熱源廠5×116MW 燃?xì)忮仩t燃?xì)夤庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

楊連杰

（山西省燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，太原030024）

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，環(huán)境污染問(wèn)題已日益突出，尤其是大氣污染問(wèn)題已越來(lái)越受到公眾的高度關(guān)注。山西省人民政府早在2013 年下發(fā)了《山西省2013—2020 年大氣污染治理措施》，全省范圍內(nèi)開(kāi)始逐步推行“煤改氣”工程，太原市政府在2018 年出臺(tái)了《太原市2018 年散煤治理工作實(shí)施方案》，方案中指出城南熱源廠3 臺(tái)270 蒸噸燃煤采暖鍋爐清潔能源替代，最終業(yè)主方太原市熱力公司決定采用燃?xì)忮仩t替代原有燃煤鍋爐。

太原市城西熱源廠緊鄰景區(qū)和居民住宅樓，采用5 臺(tái)116MW 燃?xì)鉄崴仩t進(jìn)行供熱，調(diào)峰鍋爐，鍋爐供回水溫度為130益/70益。燃?xì)忮仩t作為主要用氣設(shè)備，額定用氣壓力為0.21～0.25MPa（表壓），以太原市使用天然氣熱值32.76MJ/Nm3計(jì)，單臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)用氣量為12 747Nm3/h，5 臺(tái)鍋爐總用氣量為63 736 Nm3/h。本文以城西熱源廠5伊116MW 燃?xì)忮仩t燃?xì)夤庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，對(duì)燃?xì)夤庀到y(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行探討。

2 設(shè)計(jì)規(guī)范

燃?xì)忮仩t房燃?xì)夤庀到y(tǒng)可依據(jù)或參考設(shè)計(jì)規(guī)范主要有GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“文獻(xiàn)[1]”）、GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“文獻(xiàn)[2]”）、GB 50016—2014《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（2018 版）（以下簡(jiǎn)稱“文獻(xiàn)[3]”）等主要規(guī)范。其中，文獻(xiàn)[2]作為鍋爐房設(shè)計(jì)的主要規(guī)范依據(jù)，適用于以水為介質(zhì)的蒸汽鍋爐鍋爐房且單臺(tái)鍋爐額定蒸發(fā)量為1～75t/h 的鍋爐房設(shè)計(jì)，以及單臺(tái)鍋爐額定熱功率為0.7～70MW 的熱水鍋爐鍋爐房設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[3]是燃?xì)忮仩t房和燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)的通用性規(guī)范，對(duì)鍋爐房總體布局、平面布置及燃?xì)夤艿啦贾梅矫嫣岢鲆?。結(jié)合本工程單臺(tái)116MW燃?xì)鉄崴仩t燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將文獻(xiàn)[2]作為設(shè)計(jì)參考。

熱源廠鑒于燃?xì)忮仩t的用氣性質(zhì)，參照《壓力管道規(guī)范公用管道》（報(bào)批稿）及行業(yè)一般做法，以熱源廠廠界為劃分，廠內(nèi)管道屬于壓力管道中工業(yè)管道范疇，廠內(nèi)及鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施的設(shè)計(jì)依照工業(yè)管道相關(guān)要求執(zhí)行。

