白 璐

(寧夏寶塔石化設(shè)計(jì)院〈有限公司〉 電儀部，寧夏 銀川750001)

0 引言

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(lái),隨著煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,有關(guān)燃煤鍋爐放改燃?xì)忮仩t房、新建燃?xì)忮仩t房的工程也在不斷增加,為長(zhǎng)期受到限制的燃?xì)忮仩t房的應(yīng)用推廣創(chuàng)造了條件,就燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計(jì),交流探討設(shè)計(jì)實(shí)踐中存在的疑難問(wèn)題及解決辦法,談幾點(diǎn)體會(huì)。

1 燃?xì)忮仩t房與燃煤鍋爐房的不同在以下幾個(gè)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于正常環(huán)境。燃?xì)忮仩t房鍋爐間屬于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。

（3）輔機(jī)不同。燃煤鍋爐有一整套與之配套的輔機(jī)。如鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、出渣機(jī)、爐排傳動(dòng)機(jī)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(gè)相應(yīng)燃燒器及控制器，配套簡(jiǎn)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(shí)還需一個(gè)高聳的煙囪來(lái)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(jì)除了與燃煤鍋爐房有相同點(diǎn)，還有其獨(dú)特的地方。

2 燃?xì)忮仩t房的特點(diǎn)

（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)，分子量為16，其引燃溫度分級(jí)屬T1 組，最小點(diǎn)燃電流分級(jí)為ⅡA 級(jí)，其氣態(tài)比重約0.6，輕于空氣。

（2）防爆: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(gè)范圍的最低濃度成為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。

（3）環(huán)境:按爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92第2.2.1 條規(guī)定： 爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分天然氣鍋爐房的鍋爐問(wèn)屬2 區(qū)，即在正常運(yùn)行時(shí)不能產(chǎn)生爆炸性氣體混合物，即使出現(xiàn)也僅是在短時(shí)間存在爆炸性氣體混合物，因此要求有很好的室內(nèi)通風(fēng)及應(yīng)設(shè)置泄壓面如輕質(zhì)屋面和易于泄壓的窗戶。

（4）可燃?xì)怏w檢測(cè):《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJT16-92)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(cè)報(bào)警裝置。按此規(guī)定在鍋爐間內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定式或移動(dòng)式可燃?xì)怏w氣敏探測(cè)器和報(bào)警裝置，其報(bào)警裝置的主機(jī)則安裝在正常環(huán)境的房間內(nèi)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概述

燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計(jì)就是根據(jù)燃?xì)忮仩t房的電氣防爆及可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警的兩大特點(diǎn)進(jìn)行的。下面通過(guò)介紹筆者所在單位的燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計(jì)來(lái)初步探討其中的一些問(wèn)題。

一化學(xué)品有限公司新建的燃?xì)忮仩t房為總裝機(jī)容量10t／h 的蒸汽鍋爐房，作為全年生產(chǎn)用蒸汽熱源，最大負(fù)荷10t／h，工作壓力1.25MPa。選用一臺(tái)10t／h 燃油燃?xì)忮仩t，一臺(tái)8t／h 導(dǎo)熱油鍋爐。該鍋爐房地上一層建筑面積：240m2，高度：5.7m，耐火等級(jí)：二級(jí)。鍋爐房電源自室外引入，電壓為220V／380V。

3.2 供電要求

該天然氣鍋爐房總安裝容量為30KW，供單位生產(chǎn)用氣，停電會(huì)造成不小的損失，因此用電負(fù)荷等級(jí)按二級(jí)負(fù)荷確定，雙電源供電，自動(dòng)切換。鍋爐房作等電位聯(lián)結(jié)，接地保護(hù)為TN—S 系統(tǒng)，按二類防雷建筑物設(shè)防，煙囪采用避雷針保護(hù)，采用共用接地裝置.接地電阻不大于1 歐姆，鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，自動(dòng)滅火系統(tǒng)為蒸汽滅火系統(tǒng)。設(shè)置有電話及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了保證鍋爐房安全連續(xù)生產(chǎn)，加速故障處理過(guò)程和防止誤操作，對(duì)鍋爐電氣設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制。鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)：鍋爐采用PLC 控制器對(duì)水位、壓力、溫度燃燒狀態(tài)等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制，自帶計(jì)算機(jī)通訊接口(RS485)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理或通訊功能。

3.3 可燃?xì)怏w檢測(cè)

可燃?xì)怏w布線見(jiàn)圖1, 燃?xì)鈾z測(cè)報(bào)警器裝置選用是防爆可燃?xì)怏w探測(cè)器及相應(yīng)的可燃?xì)怏w報(bào)警控制器,每個(gè)探測(cè)器的檢測(cè)面積,參考中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器使用范圍》第3.2 條:每個(gè)可燃?xì)怏w探測(cè)器的檢測(cè)面積一般15nf 左右，由于天然氣比空氣輕，設(shè)計(jì)圖中探測(cè)器均勻布置固定安裝在頂板上。但筆者認(rèn)為，應(yīng)首先考慮將可燃?xì)怏w探測(cè)器布置在鍋爐燃燒器(二級(jí)釋放源)上方和煙囪附近及可燃?xì)怏w易聚集的死角等重點(diǎn)檢測(cè)部位，然后根據(jù)剩余面積進(jìn)行均布，以滿足檢測(cè)要求。在鍋爐間共布置8 只,具體布置如下圖1所示。

