建筑物內(nèi)燃?xì)忮仩t房電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

耿悅 許桂敏

長(zhǎng)安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院 陜西 西安 710064

1 概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)境污染治理、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度不斷加大，以及油氣產(chǎn)量的快速增加，燃?xì)獾玫綇V泛應(yīng)用。燃?xì)忮仩t房因具有污染排放少、噪聲低、占地面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)北方廣大地區(qū)越來(lái)越多地被用于提供暖氣及生活熱水。

鍋爐房的燃料主要有天然氣、煤氣、液化石油氣等，目前在一些工業(yè)與民用建筑中設(shè)置的鍋爐房中，以天然氣為燃料的居多。無(wú)論哪種燃?xì)?，都屬于易燃易爆氣體，在達(dá)到一定濃度時(shí)，很小能量的電火花或電弧就可能引起爆炸。因此做好燃?xì)忮仩t房的設(shè)計(jì)，特別是電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于鍋爐房的安全運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)都顯得尤為重要。本文以某建筑物地下車(chē)庫(kù)內(nèi)改建的天然氣鍋爐房為例，對(duì)其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹與分析。

2 工程概況

該燃?xì)忮仩t房位于某民用建筑的地下車(chē)庫(kù)內(nèi)，配電平面布置如圖1所示。燃料為相對(duì)密度小于0.75的天然氣，天然氣總閥門(mén)設(shè)置在鍋爐房左上側(cè)門(mén)外；共設(shè)有4臺(tái)燃?xì)忮仩t（自帶控制箱，三相），功率為12kW/臺(tái)；1臺(tái)事故排風(fēng)機(jī)（三相），功率為8/2.8kW；1臺(tái)排污泵（三相），功率為2.2kW。其中，排風(fēng)機(jī)和排污泵的控制箱設(shè)置在值班室內(nèi)。

圖1 燃?xì)忮仩t房配電及等電位聯(lián)結(jié)平面圖

3 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

根據(jù)GB 50041-2020《鍋爐房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50058-2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，燃?xì)忮仩t爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域劃分以及區(qū)域范圍應(yīng)根據(jù)釋放源的級(jí)別和位置、可燃物質(zhì)的性質(zhì)、通風(fēng)條件、障礙物等情況綜合確定。對(duì)于鍋爐房，釋放源可能出現(xiàn)在鍋爐爐膛、煙道、燃?xì)夤艿赖拈y門(mén)密封處、燃?xì)夤艿赖姆ㄌm、連接件和管道接頭處等地方。因此，根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)要求，以上釋放源按可燃物質(zhì)的釋放頻率和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短定為二級(jí)釋放源。此外，為了最大限度地消除事故隱患，將鍋爐房?jī)?nèi)區(qū)域劃分為2區(qū)，值班室和走廊區(qū)域均為非爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。

4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 供配電系統(tǒng)

燃?xì)忮仩t房非正常斷電可能會(huì)造成鍋水汽化和熱水供熱系統(tǒng)的水擊，影響供熱設(shè)備運(yùn)行，在造成較大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也會(huì)損害使用者的權(quán)益。因此，對(duì)規(guī)模較大、供電條件方便且電力資源豐富的鍋爐房用電設(shè)備宜按二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行配電。

綜合考慮多方面因素，將該鍋爐房用電設(shè)備定為二級(jí)負(fù)荷，采用兩回路供電，其中正常電源引自小區(qū)低壓配電室，備用電源引自柴油發(fā)電機(jī)組?？偱潆娤銩P01-GLF的計(jì)算功率為65kW，計(jì)算電流為112A，上級(jí)開(kāi)關(guān)電流整定值設(shè)為160A，兩回路YJV-3×70+2×35低壓電纜由配電室低壓柜沿車(chē)庫(kù)橋架引來(lái)，如圖2所示。該總配電箱明裝于非爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的值班室，同時(shí)在值班室內(nèi)設(shè)置事故排風(fēng)機(jī)和排污泵的控制箱，用于鍋爐房?jī)?nèi)軸流風(fēng)機(jī)和水泵的配電?？偱潆娤涑鲜?路出線回路外，還設(shè)計(jì)包括值班室照明、走廊照明、鍋爐房?jī)?nèi)照明、值班室普通插座、鍋爐房普通插座、鍋爐房動(dòng)力插座、燃?xì)忮仩t自帶控制箱以及天然氣總閥門(mén)在內(nèi)的11個(gè)出線回路。

圖2 燃?xì)忮仩t房配電箱系統(tǒng)圖

4.2 照明系統(tǒng)

由于天然氣一般會(huì)積聚在房間的屋頂附近，因此，鍋爐房屋頂?shù)恼彰鳠艟吆烷_(kāi)關(guān)選用防爆型。其中，鍋爐房地面上人工照明標(biāo)準(zhǔn)照度值、顯色指數(shù)及功率密度值應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。

