鍋爐房燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

齊光瑋

(青島新奧燃?xì)庥邢薰?,山東青島 266555)

1 引言

燃?xì)忮仩t熱效率高、污染低,但由于氣體燃料具有易燃、易爆、有毒的特點(diǎn),燃?xì)忮仩t房供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理,直接關(guān)系到鍋爐的安全和可靠運(yùn)行,對(duì)鍋爐房系統(tǒng)的投資和運(yùn)行也有很大影響。因此,鍋爐房燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)必須給予足夠的重視。

2 鍋爐房設(shè)置的一般規(guī)定

鍋爐屬于壓力容器,有一定的爆炸性危險(xiǎn),因此其設(shè)置規(guī)范必須明確而嚴(yán)格的規(guī)定。

①鍋爐房宜為獨(dú)立的建筑物,當(dāng)需要和其他建筑物相連或設(shè)置在其內(nèi)部時(shí),嚴(yán)禁設(shè)在人員密集場(chǎng)所和重要部門(mén)的上一層、下一層、貼鄰位置以及主要通道疏散口的兩旁,并應(yīng)設(shè)置在首層或地下室一層靠建筑物外墻部位;住宅建筑物內(nèi)不宜設(shè)置鍋爐房。

②鍋爐房不應(yīng)與鍋爐無(wú)關(guān)的甲乙類(lèi)及使用可燃液體的丙類(lèi)危險(xiǎn)建筑相鄰。

③鍋爐房如設(shè)在多層或高層建筑的半地下室或第一層中,則每臺(tái)鍋爐的額定蒸發(fā)量不超過(guò) 10 t/h,額定蒸汽壓力不超過(guò) 1.6 MPa;鍋爐房不宜設(shè)在高層或多層建筑的地下室,樓層中間或頂層,但由于條件限制需要設(shè)置時(shí),每臺(tái)鍋爐的額定蒸發(fā)量不超過(guò)4 t/h,額定蒸汽壓力不超過(guò) 1.6 MPa,且鍋爐房的設(shè)置應(yīng)事先征得市、地級(jí)及以上安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)同意。

④鍋爐房出入口的設(shè)置應(yīng)符合下列要求:出入口不應(yīng)少于 2個(gè)。但對(duì)獨(dú)立鍋爐房,當(dāng)爐前走道總長(zhǎng)度小于 12 m,且總建筑面積小于 200 m2時(shí),其出入口可設(shè) 1個(gè);非獨(dú)立鍋爐房,其人員出入口必須有1個(gè)直通室外;鍋爐房為多層布置時(shí),其各層的人員出入口不應(yīng)少于 2個(gè)。樓層上的人員出入口,應(yīng)有直接通向地面的安全樓梯。

⑤鍋爐房通向室外的門(mén)應(yīng)向室外開(kāi)啟,鍋爐房?jī)?nèi)的工作間或生活間直通鍋爐間的門(mén)應(yīng)向鍋爐間內(nèi)開(kāi)啟。鍋爐房的外墻、樓地面或屋頂,應(yīng)有相應(yīng)的防爆措施,并應(yīng)有相當(dāng)于鍋爐間占地面積 10%的泄壓面積,泄壓方向不得朝向人員聚集的場(chǎng)所、房間和人行通道,泄壓處也不得與這些地方相鄰。地下鍋爐房采用豎井泄爆方式時(shí),豎井的凈橫斷面積,應(yīng)滿足泄壓面積的要求。

⑥鍋爐房鍋爐間與相鄰的輔助間之間的隔墻,應(yīng)為防火墻;隔墻上開(kāi)設(shè)的門(mén)應(yīng)為甲級(jí)防火門(mén);超鍋爐操作面方向開(kāi)設(shè)的玻璃大觀察窗,應(yīng)采用具有抗震能力的固定窗。

3 鍋爐房燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 燃?xì)夤艿琅c設(shè)備的位置確定

