燃煤鍋爐房改造為燃?xì)忮仩t房的設(shè)計(jì)討論

柴雁鵬

（山西潞安工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046204）

1 引言

根據(jù)國(guó)家相關(guān)文件要求，潞安集團(tuán)各煤礦陸續(xù)淘汰了現(xiàn)有的燃煤鍋爐，更換為燃?xì)忮仩t作為供熱熱源。本文主要對(duì)各個(gè)煤礦燃煤鍋爐房改造為燃?xì)忮仩t房進(jìn)行分析討論，本文討論內(nèi)容的前提如下為：（1）鍋爐房建筑為獨(dú)立鍋爐房；（2）原設(shè)計(jì)為燃煤鍋爐房，現(xiàn)改造為燃?xì)忮仩t房；（3）改造后的燃?xì)忮仩t臺(tái)數(shù)、單臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)量或發(fā)熱量與原設(shè)計(jì)燃煤鍋爐相同。

2 改造可行性分析

2.1 建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性類別

根據(jù) GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）15.1.1 的規(guī)定，對(duì)于獨(dú)立建筑的鍋爐房，鍋爐房建筑按火災(zāi)危險(xiǎn)性分類均為丁類生產(chǎn)廠房。

2.2 建筑物防火間距

原設(shè)計(jì)燃煤鍋爐的防火間距是按丁類廠房的防火間距進(jìn)行的設(shè)計(jì)，改造為燃?xì)忮仩t房以后，鍋爐房建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別并未改變，其防火間距也可以滿足改造后燃?xì)忮仩t房的使用。需要注意的是，若要在鍋爐間內(nèi)設(shè)置調(diào)壓間，其火災(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)為甲類廠房。

2.3 空間布置

相同容量的燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐相比，結(jié)構(gòu)更緊湊、外形尺寸更小。根據(jù)《規(guī)范》中鍋爐與建筑物的凈距相關(guān)規(guī)定，同容量的鍋爐，燃?xì)忮仩t爐前距離要求比燃煤鍋爐小，爐后通道和鍋爐兩側(cè)的距離要求與燃煤鍋爐相同，鍋爐操作地點(diǎn)的凈空高度也相同，因此，在原燃煤鍋爐位置布置同容量的燃?xì)忮仩t，其空間布置可以滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 鍋爐基礎(chǔ)

相同容量的燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐相比，除外形尺寸更小，燃?xì)忮仩t的重量也低于燃煤鍋爐的重量，因此，無(wú)論鍋爐布置在1層還是2層，鍋爐基礎(chǔ)的承載力均可以滿足燃?xì)忮仩t的要求，僅需對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)進(jìn)行局部改造[1]。

2.5 耐火等級(jí)

根據(jù)《規(guī)范》15.1.1 的規(guī)定，對(duì)于獨(dú)立鍋爐房，耐火等級(jí)僅與鍋爐的蒸發(fā)量或發(fā)熱量有關(guān)，與鍋爐燃料無(wú)關(guān)，因此，原設(shè)計(jì)建筑物的耐火等級(jí)可以滿足燃?xì)忮仩t房的要求。

2.6 用電負(fù)荷

與燃?xì)忮仩t房相比較，燃煤鍋爐房需要的電氣設(shè)備更多，電負(fù)荷更大，燃?xì)忮仩t房用電設(shè)備少，用電負(fù)荷也小于燃煤鍋爐房，因此，原設(shè)計(jì)燃煤鍋爐房的總供電負(fù)荷要求可滿足改造后燃?xì)忮仩t房的使用。

3 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)討論

3.1 門、窗改造

燃煤鍋爐房改造為燃?xì)忮仩t房后，根據(jù)《規(guī)范》15.1.3 的要求，燃?xì)忮仩t間與相鄰的輔助間之間的隔墻應(yīng)改造為防火墻，隔墻上開(kāi)設(shè)的門應(yīng)改造為甲級(jí)防火門，朝向鍋爐操作面方向開(kāi)設(shè)的玻璃大觀窗，應(yīng)改造為具有抗暴能力的固定窗。

3.2 泄爆口

改造后的燃?xì)忮仩t房需考慮鍋爐間的泄壓面積，根據(jù)《規(guī)范》要求，鍋爐間泄壓面積不應(yīng)小于鍋爐間占地面積的 10%，且泄壓方向不得朝向人員聚集的場(chǎng)所、房間和人行通道。

3.3 可燃?xì)怏w探測(cè)裝置

根據(jù)《規(guī)范》，燃?xì)忮仩t房的鍋爐間應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警裝置，與燃?xì)夤饽腹芸偳袛嚅y和排風(fēng)扇聯(lián)動(dòng)，并滿足 GB/T 50493—2019《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)置間距不大于 15m，且距離其所覆蓋范圍內(nèi)的任一釋放源不大于 7.5m。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)

