郭晉雷

山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計院有限公司 山西 晉城 048006

煤層氣俗稱煤礦瓦斯，是寶貴的優(yōu)質(zhì)能源和化工原料，主要用于民用和工業(yè)用燃料、發(fā)電、汽車燃料等。近幾年來，隨著集團(tuán)公司煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，有關(guān)燃煤鍋爐房改燃?xì)忮仩t房、新建燃?xì)忮仩t房的工程也在不斷增加，為長期受限制的燃?xì)忮仩t的應(yīng)用推廣創(chuàng)造了條件，筆者參與了幾個燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計，就此談幾點體會。

1 燃?xì)忮仩t房與燃煤鍋爐房的不同

燃?xì)忮仩t房與燃煤鍋爐房的不同在以下幾方面：

1）燃料不同。燃煤鍋爐房鍋爐用的燃料是塊狀煤。燃?xì)忮仩t房鍋爐用的燃料是煤層氣。

2）環(huán)境不同。燃煤鍋爐房鍋爐間基本屬正常環(huán)境。燃?xì)忮仩t房鍋爐間屬爆炸危險環(huán)境。

3）輔機不同。燃煤鍋爐有一整套與之配套的輔機如鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、出渣機、爐排傳動機構(gòu)等，以及與之相應(yīng)的電氣控制設(shè)備。燃?xì)忮仩t只有一個相應(yīng)燃燒器及控制器，配套簡單。

4）排煙不同。燃煤鍋爐中的煤燃燒后產(chǎn)生大量的煙塵和煤渣，不僅污染環(huán)境還要占地堆放和處理爐渣，同時還需一個高聳的煙囪來排放煙塵。燃?xì)忮仩t天然氣燃燒后生成水和二氧化碳。正由于燃?xì)忮仩t房與燃煤鍋爐房有著不同之處，因此燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計除了與燃煤鍋爐房有相同點外，還有其獨特的地方。

2 燃?xì)忮仩t房的特點

1）燃料。使用的氣體燃料是煤層氣，煤層氣的主要成分是甲烷 （CH4)，甲烷的爆炸極限是3%~15%，所謂爆炸極限是指燃?xì)馀c空氣混合后遇火種能夠高速燃燒的濃度范圍。這個范圍的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。

2）環(huán)境。按《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92第2.2.1條規(guī)定：爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域劃分燃?xì)忮仩t房的鍋爐間屬2區(qū)，即在正常運行時不可能產(chǎn)生爆炸性氣體混合物，即使出現(xiàn)也僅是在短時間存在爆炸性氣體混合物。

3）可燃性氣體檢測。《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 （JGJ/T 16-92）第24.13.1條和24.13.2條規(guī)定：用天然氣或其它可燃?xì)怏w作燃料的鍋爐房等建筑內(nèi)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警裝置。按此規(guī)定在鍋爐間及燃?xì)庥嬃块g內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定式或移動式可燃?xì)怏w氣敏探測器和報警裝置，其報警裝置的主機則安裝在正常環(huán)境的房間內(nèi)。

3 工程實例

燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計就是根據(jù)燃?xì)忮仩t房的電氣防爆及可燃?xì)怏w檢測報警的兩大特點進(jìn)行的。下面介紹某小區(qū)燃?xì)忮仩t房工程的電氣設(shè)計做法。

某小區(qū)燃?xì)忮仩t房工程，建設(shè)單位選用特種鍋爐廠WNS10-1.25-Q燃?xì)忮仩t3臺。此類型鍋爐用電量較小，僅有一臺燃燒器鼓風(fēng)機、一個鍋爐就地控制柜，總用電負(fù)荷30kW；由就地控制柜來控制鍋爐燃燒情況及輸出熱水溫度。集中控制時，可通過鍋爐上位監(jiān)控柜統(tǒng)一控制鍋爐燃燒臺數(shù)燃燒情況及輸出熱水溫度。

3.1 供電

按《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-95規(guī)定燃?xì)忮仩t房為二級負(fù)荷。設(shè)計采用兩回引自附近6kV變電所低壓側(cè)不同母線段電纜作為燃?xì)忮仩t房電源進(jìn)線，兩段進(jìn)線柜相互閉鎖，一回工作，一回備用。只有當(dāng)工作電源故障時，斷開工作電源進(jìn)線柜斷路器及隔離開關(guān)，才允許合上備用電源。由于鍋爐本身用電量不大，因此在控制室內(nèi)設(shè)置鍋爐操作臺，將三臺鍋爐的電源集中在操作臺上并分別操作每臺鍋爐。事故排風(fēng)機除平常的正常啟停外，還須與可燃?xì)鈾z測報警系統(tǒng)聯(lián)鎖，在達(dá)到報警濃度時能強行啟動。

