陽煤集團(tuán)三礦燃?xì)忮仩t房暖通設(shè)計(jì)

王 涌

(山西國辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 陽泉 045000)

陽煤集團(tuán)三礦燃?xì)忮仩t房暖通設(shè)計(jì)

王 涌

(山西國辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 陽泉 045000)

根據(jù)燃?xì)忮仩t的特點(diǎn)，從鍋爐型號及臺數(shù)的確定、水處理設(shè)備的選擇及計(jì)算、給水設(shè)備的選擇及計(jì)算、鍋爐燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)、鍋爐房工藝布置等方面論述了陽煤集團(tuán)三礦燃?xì)忮仩t房暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，使其達(dá)到環(huán)保要求的同時(shí)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的社會(huì)效益。

燃?xì)忮仩t，礦井瓦斯氣，設(shè)計(jì)

陽煤集團(tuán)三礦地區(qū)原有鍋爐為燃煤蒸汽鍋爐，主要擔(dān)負(fù)三礦地區(qū)井筒加溫、職工浴室和班中餐食堂供汽、工業(yè)廠房供暖等工作。燃煤鍋爐在使用中存在著以下問題：設(shè)備使用年限長，存在安全隱患；設(shè)備運(yùn)行效率低，能量浪費(fèi)大；排塵濃度高，煙氣含硫量高，對大氣污染比較嚴(yán)重，環(huán)保不達(dá)標(biāo)。而燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐相比，由于使用的燃料不同，具有燃燒完全，效率高，噪聲低，煙塵排放符合環(huán)保要求等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)陽煤集團(tuán)礦井蘊(yùn)含礦井瓦斯氣，礦井瓦斯氣的主要成分是甲烷，是一種溫室氣體,如果排入大氣會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng),其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，對環(huán)境污染極大。若加以利用可變害為寶,既可以減少一次性能源的消耗, 又減少了對大氣的污染，有效解決了鍋爐煙塵和二氧化硫排放超標(biāo)的問題，在其達(dá)到環(huán)保要求的同時(shí)將為當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境質(zhì)量的改善做出極大的貢獻(xiàn)，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排政策,因此可以利用礦井瓦斯氣作為燃?xì)忮仩t的燃料。為此陽煤集團(tuán)三礦實(shí)施了燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t工程。本文主要介紹了陽煤集團(tuán)三礦燃?xì)忮仩t房暖通設(shè)計(jì)的一些問題。

1 鍋爐型號及臺數(shù)的確定

1.1 熱負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)、采暖、通風(fēng)、生活的熱負(fù)荷，計(jì)算鍋爐房的最大計(jì)算熱負(fù)荷，作為選擇鍋爐類型、臺數(shù)、確定鍋爐房規(guī)模的依據(jù)。鍋爐房的最大計(jì)算熱負(fù)荷Q為：

Q=K0×(K1×Q生產(chǎn)+K2×Q采暖+K3×Q通風(fēng)+K4×Q生活)。

其中，Q為最大計(jì)算熱負(fù)荷；Q生產(chǎn)為生產(chǎn)最大熱負(fù)荷，即井筒加溫?zé)嶝?fù)荷；Q采暖為采暖最大熱負(fù)荷；Q通風(fēng)為通風(fēng)最大熱負(fù)荷；Q生活為最大熱負(fù)荷，即澡堂食堂用汽熱負(fù)荷；K0為管道熱損失及鍋爐房自用熱系數(shù)，一般取1.1～1.2；K1為生產(chǎn)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，根據(jù)具體情況取0.7～0.9；K2為采暖熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，一般取1.0；K3為通風(fēng)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，根據(jù)具體情況取0.7～1.0；K4為生活熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，根據(jù)具體情況取0.5～0.8；經(jīng)計(jì)算鍋爐房的最大計(jì)算熱負(fù)荷Q=19.16 MW。