3.1.1 燃?xì)夤艿牢恢玫拇_定

燃?xì)夤艿酪瞬捎脝文腹?常年不間斷供熱時(shí),宜采用從不同調(diào)壓設(shè)備接來(lái)的兩路供氣的雙母管。設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范要求,綜合考慮埋地、架空燃?xì)夤艿琅c建、構(gòu)筑物及其他專業(yè)管道的安全凈距要求,確定燃?xì)夤艿赖淖呦蚺c位置。

3.1.2 調(diào)壓設(shè)備位置的確定

調(diào)壓裝置宜設(shè)置在單獨(dú)的建、構(gòu)筑物內(nèi),也可設(shè)置在有圍護(hù)的露天場(chǎng)地內(nèi) (調(diào)壓柜),并應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的與其他建、構(gòu)筑物的水平凈距要求。如受條件限制,也可設(shè)置在鍋爐房建筑內(nèi)專門(mén)的燃?xì)庹{(diào)壓間內(nèi),燃?xì)庹{(diào)壓間應(yīng)是靠外墻的單層建筑,與相臨的房間用無(wú)門(mén)窗和洞口的防火墻隔開(kāi),建筑耐火等級(jí)不低于二級(jí)。燃?xì)庹{(diào)壓間應(yīng)采用輕型結(jié)構(gòu)屋頂和向外開(kāi)啟門(mén)窗,地面采用不發(fā)生火花的材料,應(yīng)采取自然通風(fēng)措施,通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于 2次 /h,并應(yīng)有泄壓措施。

3.1.3 計(jì)量設(shè)備位置的確定

計(jì)量設(shè)備的安裝位置應(yīng)便于讀數(shù)、維護(hù)、檢修;避免磕碰、震動(dòng);并應(yīng)考慮環(huán)境溫度、油煙、粉塵對(duì)燃?xì)獗硎褂脡勖挠绊?。?jì)量裝置的工作環(huán)境溫度宜高于 0℃,但不得高于 40℃。特殊情況時(shí)應(yīng)根據(jù)氣候條件、工作環(huán)境選擇計(jì)量裝置的類(lèi)型、材質(zhì)。計(jì)量設(shè)備應(yīng)安裝在非燃燒結(jié)構(gòu)內(nèi)并通風(fēng)良好的地方,根據(jù)氣質(zhì) (干、濕燃?xì)?情況可安裝在室內(nèi),也可安裝在室外,室外安裝的燃?xì)庥?jì)量設(shè)備應(yīng)裝在防護(hù)箱內(nèi)。計(jì)量裝置嚴(yán)禁安裝在臥室、更衣室、衛(wèi)生間 (廁所、浴室)和通風(fēng)不良的房間。由于室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜,計(jì)量設(shè)備的位置難以選定,可以將計(jì)量設(shè)備安裝在調(diào)壓柜中,專門(mén)定制一臺(tái)調(diào)壓計(jì)量柜。

3.2 水力計(jì)算

水力計(jì)算是燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,是確定管徑與設(shè)備型號(hào)的主要依據(jù),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按以下步驟進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 計(jì)算鍋爐的小時(shí)最大和最小用氣量

鍋爐用氣量的計(jì)算主要是根據(jù)鍋爐的熱負(fù)荷和燃?xì)獾臒嶂颠M(jìn)行計(jì)算,也可以根據(jù)鍋爐現(xiàn)用燃料量進(jìn)行折算,為了使水力計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確,最好聯(lián)系鍋爐廠家提供鍋爐的小時(shí)最大和最小用氣量。

3.2.2 調(diào)壓設(shè)備前中壓管道管徑的計(jì)算

首先依據(jù)中壓燃?xì)夤艿赖膯挝婚L(zhǎng)度、摩擦阻力、損失計(jì)算公式計(jì)算,然后采用對(duì)經(jīng)濟(jì)流速進(jìn)行核算。

