寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 馮粉莉

鍋爐用戶燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)

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闡述了鍋爐用戶燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些重要問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)鍋爐房位置和設(shè)備布置的相關(guān)要求，燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備選型、管徑計(jì)算、設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意的相關(guān)問(wèn)題等，為鍋爐用戶燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定的參考。

燃?xì)馀涔芟到y(tǒng) 鍋爐 吹掃放散系統(tǒng) 安全設(shè)施 泄壓設(shè)施

隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化的發(fā)展，城市大氣污染日趨嚴(yán)重。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)成霧霾的三大成分——二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物，均是燃煤鍋爐排放廢氣的成分，隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的出臺(tái)及天然氣等清潔型能源的到來(lái)使得燃煤鍋爐的改造勢(shì)必在行，新建燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐改造工程已成為很多城市燃?xì)饨?jīng)營(yíng)公司的重點(diǎn)工作。燃?xì)夤庀到y(tǒng)是燃?xì)忮仩t房的重要組成部分，在設(shè)計(jì)時(shí)必須給予足夠的重視。燃?xì)夤庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，不僅對(duì)保證安全可靠的運(yùn)行關(guān)系極大，而且對(duì)供氣系統(tǒng)的投資和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也有很大影響。

1 現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)需要注意的事項(xiàng)

在進(jìn)行燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)前，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查及收集資料?，F(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)，需判斷原有或新建的鍋爐房是否滿足相關(guān)規(guī)范要求，是否有必要提供技改要求更換鍋爐房位置。燃?xì)忮仩t房主要設(shè)計(jì)依據(jù)有《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)中10 5.6及10.6中相關(guān)條款；《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2006)中5.4.1~5.4.2中相關(guān)條款；《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50041—2008)中4.1.1~4.3.1中相關(guān)條款。需要注意的是在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，需同時(shí)滿足上述規(guī)范中所有規(guī)范要求。在三本規(guī)范中嚴(yán)格程度不統(tǒng)一時(shí)，采用從嚴(yán)原則。另外要注意判斷人員密集場(chǎng)所及疏散口，其定義參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2006)中相關(guān)條款的要求。當(dāng)不能滿足相關(guān)要求時(shí)，需與業(yè)主方商議采取設(shè)置隔層等措施，且建議征求當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)計(jì)院的的審核意見(jiàn)，并需符合當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)的要求。

1.1 鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)勘查需要注意的事項(xiàng)

1.1.1 鍋爐房位置設(shè)置幾點(diǎn)要求

(1)鍋爐一般應(yīng)裝在單獨(dú)建造的鍋爐房?jī)?nèi)，若鍋爐房和其他建筑物相連或設(shè)置在其內(nèi)部時(shí)，應(yīng)符合《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(勞部發(fā)(1996)276號(hào)）、《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(勞鍋?zhàn)?1997) 74號(hào))、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2006)和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045—1995)的有關(guān)規(guī)定。

(2)鍋爐房不應(yīng)直接設(shè)在靠近人群聚集場(chǎng)所(如公共浴室、教室、餐廳、影劇院的觀眾廳、候車(chē)室等)，或在其上面、下面、貼鄰或主要疏散口的兩旁。

(3)鍋爐房不宜設(shè)在高層或多層建筑的地下室、樓間中層或頂層，但由于條件限制需要設(shè)置時(shí)，應(yīng)事先征得市、地級(jí)以上安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)同意，還應(yīng)符合《蒸氣鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

(4)鍋爐房不得與甲、乙類(lèi)及使用可燃液體的丙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性房間相連。若與其他生產(chǎn)廠房相連時(shí)，應(yīng)用防火墻隔開(kāi)。

(5)與鍋爐房配套的燃?xì)庹{(diào)壓站應(yīng)布置在離交通要道、民用建筑、可燃或高溫車(chē)問(wèn)較遠(yuǎn)的地段，同時(shí)又要考慮與鍋爐房聯(lián)系方便。

1.1.2 鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)備布置相關(guān)間距要求

1.1.2.1 爐前凈距

蒸汽鍋爐l~4 t/h、熱水鍋爐0.7~2.8 MW，不宜小于3.0 m；

蒸汽鍋爐6~20 t/h、熱水鍋爐4.2~14 MW，不宜小于4.0 m；

蒸汽鍋爐35~65 t/h、熱水鍋爐29~58 MW，不宜小于5.0 m。

當(dāng)需要在爐前更換鍋管時(shí)，爐前凈距應(yīng)能滿足操作要求。

對(duì)6~65 t/h的蒸汽鍋爐、4.2~58MW的熱水鍋爐，當(dāng)爐前設(shè)置儀表控制室時(shí)，鍋爐前端到儀表控制室可為3 m。

1.1.1.2 )鍋爐側(cè)面和后面的通道凈距

蒸汽鍋爐l~4 t/h、熱水鍋爐0.7~2.8 MW，不宜小于0.8 m；

蒸汽鍋爐6~20 t/h、熱水鍋爐4.2~14 MW，不宜小于1.5m；

蒸汽鍋爐35~65 t/h、熱水鍋爐29~58 MW，不宜小于1.8m。

2 燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)