3 關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 燃?xì)鈿庠?/h3>

城西熱源廠作為臨時(shí)增加的大型燃?xì)夤I(yè)用戶，小時(shí)用氣量較大，單臺(tái)燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)用氣量12 747Nm3/h，當(dāng)廠內(nèi)鍋爐全部運(yùn)行時(shí)，周圍燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣能力不足以滿足突增大用戶的用氣需求。為滿足該用戶用氣需求，可通過(guò)對(duì)周圍輸配管網(wǎng)進(jìn)行升壓或鋪設(shè)工業(yè)用戶專線進(jìn)行供應(yīng)，但輸配管網(wǎng)升壓這種方式僅能滿足該用戶近期3 臺(tái)鍋爐用氣需求，同時(shí)勢(shì)必會(huì)造成沿線用戶調(diào)壓裝置的大規(guī)模改造，因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮燃?xì)鈿庠醋罱K采用從城市門站鋪設(shè)設(shè)計(jì)壓力0.8MPa 的次高壓專線供應(yīng)，在熱源廠內(nèi)設(shè)調(diào)壓裝置以供鍋爐房用氣。這種供氣方式既不破壞城市現(xiàn)有燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配系統(tǒng)，同時(shí)，可利用熱源廠內(nèi)調(diào)壓裝置增加一路與現(xiàn)狀周邊燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力級(jí)制匹配銜接，優(yōu)化管網(wǎng)水力工況，不會(huì)造成管網(wǎng)資源閑置。

3.2 工藝裝置區(qū)

3.2.1 防火距離

文獻(xiàn)[1]中6.6 節(jié)內(nèi)容僅適用于城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中不同壓力級(jí)別管道之間連接的調(diào)壓站、調(diào)壓箱（或柜）和調(diào)壓裝置的設(shè)計(jì)。而熱源廠作為燃?xì)獯笮凸I(yè)用戶，廠內(nèi)燃?xì)夤艿缹儆诠I(yè)管道范疇，且基于廠內(nèi)調(diào)壓裝置流通能力大，調(diào)壓裝置區(qū)或撬裝調(diào)壓設(shè)備的防火距離應(yīng)符合文獻(xiàn)[3]的有關(guān)規(guī)定，調(diào)壓裝置區(qū)或撬裝調(diào)壓設(shè)備宜參照甲類廠房與其他建構(gòu)物控制防火距離，燃?xì)忮仩t房按丁類廠房定性。

3.2.2 調(diào)壓系統(tǒng)

本工程調(diào)壓裝置區(qū)共采用四路調(diào)壓器調(diào)壓，其中，3 路調(diào)壓器（兩用一備）將0.8MPa 燃?xì)鈮毫抵?.21～0.25MPa 后經(jīng)匯管為鍋爐房供氣，另一路調(diào)壓器將0.8MPa 燃?xì)鈮毫抵?.1MPa，與周邊現(xiàn)狀運(yùn)行管網(wǎng)對(duì)接。本報(bào)告重點(diǎn)提及為鍋爐房供氣的，路調(diào)壓器管道，兩用一備，每路調(diào)壓器前設(shè)安全切斷閥，調(diào)壓后匯管設(shè)安全閥緊急放散，這種系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主副調(diào)壓器工作，另一臺(tái)備用，此系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是適用流量大且流量變化較大的調(diào)壓系統(tǒng)，此系統(tǒng)可更好地適應(yīng)調(diào)峰鍋爐流量變化的特點(diǎn)。

3.2.3 降噪問(wèn)題

燃?xì)庹{(diào)壓站的噪聲來(lái)源和降噪措施如張飛飛在文獻(xiàn)[4]中介紹。結(jié)合本工程緊鄰景區(qū)和居民區(qū)，降噪問(wèn)題顯得尤為重要。調(diào)壓器作為調(diào)壓站噪聲的主要來(lái)源，產(chǎn)生的噪聲非常大。本工程從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，因調(diào)壓器流通能力大，故選用軸流式調(diào)壓器，除利用軸流式調(diào)壓器自身擴(kuò)口式結(jié)構(gòu)降噪，在調(diào)壓器后端部增加籠式消聲器來(lái)降低噪聲。此外，也通過(guò)控制工藝裝置區(qū)管道流速在15m/s 范圍內(nèi)（除調(diào)壓計(jì)量設(shè)備外）以及調(diào)節(jié)匯管與支管尺寸來(lái)調(diào)整氣體流態(tài)來(lái)降低噪聲。

3.3 鍋爐房配管系統(tǒng)