1.2 鍋爐型號及臺數(shù)選擇

根據(jù)鍋爐房熱負(fù)荷計(jì)算，選擇3臺10 t/h燃?xì)庹羝仩t，型號為：WNS10-1.25-Q，運(yùn)行方式為:冬季3臺鍋爐全部運(yùn)行，夏季1臺鍋爐運(yùn)行。WNS10-1.25-Q燃?xì)庹羝仩t技術(shù)參數(shù)及性能要求如下：1)WNS10-1.25-Q型：額定蒸發(fā)量10 t/h，額定蒸汽壓力1.25 MPa，額定蒸汽溫度：194 ℃(飽和)，熱效率：92%。2)鍋爐為微正壓燃燒，以礦井瓦斯氣為燃料，礦井瓦斯氣發(fā)熱量為2 560 kcal/Nm3～4 000 kcal/Nm3，鍋爐單臺耗氣量約為2 000 m3/h。燃燒完全，噪聲低，煙塵、SO2及NOx排放符合我國城市環(huán)保要求及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。3)鍋爐尾部設(shè)置溫度測試儀，隨時(shí)測定和顯示排煙溫度；鍋爐的燃?xì)膺M(jìn)氣管上裝設(shè)甲烷濃度檢測儀，完成甲烷極限低濃度的顯示、報(bào)警和聯(lián)鎖。4)蒸汽鍋爐燃燒器采用鍋爐廠家選定的，由芬蘭奧林生產(chǎn)的GP-1000 ME型燃燒器(輸出功率10 000 kW)配帶寬調(diào)壓比穩(wěn)壓閥，瓦斯氣入口壓力15 kPa～50 kPa范圍內(nèi)，控制閥后壓力在13 kPa，燃燒器點(diǎn)火采用礦井瓦斯氣，采用電子比例調(diào)節(jié)，專用礦井瓦斯氣燃燒頭。5)鼓風(fēng)機(jī)由燃?xì)庹羝仩t燃燒器配帶，型號：GNB18，風(fēng)量：12 500 Nm3/h，風(fēng)壓：78 mbar，功率：37 kW。

2 水處理設(shè)備的選擇及計(jì)算

鍋爐房的用水大多來自市政供水，根據(jù)原水水質(zhì)指標(biāo)，不符合GB/T 1576—2008工業(yè)鍋爐水質(zhì)的要求，需要進(jìn)行水處理。鍋爐房的水處理的任務(wù)主要是軟化和除氧。水處理設(shè)備的容量D為：

D=K×(D1+D2+D3+D4+D5+D6)。

其中，K為富裕系數(shù)，一般取1.1～1.2；D1為蒸汽用戶凝結(jié)水損失量；D2為鍋爐房內(nèi)部汽水損失量；D3為鍋爐排污損失量；D4為熱網(wǎng)漏損量；D5為水處理設(shè)備自耗軟化水量；D6為其他工藝裝置及用戶需要的軟化水量。經(jīng)計(jì)算水處理設(shè)備的容量D=28 t/h。

2.1 軟化器的選擇

由于鍋爐房原水的硬度超過鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，故需進(jìn)行水質(zhì)處理。水處理方式采用爐外化學(xué)水處理，逆流再生鈉離子軟化器進(jìn)行軟化。全自動(dòng)軟化器具有無人操作、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、出水水質(zhì)可靠的特點(diǎn)。操作人員無需開關(guān)任何閥門，僅需按確定時(shí)間向鹽液箱投入定量的再生用鹽即可。本設(shè)計(jì)選用DYS- 40型全自動(dòng)軟水器一套。DYS- 40型全自動(dòng)軟水器技術(shù)參數(shù)如下：額定產(chǎn)水量：40 t/h。出水水質(zhì)：處理后水質(zhì)總硬度不大于0.03 mmol/L，達(dá)到蒸汽鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)出口管徑：DN80。安裝尺寸:5 000×1 200×3 900。設(shè)備運(yùn)行重量：5 500 kg。

2.2 除氧器的選擇

根據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：額定蒸發(fā)量不小于10 t/h的鍋爐，給水應(yīng)除氧。除氧的方法有熱力除氧、真空除氧和化學(xué)除氧等。海綿鐵除氧由于具有可在常溫下除氧無需加熱；可隨時(shí)供水無需除氧水箱，無需準(zhǔn)備時(shí)間；除氧效果穩(wěn)定可靠，出水符合低壓鍋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；安裝方便無需高位安裝等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用10 t/h海綿鐵常溫過濾除氧器三套。

海綿鐵常溫過濾除氧器技術(shù)參數(shù)如下：

額定產(chǎn)水量：10 t/h。

出水水質(zhì)：處理后水質(zhì)溶解氧不大于0.1 mg/L，達(dá)到蒸汽鍋爐給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)出口管徑：DN65。

安裝尺寸：φ900×2 800。

設(shè)備運(yùn)行重量：6 000 kg。

3 給水設(shè)備的選擇及計(jì)算

給水設(shè)備是指鍋爐房給水系統(tǒng)中各種水泵和水箱，它與鍋爐安全運(yùn)行有密切關(guān)系，給水系統(tǒng)的中斷可能引起重大鍋爐事故。給水設(shè)備應(yīng)性能可靠，有效滿足鍋爐給水的需要。

3.1 鍋爐給水泵的選擇

3.1.1 鍋爐給水泵的流量和臺數(shù)

鍋爐給水泵臺數(shù)的選擇應(yīng)能適應(yīng)鍋爐房全年熱負(fù)荷變化的要求，并應(yīng)設(shè)置備用：當(dāng)流量最大的一臺給水泵停止運(yùn)行時(shí)，其余給水泵的總流量應(yīng)能滿足所有運(yùn)行鍋爐在額定蒸發(fā)量時(shí)所需給水量的110%。為便于燃?xì)忮仩t自動(dòng)控制，給水泵采用每爐單獨(dú)配置，由于燃?xì)忮仩t為3臺，設(shè)置4臺給水泵，運(yùn)行方式為三用一備。