鍋爐房供氣管道系統(tǒng)，一般是由供氣管道進(jìn)口裝置、鍋爐房?jī)?nèi)配管系統(tǒng)以及吹掃放散管道等組成。

2.1 供氣管道進(jìn)口裝置設(shè)計(jì)要求

(1)鍋爐房燃?xì)夤艿酪瞬捎脝文腹?；常年不間斷供熱時(shí)，宜采用雙母管。采用雙母管時(shí)，每一母管的流量宜按鍋爐房最大計(jì)算耗氣量的75%計(jì)算。

(2)當(dāng)調(diào)壓裝置進(jìn)氣壓力在0.3 MPa以上，而調(diào)壓比又較大時(shí)，可能產(chǎn)生很大的噪聲。為避免噪聲沿管道傳送到鍋爐房，調(diào)壓裝置后宜有10~15 m的一段管道采用埋地敷設(shè)。如圖1所示。

圖1 調(diào)壓站至鍋爐房間的燃?xì)夤艿婪笤O(shè)

(3)由鍋爐房外部引人的燃?xì)饪偣?。在進(jìn)口處應(yīng)裝設(shè)總關(guān)閉閥，并裝設(shè)在安全和便于操作的地點(diǎn)。當(dāng)燃?xì)赓|(zhì)量不能保證時(shí)，應(yīng)在調(diào)壓裝置前或在燃?xì)饽腹艿目傟P(guān)閉閥前設(shè)置除塵器、油水分離器和排水管。

(4)燃?xì)夤艿郎蠎?yīng)裝設(shè)放散管、取樣口和吹掃口。

(5)引入管與鍋爐間供氣干管的連接，可采用端部連接(圖2)或中間連接(圖3)。當(dāng)鍋爐房?jī)?nèi)鍋爐臺(tái)數(shù)為4臺(tái)以上時(shí)，為使各鍋爐供氣壓力相近，最好采用在干管中間接入的方式。

圖2 鍋爐房引入管與供氣干管端部連接

圖3 鍋爐房引入管與供氣干管中間連接

2.2 鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)馀涔芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)要求

根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)等相關(guān)規(guī)范要求，鍋爐房燃?xì)夤苈返脑O(shè)計(jì)主要要注意以下幾個(gè)方面：

(1)為保證鍋爐安全可靠的運(yùn)行，要求供氣管路和管路上安裝的附件連接要嚴(yán)密可靠，能承受最高使用壓力，在設(shè)計(jì)配管系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮便于管路的檢修和維護(hù)。

(2)管道及附件不得裝設(shè)在高溫或有危險(xiǎn)的地方。

(3)配管系統(tǒng)使用的閥門(mén)應(yīng)選用明桿閥或閥桿帶有刻度的閥門(mén)，以便使操作人員能識(shí)別閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

(4)當(dāng)鍋爐房安裝的鍋爐臺(tái)數(shù)較多時(shí)，供氣干管可按需要用閥門(mén)隔成數(shù)段，每段供應(yīng)2~3臺(tái)鍋爐。

(5)在通向每臺(tái)鍋爐的支管上，應(yīng)裝有關(guān)閉閥和快速切斷閥(可根據(jù)情況采用電磁閥或手動(dòng)閥)、流量調(diào)節(jié)閥和壓力表。

(6)在支管至燃燒器前的配管上應(yīng)裝關(guān)閉閥，閥后串聯(lián)2只切斷閥(手動(dòng)閥或電磁閥)，并應(yīng)在兩閥之間設(shè)置放散管(放散管可采用手動(dòng)閥或電磁閥)。靠近燃燒器的1只安全切斷電磁閥的安裝位置，至燃燒器的間距盡量縮短，以減少管段內(nèi)燃?xì)鉂B入爐膛的數(shù)量。當(dāng)切斷采用電磁閥時(shí)，不宜設(shè)置旁通管，以免操作失誤造成事故。

2.3 吹掃放散管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

在鍋爐房供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須設(shè)置吹掃和放散管道。這是因?yàn)槿細(xì)夤艿涝谕Ｖ惯\(yùn)行進(jìn)行修理時(shí)，為了檢查工作安全，需要把管道內(nèi)的燃?xì)獯祾吒蓛?。天然氣管道在較長(zhǎng)時(shí)間停止工作后投入運(yùn)行時(shí)，為防止燃?xì)庖灰豢諝饣旌衔镞M(jìn)入爐膛引起爆炸，先要進(jìn)行吹掃，將可燃混合氣體排入大氣。