根據(jù)文獻(xiàn)[2]要求，作為調(diào)峰鍋爐，本工程鍋爐房燃?xì)夤艿酪瞬捎脝文腹苤?，同時(shí)，要求在引入鍋爐房的室外燃?xì)饽腹苌?，在安全和便于操作的地點(diǎn)，應(yīng)裝設(shè)與鍋爐房燃?xì)鉂舛葓?bào)警裝置聯(lián)動(dòng)的總切斷閥。本工程5 臺(tái)鍋爐，每臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)2 個(gè)燃燒器，自調(diào)壓后匯管分別引5 條燃?xì)飧晒芙幼藻仩t房，進(jìn)鍋爐房后一分為二連接對(duì)應(yīng)鍋爐的2 個(gè)燃燒器接口，這種設(shè)置方式可以降低鍋爐啟停過(guò)程中對(duì)其他鍋爐燃?xì)庳?fù)荷的影響，做到獨(dú)立運(yùn)行。同時(shí)，在每臺(tái)鍋爐供氣干管上進(jìn)鍋爐房前設(shè)置防爆電磁閥和手動(dòng)球閥，電磁閥選用常閉電磁閥，既可以節(jié)省成本，同時(shí)可確保失電狀態(tài)下的燃?xì)夤?yīng)安全。

3.4 管道放散系統(tǒng)

基于燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)單位職責(zé)劃分或置換順序的考慮，在鍋爐房每條供氣干管的室外手動(dòng)球閥前設(shè)置放散口，進(jìn)行工藝裝置區(qū)的置換放散；鍋爐房在每臺(tái)燃?xì)忮仩t燃燒器的燃?xì)膺M(jìn)口管上設(shè)置放散口，進(jìn)行鍋爐房?jī)?nèi)的燃?xì)庵脫Q放散。上述所有放散口均通過(guò)固定安裝的放散管匯總成一根放散總管引至室外，放散管口應(yīng)高出鍋爐房屋脊2m 以上，并確保排出的氣體不致竄入鄰近的建筑物和被吸入通風(fēng)裝置內(nèi)，且應(yīng)采取防止雨雪進(jìn)入的措施。在燃?xì)忮仩t停供期，在鍋爐房每條供氣干管的室外手動(dòng)球閥前法蘭處安裝盲板，確保不會(huì)因閥門內(nèi)漏而造成燃?xì)馐鹿省?/p>

3.5 燃?xì)庑孤﹫?bào)警系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)連鎖

燃?xì)忮仩t房作為易燃、易爆場(chǎng)所，國(guó)內(nèi)已有大量研究，如文獻(xiàn)[5]、文獻(xiàn)[6]中研究?jī)?nèi)容。在燃?xì)夤艿老到y(tǒng)法蘭及閥門連接處等釋放源0.5～2.0m 高度以及鍋爐房最高點(diǎn)屋頂處設(shè)防爆型可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警裝置，可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警裝置與設(shè)于鍋爐房外供氣干管上的防爆電磁閥及鍋爐房?jī)?nèi)的防爆軸流風(fēng)機(jī)連鎖。分兩級(jí)報(bào)警：一級(jí)報(bào)警為天然氣的泄漏濃度達(dá)到爆炸下限的25% 時(shí)；二級(jí)報(bào)警為天然氣的泄漏濃度達(dá)到爆炸下限的50%時(shí)。二級(jí)報(bào)警時(shí)，連鎖關(guān)閉燃?xì)飧晒苌系姆辣姶砰y，并開(kāi)啟防爆軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行事故通風(fēng)。在實(shí)際工程中，由于無(wú)法預(yù)判是鍋爐房?jī)?nèi)具體哪臺(tái)鍋爐燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄漏，燃?xì)庑孤┒?jí)報(bào)警時(shí)，需將處于連通狀態(tài)的整座鍋爐房?jī)?nèi)所有鍋爐的供氣干管上的防爆電磁閥全部連鎖，一旦燃?xì)庑孤?，燃?xì)夤飧晒苋壳袛?，以確保供氣安全。