許曉琳

（山西陽煤化工工程有限公司，山西 太原 030021）

0 引 言

當前我國全面加強生態(tài)環(huán)境保護，傳統(tǒng)燃煤鍋爐因污染嚴重，熱效率低而成為重點治理對象。

我國工業(yè)生產(chǎn)中，北方冬季供暖等需大量用熱，而短期內(nèi)鍋爐不會出現(xiàn)替代品。相對燃煤鍋爐，燃氣鍋爐熱效率好，節(jié)能環(huán)保。

因此，燃氣鍋爐越來越多的應用到工業(yè)生產(chǎn)及居民生活中。

本文主要對工業(yè)生產(chǎn)中的燃氣蒸汽鍋爐進行安全分析，提出安全設施設計建議，希望能推進燃氣鍋爐項目更好更安全的建設。

1 鍋爐系統(tǒng)工藝流程

1.1 鍋爐燃燒系統(tǒng)工藝

鍋爐燃燒系統(tǒng)由天然氣管道、燃燒系統(tǒng)、尾氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成，其工藝流程為天然氣輸送到鍋爐房，送入燃燒器。燃燒系統(tǒng)主要由燃燒器和鍋爐爐膛構成，天然氣燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)輻射和對流換熱后進入尾氣凈化系統(tǒng)，凈化后的煙氣經(jīng)煙囪排出。

1.2 鍋爐汽水系統(tǒng)工藝

鍋爐給水系統(tǒng)中，給水借助給水泵送入省煤器，然后吸收尾部煙道中煙氣的熱量后進入汽包，再經(jīng)過爐墻外的下降管、爐水循環(huán)泵到達水冷壁，鍋爐給水在這一系列過程中吸收爐內(nèi)高溫煙氣的熱量，使部分水蒸發(fā)，形成汽水混合物向上返回汽包。

汽包內(nèi)的汽水分離器將水和汽分離開，水回到汽包下部的水空間，而飽和蒸汽進入過熱器，繼續(xù)吸收煙氣的熱量成為合格的過熱蒸汽，最后進入蒸汽管網(wǎng)。

1.3 工藝流程圖

鍋爐工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 鍋爐工藝流程圖Fig.1 Boiler process flow chart

2 主要危險化學品理化性能

燃氣鍋爐項目涉及可燃氣體，其中天然氣應用最為廣泛，本文以天然氣為燃料的燃氣蒸汽鍋爐為主要研究對象。天然氣主要理化性能表見表1。

表1 天然氣主要理化性能表Table 1 Main physical and chemical properties of natural gas

3 危險及有害因素分析

3.1 主要危險及有害物質(zhì)辨識

燃氣鍋爐項目涉及可燃氣體，其中天然氣應用最為廣泛，依據(jù)相關規(guī)范《危險化學品目錄》（2015 版），天然氣為危險化學品。天然氣主要理化性質(zhì)及危險特性匯總表見表2。

表2 天然氣主要理化性質(zhì)及危險特性匯總表Table 2 Summary of main physical and chemical properties and hazard characteristics of natural gas

3.2 危險、有害因素辨識

燃氣鍋爐項目中可能存在危險、有害因素。生產(chǎn)過程危險及有害因素分析匯總表見表3。

表3 生產(chǎn)過程危險及有害因素分析匯總表Table 3 Summary of analysis of hazardous and harmful factors in production

4 危險化學品泄漏后具備造成爆炸及火災事故的條件和需要的時間

4.1 造成火災爆炸的具備的條件

發(fā)生火災爆炸需同時滿足以下3 個條件。

（1） 可燃性氣體濃度達到爆炸下限值，即達到爆炸極限范圍內(nèi)。

（2） 點火源。

（3） 助燃劑的存在。

4.2 造成火災爆炸需要的時間

鍋爐系統(tǒng)出現(xiàn)火災爆炸事故的主要原因是燃氣泄漏達到爆炸極限，并遇適當?shù)募ぐl(fā)能量。只要嚴格管理，杜絕各種火花和激發(fā)能量出現(xiàn)的條件和時間，就不易出現(xiàn)天然氣濃度達到爆炸極限的情況，從而降低火災爆炸的幾率。