《規(guī)范》規(guī)定，燃?xì)忮仩t房的鍋爐間應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的送排風(fēng)設(shè)備，其通風(fēng)裝置應(yīng)防爆。鍋爐房的通風(fēng)換氣次數(shù)按鍋爐設(shè)置位置確定。鍋爐設(shè)置在首層，正常換氣次數(shù)不應(yīng)少于6次/h，事故換氣次數(shù)不應(yīng)少于12次/h；鍋爐設(shè)置在半地下或半地下室時(shí)，正常換氣次數(shù)不應(yīng)少于6次/h，事故換氣次數(shù)不應(yīng)少于12次/h；鍋爐設(shè)置在低下或地下室時(shí)，其換氣次數(shù)不應(yīng)小于12次/h；同時(shí)，送入鍋爐房的新風(fēng)總量必須大于鍋爐房3次的換氣次數(shù)[2]。

3.5 防爆區(qū)域分析

GB 50058—2014 《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，明火設(shè)備如鍋爐采用平衡通風(fēng)，爐膛內(nèi)為負(fù)壓，可燃物質(zhì)不能擴(kuò)散至設(shè)備附近與空氣形成爆炸性混合物，因此，明火設(shè)備附近按照非危險(xiǎn)區(qū)域考慮。GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，燃?xì)忮仩t房用電可劃分為非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)上述要求，燃?xì)忮仩t房（除燃?xì)庹{(diào)壓及計(jì)量間之外）電氣設(shè)備和電纜無(wú)須按防爆要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)須對(duì)鍋爐房的用電進(jìn)行防爆改造。

3.6 煙風(fēng)系統(tǒng)

燃?xì)忮仩t的煙囪宜單獨(dú)配置，共用1座煙囪時(shí)，每臺(tái)鍋爐采用單獨(dú)煙道接入煙囪，同時(shí)在煙道上設(shè)置煙道閥門和防爆門。煙道最低點(diǎn)設(shè)置水封是冷凝水排水裝置。燃?xì)忮仩t煙囪通常高度不得低于 8m，具體高度需根據(jù)批復(fù)的環(huán)評(píng)影響文件確定。

4 常見(jiàn)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

4.1 燃?xì)鈨?chǔ)存

根據(jù)潞安集團(tuán)各煤礦改造情況來(lái)看，由于大多地理位置較偏僻，附近無(wú)天然氣管網(wǎng)，或是敷設(shè)管網(wǎng)難度大，投資高，若采用槽車直接供氣，TSG-R0005—2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，禁止移動(dòng)式壓力容器之間相互裝卸作業(yè)，禁止移動(dòng)式壓力容器設(shè)備直接向用氣設(shè)備進(jìn)行充裝。因此，燃?xì)獾膬?chǔ)存成為較為棘手的難題。

規(guī)范 GB 50041—2008 中并無(wú)天然氣用量?jī)?chǔ)存的相關(guān)內(nèi)容，為避免冬季雪天無(wú)氣可用，其儲(chǔ)量參考燃油儲(chǔ)運(yùn)的規(guī)定實(shí)施，即汽車運(yùn)輸為 3～7d 的鍋爐房最大耗量。天然氣以液化天然氣的形式運(yùn)輸和儲(chǔ)存，儲(chǔ)存效率高，運(yùn)輸更經(jīng)濟(jì)，液化天然氣儲(chǔ)存設(shè)計(jì)要滿足 GB 50028—2006 《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中液化天然氣供應(yīng)章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

4.2 煙氣低氮設(shè)計(jì)

燃?xì)忮仩t煙氣中主要污染物為氮氧化物，GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于重點(diǎn)區(qū)域燃?xì)忮仩t氮氧化物的排放濃度限值為 150mg/m3，然而各地方文件要求的氮氧化物濃度限值更為嚴(yán)格，最低為 30mg/m3，因此，燃?xì)忮仩t低氮設(shè)計(jì)是環(huán)保能否達(dá)標(biāo)，甚至項(xiàng)目能否實(shí)施的重要指標(biāo)。

鍋爐煙氣中氮氧化物主要來(lái)源為空氣中的氮高溫狀態(tài)下被氧化，根據(jù) GB 13271—2014 中大氣污染物基準(zhǔn)含氧量排放濃度折算公式，煙氣中實(shí)測(cè)含氧量越低，折算基準(zhǔn)含氧量濃度越小。因此，控制燃?xì)忮仩t的煙氣氮氧化物主要從2方面入手：減少氮氧化物的生成量；控制煙氣中的實(shí)測(cè)含氧量?，F(xiàn)階段常用的燃?xì)忮仩t低氮設(shè)計(jì)主要為低氮燃燒器和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，低氮燃燒器主要是通過(guò)優(yōu)化爐內(nèi)燃燒工況，合理優(yōu)化燃料與空氣混合，控制火焰分布，降低爐膛內(nèi)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)降低制氮氧化物生成。煙氣再循環(huán)技術(shù)指的是將燃燒后的部分煙氣引出返回至燃燒器，與新鮮的空氣混合參與燃燒。再循環(huán)煙氣的溫度比爐膛內(nèi)的火焰溫度低得多，能夠顯著降低爐膛內(nèi)的溫度，減少爐膛容積熱強(qiáng)度。同時(shí)，由于引入的煙氣含氧量極低，在爐膛內(nèi)可以降低爐膛內(nèi)的氧氣濃度，抑制氮氧化物的生成。