3.2 設(shè)備選型及布置

《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92第2.3.7條規(guī)定：當(dāng)釋放源距地坪的高度不超過4.5 m時，以釋放源為中心，半徑為4.5 m，頂部與釋放源的距離為7.5 m，及釋放源至地坪以上的范圍內(nèi)劃為2區(qū)。結(jié)合燃?xì)忮仩t房防爆的特點，在滿足工藝生產(chǎn)及安全的前提下盡量減少防爆電氣設(shè)備的數(shù)量，設(shè)計把主要電氣設(shè)備：低壓配電柜、上位機監(jiān)控臺、氣體報警控制器等都布置在規(guī)范劃定的2區(qū)之外。選型時，這些設(shè)備只需選用普通型即可，節(jié)省了大量投資。布置在2區(qū)的設(shè)備：照明燈具、照明開關(guān)、插座、事故排風(fēng)機等都選用隔爆型。

3.3 線路敷設(shè)

照明導(dǎo)線選用銅芯線，截面不應(yīng)小于2.5 m2，穿線保護(hù)鋼管采用鍍鋅焊接鋼管。此外，除必須在防爆場所敷設(shè)的線路外，盡量減少在防爆場所內(nèi)敷設(shè)管線，宜在較低處敷設(shè)或電纜溝敷設(shè)，且線管內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)無接頭。管線在由正常環(huán)境場所進(jìn)人爆炸危險場所時，保護(hù)鋼管兩端應(yīng)用密封材料進(jìn)行封堵，與電氣設(shè)備的連接處宜采用撓性連接管。

圖1 可燃?xì)怏w探測布線圖

3.4 可燃?xì)怏w檢測

可燃?xì)怏w探測布線見圖1，燃?xì)鈾z測報警裝置選用的是防爆可燃?xì)怏w探測器DTQB-518及相應(yīng)的可燃?xì)怏w報警控制器JB-QB-ES128F。每個探側(cè)器的檢測面積，參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《可燃?xì)怏w檢測報警器使用范圍》SY 6503-2000第3.2條：每個探測器的有效檢測距離，在室內(nèi)不宜大于7.5m，在室外不宜大于15m。探測器設(shè)置在重點檢測部位或可燃?xì)怏w易聚集死角，由于煤層氣比空氣輕，探測器應(yīng)固定安裝在頂板上。在鍋爐間內(nèi)共布置12只，具體布置如下圖1所示：

報警控制器JB-QB-ES128F為智能化二總線自動報警設(shè)備，一路最多可帶128只探測器，每只探測器通過二總線ZR-KVVP-2×1.5mm2的屏蔽線與控制器相連。每個探測器均能獨立工作，具有二級氣體濃度報警。報警控制器安裝在控制室內(nèi)。

報警控制要求：當(dāng)可燃?xì)怏w探測器檢測到室內(nèi)所泄漏的可燃?xì)鉂舛冗_(dá)到爆炸極限下限的20%時，控制器發(fā)出報警信號并及時強行起動事故排風(fēng)機；當(dāng)泄漏濃度上升到爆炸極限下限的50%時除繼續(xù)發(fā)出報警信號外，還應(yīng)立即關(guān)閉氣源進(jìn)氣總管的進(jìn)氣總電磁閥，關(guān)閉氣源，同時切斷燃?xì)忮仩t電源，以防泄漏事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.5 接地

燃?xì)夤艿涝谳斔兔簩託膺^程中，因氣體與管壁的摩擦而產(chǎn)生靜電，當(dāng)靜電荷的聚集達(dá)一定能量就能點燃煤層氣，這是危險的，因此燃?xì)夤艿辣仨毥拥匾韵o電。此外，在管道的連接處，如：彎頭、法蘭、閥門等處不能保持與金屬管道的良好接觸，也應(yīng)用金屬線將其兩端跨接，以保證整個金屬管道是一個良好的通路，且管道的接地處不得少于2處。

4 結(jié)束語

隨著集團(tuán)公司煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大容量的燃?xì)忮仩t也將會隨之出現(xiàn)，到那時燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計又將會面臨新的課題，這有待我們在總結(jié)以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上去探索研究。

［1］中華人民共和國建設(shè)部.鍋爐房設(shè)計規(guī)范 （GB50041-92）［S］.北京：中國計劃出版社出版，1992.

［2］石油工業(yè)出版社編寫.可燃?xì)怏w檢測報警器使用范圍（SY 6503-2000）［R］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范（JGJ/T 16-92）［R］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］中華人民共和國化工部.爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范（GB50058-92）［R］.北京：中國計算出版社，1992.

［5］中國機械工業(yè)聯(lián)合會.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50052-95）［R］.北京：中國計算出版社，2009.