姜炳洲，毛一紅，盛永平

（浙江省工業(yè)設計研究院，杭州 310052）

超高層建筑蒸汽系統(tǒng)設計特點分析

姜炳洲，毛一紅，盛永平

（浙江省工業(yè)設計研究院，杭州 310052）

描述超高層酒店建筑蒸汽負荷垂直分布特點，分析其工藝布置、排煙、給水及凝結水、燃油及排污系統(tǒng)遇到的問題及處理途徑。

超高層酒店建筑；蒸汽負荷；工藝系統(tǒng)特征

0 引言

超高層酒店建筑功能復雜，位置顯要，通常是一所城市的地標性建筑之一，其安全節(jié)能的運行非常引人注意，動力系統(tǒng)務必安全可靠，不能出現(xiàn)任何安全的疏忽。作者就某個實例設計具體分析超高層建筑蒸汽系統(tǒng)的特點，與同行共研分享。

1 項目概況

項目選址杭州錢江新城商業(yè)核心（CBD）區(qū)，占地面積4.15 hm2，由5幢超高層塔樓組成，其中4幢為純寫字樓，主塔樓（MT）為超五星級酒店建筑，總建筑面積45萬余平方米，其中地上31.7萬m2，地下13.3萬m2。

主塔樓（MT）裙房4層，5~34層為辦公區(qū)，35~51層為酒店，地下為汽車庫、設備房等共3層，高度230 m，蒸汽負荷均在該塔樓內(nèi)。

2 蒸汽負荷垂直區(qū)域分布

塔樓共有8個樓層要求配置蒸汽負荷，分別是：地下2層洗衣房和生活泵房熱交換器；地下1層裙房采暖和空調(diào)加濕；裙房3層宴會廳空調(diào)加濕；34層的泳池泵房熱交換器；35層生活泵房換熱負荷，酒店采暖及加濕；37層和50層加濕負荷；51層的生活泵房熱交換負荷。

熱水及泳池系統(tǒng)負荷3 000 kW，酒店及裙房采暖負荷3 500 kW，空調(diào)加濕負荷849 kg/h，洗衣房耗汽2 827 kg/h，總負荷12.95 t/h，壓力等級為0.2~0.8 MPa，廚房采用電系統(tǒng)蒸煮，無蒸汽需求，其熱水負荷由熱交換器提供，負荷特點是點多面廣（約50個用汽點），壓力不同，流量差異大。

按負荷同時使用系數(shù)，選用3臺1.0 MPa壓力的3 t/h油氣二用鍋爐，平時以燃天然氣為主，燃油系統(tǒng)為備用能源，鍋爐設置在地下1層，其上部為酒店廣場，下面2層為汽車停車庫。

3 鍋爐房工藝特點

鍋爐房主要構成包括鍋爐間、值班化驗室、油泵間等，軟水器、軟水箱（兼開式凝結水箱）、加藥設備、給水泵、分汽缸等設在鍋爐間內(nèi)，地下1、2層蒸汽凝結水箱因重力流需要設在地下3層，排污擴容器及降溫池設在地下3層。鍋爐間設2個出口，其中一個直通室外，鍋爐泄爆口設在鍋爐間正上方，泄爆面積大于鍋爐間面積的10%，同時該泄爆口作為主設備的吊裝口，其側面設置的百葉作為燃燒所需空氣的進氣口，進風口位置符合規(guī)范的要求。

4 煙風系統(tǒng)

4.1 進風系統(tǒng)

由于油氣二用鍋爐的燃燒器直接從室內(nèi)空間吸風，因此，保持鍋爐間內(nèi)的清潔衛(wèi)生尤顯重要，地面不得有浮塵，所有設備應保持清潔，進風百葉應嚴格要求清潔以保證燃燒器的潔凈，進而保證燃燒完全以確保排煙含塵達到環(huán)保要求。

4.2 排煙系統(tǒng)

4.2.1 排煙量

按照國家鍋爐房節(jié)能監(jiān)督規(guī)程的要求，大于1 t/h的鍋爐排煙溫度不得高于170℃，因此，鍋爐應設置排煙節(jié)能器，本項目設計排煙溫度為150℃，每臺爐的煙氣量5 400 m3/h，排煙過量空氣系數(shù)為1.3，3臺爐合用一煙囪，每爐的支煙道上裝設全閉調(diào)風閥，以調(diào)節(jié)煙量及阻力。

4.2.2 煙道阻力與煙囪抽力

煙道采用自然通風，風速為8~10 m/s，煙囪直徑為800 mm，材質不銹鋼雙層煙囪，管道阻力2 Pa/m，煙囪總高度236 m，冬季室外氣溫為-5℃時的抽力為1 082 Pa，水平煙管長60 m，抽力比阻力大490 Pa，因此要進行風門控制以提高阻力，保證鍋爐的微正壓運行。

為了防止煙囪煙氣倒灌，必須保證煙氣出口流速不小于2.5 m/s，煙氣量為4 523 m3/h，對應的蒸汽負荷為2.5 t/h，因此，運行的最低負荷為2.5 t/h。4.2.3 煙道設計

