小型燃气供热锅炉房的安全设计.doc

小型燃气供热锅炉房的安全设计 1 工程概况 随着天然气开发和利用的快速发展，许多城市正在逐步采用燃气锅炉房取代燃煤锅炉房供热[1]。在油田城市大庆，天然气价格合理，加之小型燃气锅炉技术成熟，自动控制先进，使得小型燃气锅炉房在供热工程中应用更加普及。 与燃煤锅炉房相比，燃气锅炉房的爆炸危险不但来源于锅炉本体，而是更多地来自于锅炉的燃料燃气。因此，在燃气锅炉房的设计中对由于燃气及燃气供应系统可能引起的各种安全问题，往往需要给予更多关注[2]。按GB 500162006建筑设计防火规范表3.1.1规定，燃气调压间属于甲类生产厂房，其建筑耐火等级不应低于二级。与燃煤锅炉房相比，燃气锅炉房的烟道出口为微正压，自控程度要求较高，燃气锅炉燃烧所需的空气量也大于燃煤锅炉。 以大庆某小型燃气供热锅炉房工程为例，供热系统总供暖热负荷约1030kW，总供热面积约1104m2，供暖室内计算温度为18℃，供、回水温度为95、70℃。锅炉房建筑面积为204m2，高度为6m，选用20.7MW燃气热水锅炉。燃气供热锅炉房的主要设备见表1，设备平面布置见图1。 表1 燃气供热锅炉房的主要设备 设备 性能参数 数量/台 燃气锅炉 额定供、回水温度95、70℃，热功率0.7MW 2 循环泵 流量60m3/h，扬程34.0m，功率11kW 21 用1备 软化水装置 流量4m3/h 1 补水装置 流量4m3/h，功率4.4kW 1 防爆通风机 流量4000m3/h，功率0.25kW 3 过滤器 流量60～80m3/h 1 燃气报警器 带连锁触点 4 2 安全设计 ① 通风设计 燃气锅炉房的通风设计通常需要满足排除锅炉房余热的要求，保证燃料充分燃烧的要求。通过对锅炉的热平衡分析可知锅炉的散热损失约28kW。 根据GB 500412008锅炉房设计规范规定，锅炉房冬季室内温度保持在12℃，排除余热所需通风量q的计算式为 式中q排除余热所需通风量，m3/s Φ锅炉房余热量，kW ρ空气的密度，kg/m3，取1.2kg/m3 cp 空气的比定压热容，kJ/kgK，取1.01kJ/kgK θin锅炉房冬季室内温度，℃，取12℃ θout冬季室外通风计算温度，℃，大庆地区为-25.6℃ 将相关数据代入式1，可计算得q2212m3/h，折合换气次数为1.8h-1。满足燃烧所需的空气量，经计算为3200m3/h，折合换气次数为2.6h-1。为提高燃气锅炉房安全性，按GB 500412008的15.3.7条规定，燃气锅炉房的正常换气次数不应小于6h-1，且不包括燃气燃烧所需空气量，因此该燃气锅炉房总的正常换气次数为8.6h-1，圆整为9h-1。且通风装置应为防爆型[3]。 ② 调压间设计 锅炉燃烧器所需的燃气压力一般为5～20kPa，且小时流量较大。为保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，避免燃烧不稳定，甚至引起回火和脱火，应设置专用调压装置[4]。按GB 500412008的15.1.1条第3款的规定，对调压间按以下要求进行设计调压间应为靠外墙的单层建筑，与相邻房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启的门窗，地面采用不发火花的材料，并留有一定的防爆面积，并设置事故排风装置、燃气报警器等。调压间属甲类生产厂房，因此调压间的电气装置应采用防爆型。 ③ 其他安全设计 按GB 500162006要求，锅炉房宜为独立的建筑物，但是当条件不具备时，应设置在首层或地下一层靠建筑物外墙部位，不宜设置在住宅建筑内，严禁设置在人员密集场所。这是出于泄爆和消防的考虑，一旦发生事故，可以使危害减小到最低程度。这还涉及到环保要求，无论考虑大气污染还是噪声污染，都不宜将锅炉房设置在住宅建筑内。对于建筑面积大于100m2的燃气锅炉房，应设计两个对外安全出口，锅炉间的泄爆面积不应小于建筑面积的10。所有放散管均需高出锅炉房屋脊2m以上，并进行防雷接地处理。 关于燃气供应系统，为了防止燃气锅炉房出现事故时，能迅速切断气源，避免事故扩大，或当锅炉房内燃气管道需要检修时，用以关断气源，锅炉房燃气引入管处应设置快速切断阀，按燃气流向，快速切断阀前安装放散管。且快速切断阀安装在安全、便于操作的地方。在每台锅炉的燃气干管上安装关断阀和快速切断阀，安装关断阀是为了切断气源和调节流量，安装快速切断阀，是为了防止锅炉在运行中熄火，来不及迅速切断气源而引起锅炉爆炸。 燃气报警器探头除在锅炉间内安装外，在调压间内也同样安装，报警信号与其对应的防爆通风机连锁，锅炉房室外也设有防爆通风机的启停按钮。 3 供暖期燃气费用 供暖期的供热量Q的计算式为 式中Q供暖期的供热量，kJ t 供暖期时间，d，大庆地区为180d Φd设计供暖热负荷，kW θi供暖室内计算温度，℃，取18℃ θo,a供暖室外平均温度，℃，取-10.4℃ θi,d供暖室外计算温度，℃，大庆地区取-26℃ 将已知参数代入式2，计算得Q10339GJ。天然气低热值取36MJ/m3，燃气锅炉的热效率按0.9计算，一个供暖期消耗的燃气量为31.9104m3。按大庆燃气工业用气价格0.4元/m3计算，一个供暖期的燃气费用为12.76104元，折合单位供热面积燃气费用为12.76元/m2。 4 结语 燃气供热锅炉房的安全设计是保证供热质量与安全的关键，设计人员责任重大。设计标准规范是设计人员进行专业设计的科学依据，严格遵循设计标准是设计质量的根本保证。