如不嚴格安全管理，鍋爐因質(zhì)量問題發(fā)生泄漏造成天然氣揮發(fā)，達到爆炸極限，遇火源就會瞬時發(fā)生火災爆炸事故。

5 安全設施設計

燃氣鍋爐安全設施設計從工藝角度分析，主要包括防泄漏設計，防火、防爆設計及防毒設計。

5.1 防泄漏設計

根據(jù)《石油化工可燃氣體和有毒氣檢測報警設計標準》 （GB/T 50493-2019） 及工藝提供的潛在泄漏點位置設置可燃有毒氣體探測器。

鍋爐房應選用有效通風形式，有利于有毒有害氣體的擴散及余熱的排除。

設置必要的現(xiàn)場壓力、溫度及流量指示；設置必要的切斷、調(diào)節(jié)閥及止回閥等；設置安全排放和泄壓裝置，嚴格按照工藝控制指標進行控制。按規(guī)范合理設置壓力表及溫度表等指示儀表，并且對重點參數(shù)設置報警和聯(lián)鎖，防止超溫和超壓導致的泄漏。

燃氣管道的設計中盡量使用氬弧焊打底的焊接連接，以防燃氣的泄漏。

燃氣管道及附件嚴禁使用鑄鐵件，所有管道、閥門法蘭及附件均密封良好，且需要經(jīng)過焊縫檢測及壓力試驗并合格。在設備和管道的排放口及采樣處排放閥的設計中，需要通過加裝盲板、絲堵、管帽及雙閥等措施，減少泄漏的可能性。在生產(chǎn)過程中，對各密封點進行檢查，防止有毒有害物的泄漏。

設備、管道的壓力等級設計、選取、安裝、試壓等均嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)標準及規(guī)范要求，杜絕泄漏事故的發(fā)生。

根據(jù)管線、設備及附件的操作溫度、壓力、接觸介質(zhì)腐蝕性、沖擊、承重等程度不同，嚴格按規(guī)范進行材質(zhì)和密封材料選擇，并留有一定的腐蝕裕度。

5.2 防火及防爆設計

鍋爐房宜為獨立建筑，避免與其他建筑設施互相影響，天然氣管道系統(tǒng)應設計為密閉系統(tǒng)，并在主管上設置與鍋爐房燃氣報警裝置聯(lián)動的總切斷閥，在閥后設壓力表。

按規(guī)范合理設置壓力表、溫度表等指示儀表，并對重點參數(shù)設置報警、聯(lián)鎖，避免因系統(tǒng)超溫超壓而引發(fā)火災爆炸事故。電氣設備防爆等級不低于介質(zhì)環(huán)境防爆等級要求，照明燈具和操作柱等全部采用防爆器具。

安全生產(chǎn)離不開企業(yè)的嚴格管理，在生產(chǎn)過程中應該嚴禁明火，規(guī)范安全生產(chǎn)制度，可在全廠范圍內(nèi)采取以下3 條安全措施。

（1） 在鍋爐房的操作人員穿防靜電的工作服裝，要求使用不發(fā)生火花的操作工具。

（2） 裝置內(nèi)維修動火嚴格按程序和規(guī)程執(zhí)行。

（3） 按要求配置滅火器，并定期檢查。

5.3 防毒設計

防毒設計應做到以下2 點。

（1） 在裝置及設施設可燃（有毒） 氣體濃度檢測報警系統(tǒng)。

（2） 操作人員配備防毒面罩，重點有毒有害崗位配備氧氣呼吸器。

6 結 語

燃氣蒸汽鍋爐項目涉及天然氣，在生產(chǎn)過程中需要對其進行安全設施設計，主要有防泄漏、防火、防爆、防毒設計，經(jīng)過嚴格的防范措施設計后，能夠加強項目安全系數(shù)，提高項目安全運行，為大量需熱的行業(yè)及人民生活保駕護航。