2.3.1 設(shè)計(jì)吹掃放散系統(tǒng)應(yīng)注意下列要求

吹掃方案應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際情況確定，可以考慮設(shè)置專(zhuān)用的惰性氣體吹掃管道，用氮?dú)?、二氧化碳或蒸汽進(jìn)行吹掃；也可不設(shè)專(zhuān)用吹掃管道而在燃?xì)夤艿郎显O(shè)置吹掃點(diǎn)，在系統(tǒng)投入運(yùn)行前用燃?xì)膺M(jìn)行吹掃，停運(yùn)檢修時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。吹掃點(diǎn)(或吹掃管接點(diǎn))應(yīng)設(shè)置在下列部位：

(1)鍋爐房進(jìn)氣管總關(guān)閉閥后面(順氣流方向)。

(2)在燃?xì)夤艿老到y(tǒng)以閥門(mén)隔開(kāi)的管段上需要考慮分段吹掃的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。

2.3.2 燃?xì)庀到y(tǒng)在下列部位應(yīng)設(shè)置放散管

(1)鍋爐房進(jìn)氣管總切斷閥的前面(順氣流方向)。

(2)燃?xì)飧晒艿哪┒?，管道、設(shè)備的最高點(diǎn)。

(3)燃燒器前兩切斷閥之間的管段。

(4)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。

放散管的管徑根據(jù)吹掃管段的容積和吹掃時(shí)間確定。其吹掃量可按吹掃管段容積的10~20倍計(jì)算，吹掃時(shí)間可采用15~20 min。

表1列舉了鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的放散管管徑參考數(shù)據(jù)。

表1 鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的放散管管徑

3 設(shè)計(jì)方案制定過(guò)程中所需注意的幾個(gè)地方

3.1 調(diào)壓器的選型

在燃?xì)忮仩t房供氣系統(tǒng)中，從安全角度考慮，一般采用低壓燃?xì)夤庀到y(tǒng)。進(jìn)入鍋爐房的燃?xì)鈮毫ΤＳ烧{(diào)壓器來(lái)完成。調(diào)壓器按其工作原理分為直接作用式和間接作用式兩種。一般直接式調(diào)壓器的調(diào)整時(shí)間為0.5 s左右，間接式調(diào)壓器的調(diào)整時(shí)間為3 s左右。

所以對(duì)于熱負(fù)荷比較大的鍋爐來(lái)說(shuō)，在點(diǎn)火瞬間，燃?xì)饬髁矿E增的情況下，由于調(diào)壓器壓力調(diào)整的滯后性，可能出現(xiàn)壓力嚴(yán)重降低的情況造成熄火的現(xiàn)象，因此對(duì)于鍋爐等燃?xì)饬髁孔兓^大的設(shè)備選用直接式調(diào)壓器較為合理。

調(diào)壓器的選擇其它要求：

(1)調(diào)壓器應(yīng)能滿足進(jìn)口燃?xì)獾淖罡摺⒆畹蛪毫Φ囊蟆?/p>

(2)調(diào)壓器的壓力差，應(yīng)根據(jù)調(diào)壓器前燃?xì)夤艿赖淖畹驮O(shè)計(jì)壓力與調(diào)壓器后燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)壓力之差值確定。

(3)調(diào)壓器的計(jì)算流量，應(yīng)按鍋爐額定流量的1.2倍確定。

(4)鍋爐不間斷供氣時(shí)，調(diào)壓計(jì)量設(shè)施宜選用2+0型。

3.2 計(jì)量表的選型

計(jì)量裝置作為燃?xì)庥脩襞c燃?xì)饨?jīng)營(yíng)者的結(jié)算工具，為了保證設(shè)置準(zhǔn)確，在選型時(shí)應(yīng)根據(jù)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?、溫度、流量范圍和允許的壓力降選擇。鍋爐常用計(jì)量裝置有渦輪流量計(jì)和羅茨流量計(jì)兩種，渦輪流量計(jì)的量程比一般為1∶20，羅茨流量計(jì)的量程比一般為1∶50~1∶100左右，甚至更大。兩者均能滿足鍋爐燃?xì)庥?jì)量要求，但同口徑的流量計(jì)渦輪流量計(jì)比羅茨流量計(jì)的過(guò)氣量大。一般情況下單臺(tái)鍋爐燃?xì)庥?jì)量裝置選用渦輪流量計(jì)，多臺(tái)鍋爐燃?xì)饨y(tǒng)一計(jì)量時(shí)選用羅茨流量計(jì)，流量計(jì)選型時(shí)要做充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

