小型燃?xì)夤徨仩t房的安全設(shè)計(jì)

摘 要

摘要：結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)小型燃?xì)夤徨仩t房的設(shè)備平面布置進(jìn)行了介紹。對(duì)鍋爐房的安全設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，計(jì)算了供暖期燃?xì)赓M(fèi)用。關(guān)鍵詞：小型燃?xì)夤徨仩t房；安全設(shè)計(jì)；燃?xì)赓M(fèi)用Safety D
摘要：結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)小型燃?xì)夤徨仩t房的設(shè)備平面布置進(jìn)行了介紹。對(duì)鍋爐房的安全設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，計(jì)算了供暖期燃?xì)赓M(fèi)用。
關(guān)鍵詞：小型燃?xì)夤徨仩t房；安全設(shè)計(jì)；燃?xì)赓M(fèi)用
Safety Design of Small Gas-fired Heat-supply Boiler Room
HAN Yanping
Abstract：The plane layout of equipment in small gas-fired heat-supply boiler room is introduced with an engineering example.The safety design of the boiler room is discussed，and the gas cost in a heat-supply period is calculated.
Key words：small gas-fired heat-supply boiler room；safety design；gas cost
1 工程概況
    隨著天然氣開發(fā)和利用的快速發(fā)展，許多城市正在逐步采用燃?xì)忮仩t房取代燃煤鍋爐房供熱[1]。在油田城市大慶，天然氣價(jià)格合理，加之小型燃?xì)忮仩t技術(shù)成熟，自動(dòng)控制先進(jìn)，使得小型燃?xì)忮仩t房在供熱工程中應(yīng)用更加普及。
    與燃煤鍋爐房相比，燃?xì)忮仩t房的爆炸危險(xiǎn)不但來源于鍋爐本體，而是更多地來自于鍋爐的燃料——燃?xì)?。因此，在燃?xì)忮仩t房的設(shè)計(jì)中對(duì)由于燃?xì)饧叭細(xì)夤?yīng)系統(tǒng)可能引起的各種安全問題，往往需要給予更多關(guān)注[2]。按GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》表3.1.1規(guī)定，燃?xì)庹{(diào)壓間屬于甲類生產(chǎn)廠房，其建筑耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。與燃煤鍋爐房相比，燃?xì)忮仩t房的煙道出口為微正壓，自控程度要求較高，燃?xì)忮仩t燃燒所需的空氣量也大于燃煤鍋爐。
    以大慶某小型燃?xì)夤徨仩t房工程為例，供熱系統(tǒng)總供暖熱負(fù)荷約1030kW，總供熱面積約1×104m2，供暖室內(nèi)計(jì)算溫度為18℃，供、回水溫度為95、70℃。鍋爐房建筑面積為204m2，高度為6m，選用2×0.7MW燃?xì)鉄崴仩t。燃?xì)夤徨仩t房的主要設(shè)備見表1，設(shè)備平面布置見圖1。

表1 燃?xì)夤徨仩t房的主要設(shè)備
設(shè)備
性能參數(shù)
數(shù)量/臺(tái)
燃?xì)忮仩t
額定供、回水溫度：95、70℃，熱功率：0.7MW
2
循環(huán)泵
流量：60m3/h，揚(yáng)程：34.0m，功率：11kW
2(1用1備)
軟化水裝置
流量：4m3/h
1
補(bǔ)水裝置
流量：4m3/h，功率：4.4kW
1
防爆通風(fēng)機(jī)
流量：4000m3/h，功率：0.25kW
3
過濾器
流量：60～80m3/h
1
燃?xì)鈭?bào)警器
帶連鎖觸點(diǎn)
4
2 安全設(shè)計(jì)
   ① 通風(fēng)設(shè)計(jì)
   燃?xì)忮仩t房的通風(fēng)設(shè)計(jì)通常需要滿足：排除鍋爐房余熱的要求，保證燃料充分燃燒的要求。通過對(duì)鍋爐的熱平衡分析可知：鍋爐的散熱損失約28kW。
根據(jù)GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，鍋爐房冬季室內(nèi)溫度保持在12℃，排除余熱所需通風(fēng)量q的計(jì)算式為：
 