3.1.2 鍋爐給水泵的揚(yáng)程

鍋爐給水泵的揚(yáng)程H為：

H=K×(H1+H2+H3)。

其中，K為富裕系數(shù)，一般取1.1；H1為在設(shè)計(jì)使用條件下安全閥的開啟壓力；H2為給水系統(tǒng)的壓力損失；H3為給水系統(tǒng)的水位差。

經(jīng)計(jì)算給水泵的揚(yáng)程H=126 m。

通過以上的分析和計(jì)算，給水泵的選型為50DG50×3，流量12.5 m3/h，揚(yáng)程為148 m，功率為15 kW，設(shè)4臺，運(yùn)行方式為三用一備。

3.2 鍋爐給水箱的選擇

鍋爐給水箱的總有效容積一般為所有運(yùn)行鍋爐在額定蒸發(fā)量時(shí)20 min～60 min所需的給水量，本設(shè)計(jì)給水箱的有效容積為30 m3。

4 燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)

燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)由供氣管道入口裝置、鍋爐房內(nèi)配管系統(tǒng)和吹掃放散管道組成。

鍋爐采用礦井瓦斯氣來自瓦斯儲備站中壓瓦斯管道，礦井瓦斯氣組成成分為：甲烷40.78%(30%～50%)，氧氣11.94%，氮?dú)?7.28%；熱值范圍：2 560 kcal/Nm3～4 000 kcal/Nm3，供氣壓力：15 kPa～45 kPa，鍋爐房燃?xì)夤艿廊肟谔幵O(shè)計(jì)量間，設(shè)置兩套QWLJ- 400-Ⅱ-Ⅰ2-R-1.6氣體渦輪流量計(jì)，互為備用。流量計(jì)流量范圍：150 m3/h～7 500 m3/h，精度等級為1.0級，壓力損失不大于0.9 kPa，電氣部分為防爆型。

鍋爐房內(nèi)燃?xì)夤艿罏楸苊庠谑覂?nèi)或室內(nèi)死角處積聚形成爆炸性氣體,有利于泄露燃?xì)獾臄U(kuò)散,采用架空敷設(shè)。鍋爐房內(nèi)燃?xì)夤艿啦捎脝文腹芄?，引入管與鍋爐間供氣母管連接時(shí)，為使各鍋爐供氣壓力均衡，采用在干管中間接入的方式。

吹掃點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在鍋爐房進(jìn)氣管總切斷閥后(順氣流方向)或在燃?xì)夤艿郎弦蚤y門隔開的管段上。放散管應(yīng)設(shè)于鍋爐房進(jìn)氣管總切斷閥前(順氣流方向)、燃?xì)飧晒艿哪┒恕⑷紵髑皟蓚€(gè)切斷閥之間的管道上。為避免排出的氣體被吸入室內(nèi)或通風(fēng)裝置內(nèi)，放散管出口一般應(yīng)高出屋脊2.5 m以上。

5 鍋爐房工藝布置

鍋爐房一般由鍋爐間、輔助間(控制室、配電室、水處理間、檢修間)及生活間(值班室、更衣室、浴廁)等組成。鍋爐間采用單層布置，按照工藝流程布置鍋爐設(shè)備，使蒸汽、給水、燃?xì)狻⒖諝夂蜔煔獾冉橘|(zhì)的管道距離短、阻力小、附件少，便于操作和檢修；輔助間和生活間布置在鍋爐的固定端一側(cè)，地下1層，地上2層，共設(shè)3層，地下1層布置軟水器、水泵、除氧器、軟水箱等設(shè)備，地上1層為配電室，地上2層為更衣室和值班室。

6 結(jié)語

燃?xì)忮仩t由于設(shè)備的自動(dòng)化程度高,工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜，對鍋爐房的設(shè)計(jì)要求也較高，暖通專業(yè)作為燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)的主設(shè)計(jì)專業(yè)，需要對建筑、結(jié)構(gòu)、電氣和自控專業(yè)提出工藝要求，相互協(xié)調(diào)配合，才能使燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，確保燃?xì)忮仩t安全、可靠運(yùn)行。

[1] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[2] 《燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)手冊》編寫組.燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)手冊[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[3] GB 50041—2008，鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB/T 1576—2008，工業(yè)鍋爐水質(zhì)[S].

HVAC design of mine No.3 gas boiler of Yang coal group

Wang Yong

(ShanxiGuochenConstructionEngineeringSurvey&DesignCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

According to gas boiler features, the paper discusses HVAC design of mine No.3 gas boiler of Yang coal group from aspects of boiler types, boiler quantity determination, water processing equipment selection and computation, water-supply equipment selection and computation, boiler gas supply system and boiler house layout, so as to achieve environmental protection demand and realize better social benefits as well.

gas boiler, mine gas, design

2015-04-03

王 涌(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)17-0104-02

TU832

A