3.2.3 調(diào)壓器后管道管徑的計(jì)算

目前所使用的鍋爐燃燒器的燃?xì)鈮毫σ笠话銥?5～30 kPa,因此調(diào)壓器后管道內(nèi)的燃?xì)鈮毫τ兄械蛪褐?。如果燃燒器的燃?xì)鈮毫σ蟛恍∮?0 kPa,應(yīng)按中壓燃?xì)夤艿赖膯挝婚L(zhǎng)度摩擦阻力損失計(jì)算公式來(lái)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)壓力,從而確定調(diào)壓器的出口壓力。若燃燒器前的壓力要求小于 10 kPa,則應(yīng)按低壓燃?xì)夤艿绬挝婚L(zhǎng)度的摩擦阻力損失計(jì)算,局部阻力損失按燃?xì)夤艿滥Σ磷枇p失的 5%～10%考慮,同時(shí)計(jì)算出因高程差而引起的附加壓力。將計(jì)算出的從調(diào)壓器出口處至鍋爐的燃燒器接口處燃?xì)夤艿赖目倝毫怠鱬,與燃燒器的運(yùn)行壓力相加,即得出調(diào)壓器的出口壓力。

3.3 設(shè)備選型

設(shè)備選型主要包括調(diào)壓設(shè)備和計(jì)量設(shè)備兩個(gè)主要部分。設(shè)備選型過(guò)程中關(guān)鍵是計(jì)算出燃燒器的用氣量,包括最大、最小用氣量,根據(jù)流量范圍來(lái)選取合適的流量計(jì)和調(diào)壓設(shè)備,同時(shí)還要兼顧工程造價(jià)和使用環(huán)境。

3.3.1 調(diào)壓設(shè)備選型

鍋爐燃燒器前的燃?xì)鈮毫Ψ€(wěn)定,對(duì)燃燒的工況與安全運(yùn)行有很大關(guān)系。燃燒器前的壓力若有增減,燃?xì)饬髁恳矔?huì)增減,由于壓力不穩(wěn)定,從而造成燃燒不穩(wěn)定,甚至引起回火和脫火。所以應(yīng)設(shè)置專用調(diào)壓裝置。

①一般按最大流量的 1.2倍及經(jīng)水力計(jì)算所得出的壓力要求來(lái)選型。②燃?xì)庹{(diào)壓裝置應(yīng)選用直接式調(diào)壓器,因?yàn)殄仩t啟動(dòng)時(shí)需要的燃?xì)饬髁吭谒矔r(shí)即可達(dá)到額定流量。而間接式調(diào)壓器雖然出口壓力較為穩(wěn)定,但不能滿足鍋爐瞬時(shí)啟動(dòng)的大流量要求。

3.3.2 計(jì)量設(shè)備的選型

鍋爐燃燒器運(yùn)行壓力一般比較高,流量計(jì)主要選用羅茨表和渦輪流量計(jì)。選型前需要準(zhǔn)確計(jì)算燃燒器的最大與最小用氣量,了解設(shè)備運(yùn)行狀況及規(guī)律。一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):①燃燒器是否有大火、小火兩種運(yùn)行方式。比如是否兩段式點(diǎn)火,是否大火啟動(dòng)小火保溫運(yùn)行等,都需要事先了解,據(jù)此來(lái)確定最大、最小用氣量。②鍋爐的使用方式。如果鍋爐是 24 h運(yùn)行,當(dāng)存在不能同時(shí)滿足最大最小流量計(jì)量的精度時(shí),考慮到點(diǎn)火時(shí)的流量非常小、時(shí)間短,其點(diǎn)火時(shí)計(jì)量精度問(wèn)題則可忽略不計(jì)。③計(jì)量表廠家給出的選型要求。羅茨表和渦輪流量計(jì)一般都是按工況流量選型,計(jì)算時(shí)考慮最高壓力、最低溫度、最小設(shè)備流量和最低壓力、最高溫度、最大設(shè)備流量?jī)煞N極端情況。

3.4 燃?xì)庑孤﹫?bào)警通風(fēng)系統(tǒng)

為了確保鍋爐房尤其是地下鍋爐房安全用氣,應(yīng)采用高性能、高靈敏度的可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。