式中q——排除余熱所需通風(fēng)量，m3/s
    Φ——鍋爐房余熱量，kW
    ρ——空氣的密度，kg/m3，取1.2kg/m3
    cp——空氣的比定壓熱容，kJ/(kg·K)，取1.01kJ/(kg·K)
    θin——鍋爐房冬季室內(nèi)溫度，℃，取12℃
    θout——冬季室外通風(fēng)計(jì)算溫度，℃，大慶地區(qū)為-25.6℃
   將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)，可計(jì)算得q=2212m3/h，折合換氣次數(shù)為1.8h-1。滿足燃燒所需的空氣量，經(jīng)計(jì)算為3200m3/h，折合換氣次數(shù)為2.6h-1。為提高燃?xì)忮仩t房安全性，按GB 50041—2008的15.3.7條規(guī)定，燃?xì)忮仩t房的正常換氣次數(shù)不應(yīng)小于6h-1，且不包括燃?xì)馊紵杩諝饬浚虼嗽撊細(xì)忮仩t房總的正常換氣次數(shù)為8.6h-1，圓整為9h-1。且通風(fēng)裝置應(yīng)為防爆型[3]。
   ② 調(diào)壓間設(shè)計(jì)
   鍋爐燃燒器所需的燃?xì)鈮毫σ话銥?～20kPa，且小時(shí)流量較大。為保證鍋爐燃燒器前的燃?xì)鈮毫Ψ€(wěn)定，避免燃燒不穩(wěn)定，甚至引起回火和脫火，應(yīng)設(shè)置專用調(diào)壓裝置[4]。按GB 50041—2008的15.1.1條第3款的規(guī)定，對(duì)調(diào)壓間按以下要求進(jìn)行設(shè)計(jì)：調(diào)壓間應(yīng)為靠外墻的單層建筑，與相鄰房間用無門窗和洞口的防火墻隔開，建筑耐火等級(jí)不低于二級(jí)，采用輕型結(jié)構(gòu)屋頂和向外開啟的門窗，地面采用不發(fā)火花的材料，并留有一定的防爆面積，并設(shè)置事故排風(fēng)裝置、燃?xì)鈭?bào)警器等。調(diào)壓間屬甲類生產(chǎn)廠房，因此調(diào)壓間的電氣裝置應(yīng)采用防爆型。
   ③ 其他安全設(shè)計(jì)
   按GB 50016—2006要求，鍋爐房宜為獨(dú)立的建筑物，但是當(dāng)條件不具備時(shí)，應(yīng)設(shè)置在首層或地下一層靠建筑物外墻部位，不宜設(shè)置在住宅建筑內(nèi)，嚴(yán)禁設(shè)置在人員密集場(chǎng)所。這是出于泄爆和消防的考慮，一旦發(fā)生事故，可以使危害減小到最低程度。這還涉及到環(huán)保要求，無論考慮大氣污染還是噪聲污染，都不宜將鍋爐房設(shè)置在住宅建筑內(nèi)。對(duì)于建筑面積大于100m2的燃?xì)忮仩t房，應(yīng)設(shè)計(jì)兩個(gè)對(duì)外安全出口，鍋爐間的泄爆面積不應(yīng)小于建筑面積的10%。所有放散管均需高出鍋爐房屋脊2m以上，并進(jìn)行防雷接地處理。
    關(guān)于燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)，為了防止燃?xì)忮仩t房出現(xiàn)事故時(shí)，能迅速切斷氣源，避免事故擴(kuò)大，或當(dāng)鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)夤艿佬枰獧z修時(shí)，用以關(guān)斷氣源，鍋爐房燃?xì)庖牍芴帒?yīng)設(shè)置快速切斷閥，按燃?xì)饬飨?，快速切斷閥前安裝放散管。且快速切斷閥安裝在安全、便于操作的地方。在每臺(tái)鍋爐的燃?xì)飧晒苌习惭b關(guān)斷閥和快速切斷閥，安裝關(guān)斷閥是為了切斷氣源和調(diào)節(jié)流量，安裝快速切斷閥，是為了防止鍋爐在運(yùn)行中熄火，來不及迅速切斷氣源而引起鍋爐爆炸。
    燃?xì)鈭?bào)警器探頭除在鍋爐間內(nèi)安裝外，在調(diào)壓間內(nèi)也同樣安裝，報(bào)警信號(hào)與其對(duì)應(yīng)的防爆通風(fēng)機(jī)連鎖，鍋爐房室外也設(shè)有防爆通風(fēng)機(jī)的啟停按鈕。
3 供暖期燃?xì)赓M(fèi)用
供暖期的供熱量Q的計(jì)算式為：
 
式中Q——供暖期的供熱量，kJ
    t——供暖期時(shí)間，d，大慶地區(qū)為180d
    Φd——設(shè)計(jì)供暖熱負(fù)荷，kW
    θi——供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃，取18℃
    θo,a——供暖室外平均溫度，℃，取-10.4℃
    θi,d——供暖室外計(jì)算溫度，℃，大慶地區(qū)取-26℃
    將已知參數(shù)代入式(2)，計(jì)算得Q=10339GJ。天然氣低熱值取36MJ/m3，燃?xì)忮仩t的熱效率按0.9計(jì)算，一個(gè)供暖期消耗的燃?xì)饬繛?1.9×104m3。按大慶燃?xì)夤I(yè)用氣價(jià)格0.4元/m3計(jì)算，一個(gè)供暖期的燃?xì)赓M(fèi)用為12.76×104元，折合單位供熱面積燃?xì)赓M(fèi)用為12.76元/m2。
4 結(jié)語
    燃?xì)夤徨仩t房的安全設(shè)計(jì)是保證供熱質(zhì)量與安全的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員責(zé)任重大。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)質(zhì)量的根本保證。
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(本文作者：韓艷平 大慶油田工程有限公司 民用建筑所 黑龍江大慶 163712)