摘　要：結合工程實例，對燃氣熱水鍋爐房的關鍵設計內容進行探討，分析了項目經濟性及環(huán)保效益。

關鍵詞：燃氣熱水鍋爐房；　設計；  經濟性；  環(huán)保效益

Design and Analysis of Economic and Environmental Benefits of Gas-fired Hot-water Boiler Room

Abstract：Combined with an actual project，the key design contents of gas．．fired hot-water boiler room are discussed，and the economic and environmental benefits of this project are analyzed．

Keywords：gas-fired hot+water boiler room：design；economy；environmental benefit

1　概述

隨著煤炭消費總量的增長，大氣污染物排放量大幅增長，環(huán)境壓力日益加大。在今后一段時期，大部分大中城市經濟總量、能源消耗、人口數(shù)量仍將保持較快增長，生態(tài)資源、環(huán)境容量與經濟快速發(fā)展的矛盾將加劇，并將長期存在。

我國的能源結構中煤炭仍占主導地位，煤炭燃燒產生的二氧化硫、氮氧化物、煙塵，對大氣環(huán)境質量影響明顯。目前，各地從實際出發(fā)，大力推進生態(tài)文明建設。主要工作內容是實施污染物總量和煤炭消費總量雙控制，注重燃煤鍋爐房取消和改造雙推進，大力推進煤改氣工程，實施大型燃氣鍋爐房集中供熱。我國學者對煤改氣工程及燃氣鍋爐房的設計運行也進行了深入研究^[1-5]。

鄂爾多斯市康巴什新區(qū)第二熱源廠一期工程擬建設5×70MW燃氣熱水鍋爐房1座，設計供熱面積為612×10⁴m²。本文結合該項目，對燃氣鍋爐房的關鍵設計內容及經濟環(huán)保性進行分析。

2　關鍵設計內容

2.1　鍋爐房布置

鍋爐房與變配電站、調壓站的相對位置見圖1，鍋爐房平面布置見圖2。

2.2　燃氣系統(tǒng)

廠區(qū)內沿鍋爐房設置環(huán)形消防車道，鍋爐房與道路距離、鍋爐房與變配電站的間距、鍋爐房與天然氣調壓站的間距滿足GB 50016—2006《建筑設計防火規(guī)范》、GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》等規(guī)定。

天然氣從市政高壓B級管網接至閥門井(供切斷用)，燃氣管道由閥門井接出后埋地敷設并穿越廠區(qū)南側大道至高—中壓調壓站。天然氣經過濾計量后進入調壓器，由2.5MPa調至燃氣鍋爐燃燒器的設計壓力(0.4MPa)，設計流量為3.64×10⁴m³／h。調壓器管路設計選用3路(2用1備)，根據(jù)鍋爐的運行數(shù)量靈活啟停調壓器回路。調壓器后設置緊急切斷閥，當燃氣壓力低于設定下限或高于沒定上限以及燃燒器火焰異常、爐膛熄火等情況發(fā)生時，燃燒器停止工作，并自動關閉緊急切斷閥，在排除事故隱患后手動復原。

2.3　土建、電氣、通風系統(tǒng)

①土建

GB 50041—2008《鍋爐房設計規(guī)范》規(guī)定：鍋爐間與其他房間的隔墻為防火墻，防火墻上開設的門窗均為甲級防火門窗，管道穿越防火墻時必須采用防火封堵材料將墻與管道之間的空隙緊密填實。鍋爐間與控制室及鍋爐間與辦公室隔墻上的內窗均為具有抗爆能力的固定觀察窗。

鍋爐房整體結構為框排架結構，屋面采用輕型鋼結構并設置保溫層，外墻的建筑材料及形式均滿足GB 50016—2006《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定的耐火等級要求。

鍋爐間屬于丁類生產廠房，鍋爐間的外墻、樓地面或屋面，應有相應的防爆措施，并應有相當于鍋爐間占地面積10％的泄壓面積。

②電氣

變壓器選用干式變壓器。消防水泵、噴淋穩(wěn)壓泵所屬消防控制柜為雙電源進線，末端互投。穿墻電纜、電纜橋架等通道采取防火隔斷措施。

③通風系統(tǒng)^[6]

為避免燃氣泄漏導致的爆炸危險，鍋爐間內設置事故通風系統(tǒng)，并與其他通風系統(tǒng)分開獨立設置，送風量大于排風量，使鍋爐房維持正壓。鍋爐間內設可燃氣體報警器，分別與防爆軸流風機、緊急切斷閥連鎖。