①報(bào)警器探測(cè)器 (傳感元件)有熱線型半導(dǎo)體式、半導(dǎo)體式、接觸燃燒式、定電位電解式、薄膜式等形式,應(yīng)根據(jù)識(shí)別氣體的具體情況選用。②主機(jī)應(yīng)壁掛或盤(pán)裝在非爆場(chǎng)所的消防減災(zāi)中心、值班室等有專人 24 h監(jiān)視的地方,并安裝在易觀察的位置。為確保主機(jī)正常工作,應(yīng)避免強(qiáng)電、磁場(chǎng)和熱源的影響。③燃?xì)鈭?bào)警器必須與緊急自動(dòng)切斷閥和機(jī)械送排風(fēng)設(shè)施聯(lián)鎖,當(dāng)燃?xì)鈭?bào)警裝置報(bào)警時(shí),緊急自動(dòng)切斷閥立即自動(dòng)關(guān)閉切斷氣源,以迅速排除險(xiǎn)情,達(dá)到安全供氣的目的。

3.5 放散管的設(shè)置

鍋爐房?jī)?nèi)的燃?xì)夤艿郎蠎?yīng)裝設(shè)放散管,可以在管道檢修或在長(zhǎng)期停用后再投入運(yùn)行前,用惰性氣體或燃?xì)獯祾咂渲械臍埓鏆怏w,以確保管道檢修或鍋爐點(diǎn)火的安全。以能將管道內(nèi)燃?xì)饣蚩諝獯祾吒蓛魹樵瓌t,應(yīng)在下列部位設(shè)置放散管道:

鍋爐房進(jìn)氣管總切斷閥的前面 (順氣流方向);燃?xì)飧晒艿哪┒?管道、設(shè)備的最高點(diǎn);燃燒器前兩切斷閥之間的管段;系統(tǒng)中其他需要考慮放散的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。

放散管可根據(jù)具體布置情況分別引至室外或集中引至室外,放散管出口應(yīng)安裝在適當(dāng)?shù)奈恢?使放散出去的氣體不致被吸入室內(nèi)或通風(fēng)裝置內(nèi),放散管出口應(yīng)高出屋脊 2 m以上。

放散管管徑根據(jù)吹掃管段的容積和吹掃時(shí)間確定,一般按吹掃時(shí)間為 15～30 min,排氣量為吹掃段容積的 10～20倍作為放散管管徑的計(jì)算依據(jù)。

4 設(shè)計(jì)的其他注意事項(xiàng)

鍋爐房燃?xì)夤艿廊肟谔帒?yīng)裝設(shè)總控制閥與緊急自動(dòng)切斷閥,當(dāng)鍋爐房萬(wàn)一出現(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),用以切斷氣源。每個(gè)燃燒器前的供氣支管上,應(yīng)裝置手動(dòng)切斷閥,用以切斷氣源和調(diào)節(jié)流量。如果燃燒器配有機(jī)械鼓風(fēng)設(shè)備,應(yīng)在燃燒器前設(shè)置止回閥,以防止回火或空氣倒流。在燃燒器前應(yīng)設(shè)置金屬軟管或波紋管,金屬軟管與止回閥之間的管段上應(yīng)設(shè)置壓力表。鍋爐房?jī)?nèi)的燃?xì)夤艿理毷褂脽o(wú)縫鋼管,管道與附件嚴(yán)禁使用鑄鐵件。若鍋爐房是單獨(dú)建筑,則應(yīng)把鍋爐房作為丁類(lèi)生產(chǎn)廠房,鍋爐房與其他建筑物的防火間距應(yīng)滿足規(guī)范要求。在目前的建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)在地下室的鍋爐房有的沒(méi)有設(shè)置泄壓口,有時(shí)用戶在實(shí)際使用時(shí)將原建筑設(shè)計(jì)用途更改為鍋爐房,也沒(méi)有設(shè)置泄壓口,這個(gè)問(wèn)題在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)特別注意,協(xié)調(diào)用戶增設(shè)泄壓口。