3.3 鍋爐房配管管徑的選擇

3.3.1 管道流速的選擇

鍋爐房燃?xì)夤艿浪τ?jì)算的任務(wù)是根據(jù)流量和允許壓力損失來(lái)確定管徑。燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)不僅要考慮鍋爐對(duì)燃?xì)饬髁亢蛪毫Φ囊?，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素，流速大管徑小，流速小管徑大，這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要選擇合理的流速。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)夤艿赖牧魉僭O(shè)在10 m/s比較合適。

3.3.2 鍋爐前管徑的計(jì)算

前面講過(guò)，對(duì)于熱負(fù)荷比較大的鍋爐來(lái)說(shuō)，在點(diǎn)火瞬間，燃?xì)饬髁矿E增的情況下，由于調(diào)壓器壓力調(diào)整的滯后性，可能出現(xiàn)壓力嚴(yán)重降低的情況。

為了避免負(fù)荷驟增的熄火情況發(fā)生，在調(diào)壓器后需設(shè)置一段匯氣母管，進(jìn)行管道儲(chǔ)氣；儲(chǔ)氣量的計(jì)算以調(diào)壓器的調(diào)整時(shí)間、負(fù)荷的突然增大量、燃燒器允許的最低壓力降等參數(shù)綜合考慮。當(dāng)然儲(chǔ)氣容積越大越好，還可以防止負(fù)荷突降時(shí)，超壓自動(dòng)切斷閥的意外切斷。

例如，設(shè)計(jì)4臺(tái)3 t的鍋爐，單臺(tái)鍋爐天然氣耗量為240 m3/h，調(diào)壓器出口后設(shè)置l根50 m總管至鍋爐入口前，再分別為其供氣，鍋爐用氣壓力為10 kPa。計(jì)算步驟如下：

(1)點(diǎn)火所需工況流量計(jì)算：?jiǎn)?dòng)時(shí)間(一般按10~15 s取值)×每秒流量(此流量為靜壓力下工況流量)=點(diǎn)火需要的標(biāo)況流量；15×(240×4÷3 600)=4 m3。此例靜壓力為10 kPa，接近標(biāo)況，故按標(biāo)況考慮。

(2)每m管道體積計(jì)算：點(diǎn)火所需工況流量÷調(diào)壓箱至鍋爐管道長(zhǎng)度=每m管道體積。

即：4÷(0.1÷(0.01+0.1))÷50=0.088 m3。

(3)計(jì)算管徑：利用圓柱體積公式計(jì)算得到D=335 mm，選取DN350可行。

3.4 燃?xì)忮仩t房必須設(shè)置下列安全設(shè)施

(1)燃?xì)鉂舛葓?bào)警器。

(2)燃?xì)庖牍苌显O(shè)置手動(dòng)快速切斷閥和緊急自動(dòng)切斷閥。

(3)應(yīng)設(shè)置自然或機(jī)械通風(fēng)設(shè)施和事故排風(fēng)設(shè)施。

(4)燃?xì)鉂舛葓?bào)警器應(yīng)與緊急自動(dòng)切斷閥和事故排風(fēng)設(shè)備連鎖。

3.5 應(yīng)設(shè)置必要的泄壓設(shè)施

鍋爐房的泄壓設(shè)施宜采用輕質(zhì)屋蓋作為泄壓面積，易于泄壓的門(mén)、窗、輕質(zhì)墻體也可作為泄壓面積。作為泄壓面積的輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體的每m2重量不宜超過(guò)120 kg。泄壓面積與廠房體積的比值(m2/m3)宜采用0.05~0.22。爆炸介質(zhì)威力較強(qiáng)或爆炸壓力上升速度較快的，應(yīng)盡量加大比值。

4 結(jié)語(yǔ)

以上僅是我們?cè)谄綍r(shí)設(shè)計(jì)中總結(jié)出來(lái)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，在此僅供大家參考。相信隨著我們國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視和法制規(guī)范的不斷健全，燃?xì)忮仩t將會(huì)逐步代替原有的燃煤鍋爐成為城市主要的清潔能源，同時(shí)燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用將會(huì)邁上新的臺(tái)階。

Attentions in the Design of Gas Supply System for Boiler Users

Baoji Chinagas City Gas Development Co., Ltd. Feng Fenli

Some important problems paid attention to in the design of gas supply system for boiler users, locations of the boiler room, and problems of equipments of selection and the like, have been elaborated, which can be as a reference for the design of gas supply system for boiler users.

gas distribution, boiler, purging and emission system, safety facilities, Pressure relief facilities