圖1 可燃?xì)怏w探測(cè)布線圖

3.4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

參照《燃油、燃?xì)鉄崴畽C(jī)組生活熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECSI34：2000第l1.0.6 條的規(guī)定，燃?xì)庑贡瑘?bào)警裝置除應(yīng)聯(lián)動(dòng)事故風(fēng)機(jī)外，尚應(yīng)聯(lián)動(dòng)切斷供氣氣源閥及聯(lián)動(dòng)起動(dòng)蒸汽滅火系統(tǒng)。本工程對(duì)報(bào)警控制要求：當(dāng)可燃?xì)怏w探測(cè)器檢測(cè)到室內(nèi)所泄漏的可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸極限下限的20%時(shí)，控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)并及時(shí)強(qiáng)行起動(dòng)事故排風(fēng)機(jī)；當(dāng)泄漏濃度上升到爆炸極限下限的25%時(shí)除繼續(xù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)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，以防泄漏事故進(jìn)一步擴(kuò)大。但是否聯(lián)動(dòng)強(qiáng)起蒸汽滅火系統(tǒng)，筆者認(rèn)為似無(wú)必要，因?yàn)檎羝麥缁鹣到y(tǒng)在何時(shí)起動(dòng)實(shí)難決定，啟動(dòng)早了無(wú)用，啟動(dòng)晚了已發(fā)生爆炸，因此該滅火系統(tǒng)只是作為非可燃?xì)怏w泄漏的普通火災(zāi)的消防之用。

3.5 照明系統(tǒng)

除鍋爐間選用防爆開(kāi)關(guān)，防爆插座以外，設(shè)計(jì)圖中鍋爐間的防爆照明燈具安裝于頂板，筆者認(rèn)為，安裝高度以距地3 米為宜，可免去安裝在頂板時(shí)為維護(hù)燈具而登高爬梯的困難，燈具可采用墻壁式3O。安裝方式，照度應(yīng)達(dá)到100LX。

3.6 本安環(huán)境

根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058—92 第2.3.7條和2.3.9 條的劃分，凡直通鍋爐間的區(qū)域或雖然有門但與燃燒器的距離小于4.5 米的區(qū)域，均應(yīng)劃入爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2 區(qū)，其所有電氣均應(yīng)作隔爆設(shè)計(jì)，隔爆設(shè)計(jì)將使造價(jià)急速上升，為使非鍋爐間的其它區(qū)域處于本安環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到如下幾點(diǎn)：1）與鍋爐問(wèn)相鄰的區(qū)域盡可能封閉，并設(shè)置防火分隔阻燃體；2）封閉不了的區(qū)域可設(shè)計(jì)兩道互鎖門，當(dāng)一道門開(kāi)啟時(shí)，另一道門不能被同時(shí)打開(kāi)；3）管線由正常環(huán)境場(chǎng)所進(jìn)入爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，保護(hù)鋼管兩端應(yīng)用密封材料進(jìn)行封堵。

3.7 防雷與接地

為防止雷電感應(yīng)和防止雷電反擊，天然氣鍋爐房所有金屬框架、平臺(tái)、梯子、泵及電纜橋架等均應(yīng)不少于兩處與接地干線相連，接地干線構(gòu)成環(huán)路，接地干線、支線采用鍍鋅扁鋼埋地暗設(shè)及沿梁、柱、平臺(tái)明設(shè)。為防側(cè)擊雷及感應(yīng)雷，進(jìn)出建筑的電源線路及弱電線路設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器。天然氣管道在輸送天然氣過(guò)程中，氣體與管壁的摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，為防止靜電及漏電引起過(guò)大的電位差而產(chǎn)生電氣火災(zāi)，完善的等電位聯(lián)接必不可少，要將天然氣鍋爐房?jī)?nèi)所有電氣裝置的外露導(dǎo)電部分和電氣裝置外的可導(dǎo)電部分互相連通而使電位相等或接近，以消除可能產(chǎn)生的過(guò)大電位差。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，大容量的燃?xì)忮仩t也會(huì)隨之出現(xiàn)，到那時(shí)燃?xì)忮仩t房的電氣設(shè)計(jì)又將會(huì)面臨新的課題，這有待于我們?cè)诳偨Y(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上去探索研究。

［1］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50041-2008 鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社出版，2008.

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

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ/T16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］中華人民共和國(guó)化工部.GB50058-92 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1992.

［5］中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).GB500582-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

［6］CECSI34：2000 燃油、燃?xì)鉄崴畽C(jī)組生活熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院，2002.