燃氣管道與燃燒器的連接處以及調壓站內設置可燃氣體報警器，檢測到泄漏的天然氣后，立刻發(fā)出聲光報警信號，通知操作人員到現(xiàn)場排除事故隱患，并啟動防爆軸流風機，將泄漏的天然氣迅速排至室外。鍋爐間正常換氣次數(shù)不小于6次／h，事故換氣次數(shù)不小于12次／h。

2.4　鍋爐煙風系統(tǒng)

鍋爐燃燒系統(tǒng)由送風機、燃氣系統(tǒng)、燃燒器等組成，正壓燃燒，無須設置引風機。每臺鍋爐各配置1臺送風機，燃燒產生的煙氣依次經過爐膛、尾部受熱面排出，然后依次經過節(jié)能器(用于預熱供熱同水)、煙道、煙囪排向大氣。煙囪按單臺配置，避免多臺鍋爐共用煙囪相互影響，并防止煙氣竄入停運鍋爐發(fā)生危險。

采用鋼質煙道。磚砌煙道易吸附一定量煙氣，而燃氣鍋爐的煙氣中往往有可燃氣體存在，若被磚砌煙道吸附，在一定條件下可能會造成爆炸，因此采用鋼質煙道。

2.5　鍋爐給水除氧裝置

鍋爐給水采用真空電化學除氧方式，除氧設備采用真空、電化學、化學三位一體除氧技術，以更好地保障鍋爐安全運行。

2.6　監(jiān)測與控制系統(tǒng)

燃氣鍋爐采用DCS(Distributed Control System，分散控制系統(tǒng))，實現(xiàn)對鍋爐本體及水處理、鍋爐給水等輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控。鍋爐本體的監(jiān)控主要由鍋爐配套的控制器實現(xiàn)，采取集中控制，能在少量本地操作與巡回檢查配合下在控制室實現(xiàn)鍋爐的啟動、鍋爐的運行工況監(jiān)測、調整、停爐、緊急事故處理。

3　經濟環(huán)保性分析

天然氣是一種清潔、優(yōu)質、使用方便的能源。與燃煤鍋爐房相比，燃氣鍋爐房可省去脫硫、除塵、上煤、除渣等設備，無需煤、渣堆場，節(jié)省用地，運行管理較簡單。該項目供熱面積為612×10⁴m²，鍋爐熱效率取0.95，天然氣的低熱值為35.16MJ／m³，天然氣額定耗量為36400m³／h。天然氣價格按1.65元／m³計算，電價按0.59元／(kW·h)計算，水價按5.5元／t計算，人員工資按4×10⁴元(人·a)計算，年維修費按設備造價的1.8％計算。項目年運行費用見表1。由表1可知，項目的年運行費用為18482.03×10⁴元／a。項目造價為25140.38×10⁴元，使用壽命為20a，年收益率為5％。采用費用年值法對項目進行經濟性分析，費用年值F的計算式為：

式中F——費用年值，元／a

c——項目造價，元

i——年收益率

n——使用壽命，a

S——年運行費用，元／a

將已知數(shù)據(jù)代入式(1)，可計算得到項目的費用年值為19978.31元／a，折算成單位面積供熱成本為32.64元／(m²·a)。單位質量燃煤的二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放量分別取16.5、15.6、7.5kg／t，經計算可得，燃氣鍋爐房3種污染物年減排量分別為3362.7、3179.3、1528.5t／a。由此可知，燃氣鍋爐房的環(huán)境效益優(yōu)勢明顯，在成本核算滿足預期要求的前提下，盡量選用環(huán)境效益更好的燃氣鍋爐房。

4　結語

高效低污染的大容量燃氣鍋爐房環(huán)境保護效益明顯，在對環(huán)境要求較嚴格地區(qū)的應用將越來越廣泛。

參考文獻：

[1]周偉國．關于燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐的探討[J]．煤氣與熱力，2000，20(1)：44-46．

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[3]張雪巖，王亞鋒，劉敬敏．燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的技術探討[J]．煤氣與熱力，2010，30(3)：A12-A14．

[4]吳文建，葛兵，董則欣．小型燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐的探討[J]．煤氣與熱力，2013，33(9)：B16-B17．

[5]楊曉嶸．燃氣鍋爐房供熱工程熱源方案的比選[J]．煤氣與熱力，2013，33(12)：A01-A03．

[6]張泉根．燃油燃氣鍋爐房沒計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，l997：246-266．

本文作者：徐軍杰  崔凱  張蓉  丁偉  燕勇鵬  孫耀民

作者單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司第六設計研究院

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