按照本項目特點，采用予制式雙層不銹鋼煙囪，材質經(jīng)久耐用，保溫材料不燃可靠，適用于在狹窄井道里進行作業(yè)，其制作安裝必須科學規(guī)范。煙囪分段預制，由內(nèi)外雙層不銹鋼板之間填充不燃保溫材料構成，可根據(jù)設計和現(xiàn)場需要任意制作，簡便快捷，分段熱補償，分段承重，漏風率小，外壁溫度控制在45℃以內(nèi)。

本項目由于建筑物內(nèi)立管種類繁多，數(shù)量大，尺寸大，設計將動力專業(yè)的5根立管集中敷設在一個5 m2的井道中，其中一根是內(nèi)徑900 mm的熱水鍋爐排煙管，一根內(nèi)徑800 mm的蒸汽鍋爐煙囪，2根D219 mm的高低壓蒸汽無縫鋼管，一根D89 mm的凝結水總立管。井道采用自然通風，每隔一層設置檢修鋼結構網(wǎng)格平臺，且有雙扇的檢修門。煙道由專業(yè)公司深化設計制作安裝，專業(yè)公司對煙道熱補償、防爆、固定及導向滑動支架，運行工況調(diào)節(jié)，溫度及煙氣流速控制等具有豐富的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，并與土建及安裝單位取得良好的協(xié)調(diào)。

5 汽水系統(tǒng)

5.1 給水水質

國家“工業(yè)鍋爐水質”GB 1576標準經(jīng)歷了幾十年的變遷，1996年的標準要求≥2 t/h的蒸汽鍋爐給水要進行除氧，2001年標準要求≥6 t/h的鍋爐給水應除氧，＜6 t/h的鍋爐如發(fā)現(xiàn)局部腐蝕時，給水應采取除氧措施；2008年的標準則要求≥10 t/h的鍋爐給水應除氧，＜10 t/h的鍋爐如果發(fā)現(xiàn)局部氧腐蝕也要采取除氧措施，同時該標準為符合世貿(mào)組織《貿(mào)易技術壁壘協(xié)議（TBT）》的規(guī)定，由2001年的強制性標準修訂為推薦標準。因此，按這一標準，本項目給水可不采取除氧措施，事實上本項目也缺少配置熱力除氧器的場地。

5.2 給水與凝結水系統(tǒng)

3臺鍋爐采用一根給水母管，給水泵每爐單獨配置且單獨備泵，設在鍋爐旁以利于全自動燃燒控制。

凝結水采用重力回水開式系統(tǒng)，高層地上部分直接回到軟水箱，地下1、2層的凝結水匯集到地下3層的開式凝結水箱，由凝結水泵打到鍋爐房的軟水箱。除用于空調(diào)箱加濕的蒸汽消耗外，凝結水基本上予以回收，回收率90%。

凝結水管均在本層樓板底的主梁下方敷設，設順坡排至凝結水總立管，采用重力回水，不設凝結水提升泵，以節(jié)約能源，減少維修。

6 燃油系統(tǒng)

本項目采用油氣二用鍋爐，平時以燃氣為主，燃油系統(tǒng)作為備用燃料系統(tǒng)，燃油貯量15 t，達不到3~7 d的最大計算耗油量，僅有27 h的貯量。今后的日常運行中應認真計算耗汽量，掌握用氣負荷的特征，在接到燃氣停氣通知時，迅速作出反應，聯(lián)系油槽車以應急需。

按規(guī)范要求，室內(nèi)油箱間至鍋爐燃燒器的供回油管宜采用地溝敷設，地溝內(nèi)宜填砂。由于本工程鍋爐設在地下1層，地下2、3層為停車庫，設計地溝非常困難，幾乎不可能，因此設計中此供回油管穿過地下1層樓板，在地下2層上空水平敷設至供回油點上穿此樓板。穿越樓板時應設套管，并做好防火填堵施工。

7 排污系統(tǒng)

3臺鍋爐排污采用合用排污母管，排污擴容器和排污降溫池設在地下3層。

8 結語

1）超高層酒店建筑的蒸汽系統(tǒng)是一個十分重要和復雜的動力系統(tǒng)，其運行關系到建筑的經(jīng)濟性和安全性，應引起各方的高度重視。

2）大型超高層建筑蒸汽動力系統(tǒng)用汽點多面廣，施工質量和閥門配件的質量對跑漏滴的影響很大。

3）鍋爐的排煙溫度對節(jié)能運行是一個關鍵指標，應嚴格執(zhí)行節(jié)能監(jiān)督規(guī)程的規(guī)定。

4）預制雙層不銹鋼煙囪在高層建筑中的應用具有顯著優(yōu)勢，其造價有時高于鍋爐本體。

5）對于特定建筑而言，有一個最小蒸汽負荷概念，小于此負荷煙囪會產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象，影響鍋爐的安全運行。

TU972

A

1673-1093（2015）05-0081-03

姜炳洲（1963），男，浙江杭州人，高級工程師，長期從事暖通動力工程專業(yè)設計及管理工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.016

2015-01-26；

2015-02-07