超高層建筑蒸汽系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)分析

姜炳洲，毛一紅，盛永平

（浙江省工業(yè)設(shè)計研究院，杭州 310052）

超高層建筑蒸汽系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)分析

姜炳洲，毛一紅，盛永平

（浙江省工業(yè)設(shè)計研究院，杭州 310052）

描述超高層酒店建筑蒸汽負(fù)荷垂直分布特點(diǎn)，分析其工藝布置、排煙、給水及凝結(jié)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(fù)荷；工藝系統(tǒng)特征

0 引言

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

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)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(shè)備房等共3層，高度230 m，蒸汽負(fù)荷均在該塔樓內(nèi)。

2 蒸汽負(fù)荷垂直區(qū)域分布

塔樓共有8個樓層要求配置蒸汽負(fù)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(fù)荷，酒店采暖及加濕；37層和50層加濕負(fù)荷；51層的生活泵房熱交換負(fù)荷。

熱水及泳池系統(tǒng)負(fù)荷3 000 kW，酒店及裙房采暖負(fù)荷3 500 kW，空調(diào)加濕負(fù)荷849 kg/h，洗衣房耗汽2 827 kg/h，總負(fù)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(fù)荷由熱交換器提供，負(fù)荷特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣（約50個用汽點(diǎn)），壓力不同，流量差異大。

按負(fù)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(shè)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(diǎn)

鍋爐房主要構(gòu)成包括鍋爐間、值班化驗(yàn)室、油泵間等，軟水器、軟水箱（兼開式凝結(jié)水箱）、加藥設(shè)備、給水泵、分汽缸等設(shè)在鍋爐間內(nèi)，地下1、2層蒸汽凝結(jié)水箱因重力流需要設(shè)在地下3層，排污擴(kuò)容器及降溫池設(shè)在地下3層。鍋爐間設(shè)2個出口，其中一個直通室外，鍋爐泄爆口設(shè)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(shè)備的吊裝口，其側(cè)面設(shè)置的百葉作為燃燒所需空氣的進(jìn)氣口，進(jìn)風(fēng)口位置符合規(guī)范的要求。

4 煙風(fēng)系統(tǒng)

4.1 進(jìn)風(fēng)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(fēng)，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(shè)備應(yīng)保持清潔，進(jìn)風(fēng)百葉應(yīng)嚴(yán)格要求清潔以保證燃燒器的潔凈，進(jìn)而保證燃燒完全以確保排煙含塵達(dá)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(yīng)設(shè)置排煙節(jié)能器，本項(xiàng)目設(shè)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(shè)全閉調(diào)風(fēng)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(fēng)，風(fēng)速為8~10 m/s，煙囪直徑為800 mm，材質(zhì)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(jìn)行風(fēng)門控制以提高阻力，保證鍋爐的微正壓運(yùn)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(yīng)的蒸汽負(fù)荷為2.5 t/h，因此，運(yùn)行的最低負(fù)荷為2.5 t/h。4.2.3 煙道設(shè)計

按照本項(xiàng)目特點(diǎn)，采用予制式雙層不銹鋼煙囪，材質(zhì)經(jīng)久耐用，保溫材料不燃可靠，適用于在狹窄井道里進(jìn)行作業(yè)，其制作安裝必須科學(xué)規(guī)范。煙囪分段預(yù)制，由內(nèi)外雙層不銹鋼板之間填充不燃保溫材料構(gòu)成，可根據(jù)設(shè)計和現(xiàn)場需要任意制作，簡便快捷，分段熱補(bǔ)償，分段承重，漏風(fēng)率小，外壁溫度控制在45℃以內(nèi)。

本項(xiàng)目由于建筑物內(nèi)立管種類繁多，數(shù)量大，尺寸大，設(shè)計將動力專業(yè)的5根立管集中敷設(shè)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(jié)水總立管。井道采用自然通風(fēng)，每隔一層設(shè)置檢修鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格平臺，且有雙扇的檢修門。煙道由專業(yè)公司深化設(shè)計制作安裝，專業(yè)公司對煙道熱補(bǔ)償、防爆、固定及導(dǎo)向滑動支架，運(yùn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(zhì)

國家“工業(yè)鍋爐水質(zhì)”GB 1576標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了幾十年的變遷，1996年的標(biāo)準(zhǔn)要求≥2 t/h的蒸汽鍋爐給水要進(jìn)行除氧，2001年標(biāo)準(zhǔn)要求≥6 t/h的鍋爐給水應(yīng)除氧，＜6 t/h的鍋爐如發(fā)現(xiàn)局部腐蝕時，給水應(yīng)采取除氧措施；2008年的標(biāo)準(zhǔn)則要求≥10 t/h的鍋爐給水應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)為符合世貿(mào)組織《貿(mào)易技術(shù)壁壘協(xié)議（TBT）》的規(guī)定，由2001年的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)修訂為推薦標(biāo)準(zhǔn)。因此，按這一標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目給水可不采取除氧措施，事實(shí)上本項(xiàng)目也缺少配置熱力除氧器的場地。

5.2 給水與凝結(jié)水系統(tǒng)

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

凝結(jié)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(jié)水匯集到地下3層的開式凝結(jié)水箱，由凝結(jié)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(jié)水基本上予以回收，回收率90%。

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

6 燃油系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用油氣二用鍋爐，平時以燃?xì)鉃橹?，燃油系統(tǒng)作為備用燃料系統(tǒng)，燃油貯量15 t，達(dá)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(yùn)行中應(yīng)認(rèn)真計算耗汽量，掌握用氣負(fù)荷的特征，在接到燃?xì)馔馔ㄖ獣r，迅速作出反應(yīng)，聯(lián)系油槽車以應(yīng)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(shè)，地溝內(nèi)宜填砂。由于本工程鍋爐設(shè)在地下1層，地下2、3層為停車庫，設(shè)計地溝非常困難，幾乎不可能，因此設(shè)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(shè)至供回油點(diǎn)上穿此樓板。穿越樓板時應(yīng)設(shè)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(kuò)容器和排污降溫池設(shè)在地下3層。

8 結(jié)語

1）超高層酒店建筑的蒸汽系統(tǒng)是一個十分重要和復(fù)雜的動力系統(tǒng)，其運(yùn)行關(guān)系到建筑的經(jīng)濟(jì)性和安全性，應(yīng)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(diǎn)多面廣，施工質(zhì)量和閥門配件的質(zhì)量對跑漏滴的影響很大。

3）鍋爐的排煙溫度對節(jié)能運(yùn)行是一個關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能監(jiān)督規(guī)程的規(guī)定。

4）預(yù)制雙層不銹鋼煙囪在高層建筑中的應(yīng)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(fù)荷概念，小于此負(fù)荷煙囪會產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象，影響鍋爐的安全運(yùn)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(shè)計及管理工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.016

2015-01-26；

2015-02-07