為便于運(yùn)維人員的檢查，在鍋爐房設(shè)備操作地點(diǎn)，水位、壓力、溫度、流量等測(cè)量?jī)x表對(duì)照度要求較高的部位設(shè)置局部照明。當(dāng)這些局部照明的燈具安裝高度低于2.5m時(shí)，設(shè)置防止電擊措施或采用不超過(guò)36V的低電壓，以確保人身安全。此外，在這些區(qū)域以及其他主要操作的地點(diǎn)和通道處設(shè)置事故照明。

4.3 防雷與接地系統(tǒng)

本工程中鍋爐房為金屬煙囪，按照三類(lèi)防雷建筑物設(shè)計(jì)，利用金屬煙囪作為接閃器和引下線，其下端與建筑物基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)可靠焊接，形成可靠的電氣通路，如圖1所示。為防止直擊雷及電磁感應(yīng)影響燃?xì)忮仩t房的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在總配電箱內(nèi)裝設(shè)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的電涌保護(hù)器。

接地方面，本工程利用建筑物自身貫通鋼筋網(wǎng)形成統(tǒng)一的接地極，由于與建筑物的功能性和保護(hù)性接地共用接地裝置，所以接地電阻小于1。煙囪底部至少有兩點(diǎn)與接地體可靠焊接。管道法蘭、閥門(mén)等的連接處設(shè)金屬跨接線。在值班室內(nèi)設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)箱并與接地體相連，在鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)，總配電箱、控制箱、進(jìn)出建筑物的燃?xì)夤艿琅c等電位聯(lián)結(jié)線相連。低壓配電采用TN-S接地系統(tǒng)，避免因中性線通過(guò)電流而導(dǎo)致的火花爆炸危險(xiǎn)。

此外，為避免天然氣輸運(yùn)過(guò)程中與管道內(nèi)壁摩擦出現(xiàn)靜電放電，將鍋爐房?jī)?nèi)一切電氣設(shè)備的金屬外殼進(jìn)行可靠接地。

4.4 消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

根據(jù)GB 50041-2020《鍋爐房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求：非獨(dú)立鍋爐房應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測(cè)器和自動(dòng)報(bào)警裝置。同時(shí)，根據(jù)GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，分別在鍋爐房和值班室設(shè)置感溫和感煙型探測(cè)器，并且在值班室內(nèi)設(shè)置消防電話和聲光警報(bào)裝置；所有信號(hào)線、電源線和電話線通過(guò)消防線槽由車(chē)庫(kù)消防控制室引至值班室內(nèi)的壁掛式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警接線箱。消防平面圖如圖3所示。

圖3 燃?xì)忮仩t房消防平面圖

針對(duì)燃?xì)忮仩t房?jī)?nèi)可能散發(fā)的天然氣，在消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括可燃?xì)怏w報(bào)警控制器和可燃?xì)怏w探測(cè)器。當(dāng)檢測(cè)到可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸極限下限的25%時(shí)，控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并指令事故排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)（當(dāng)氣體濃度降低到警報(bào)可以解除時(shí)，排風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作5min后停止）；當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸極限下限的50%時(shí)，控制器繼續(xù)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)發(fā)送控制信號(hào)至燃?xì)夤艿揽傞y門(mén)電磁閥切斷進(jìn)氣源，并控制鍋爐房設(shè)備停止運(yùn)行。

4.5 設(shè)備選型與線路敷設(shè)

根據(jù)GB 50058-2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備的保護(hù)級(jí)別選擇Ga、Gb或Gc。此外，鍋爐房中的燈具、插座、開(kāi)關(guān)、按鈕、水泵、風(fēng)機(jī)、消防探測(cè)器、燃?xì)夤艿离姶砰y和測(cè)量?jī)x表等設(shè)備均選擇隔爆型，防爆等級(jí)為ExdⅡBT4。對(duì)于其它劃定在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域2區(qū)之外的電氣設(shè)備，選用非防爆型。

鍋爐本體和燃?xì)夤艿郎嫌秒娫O(shè)備的電纜嚴(yán)格按照防爆要求進(jìn)行敷設(shè)，爆炸性氣體環(huán)境中的電纜嚴(yán)禁設(shè)置沒(méi)有防爆結(jié)構(gòu)防護(hù)的中間接頭。電纜在穿越防爆墻、爆炸區(qū)域與非爆炸區(qū)域隔墻或樓板處的孔洞時(shí)，均采用非可燃材料進(jìn)行防爆隔離密封。此外，對(duì)于引入或引出爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電纜的載流量，不應(yīng)小于斷路器長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流值的1.25倍。

結(jié)束語(yǔ)

本文依據(jù)燃?xì)忮仩t房相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，詳細(xì)分析了某地下室內(nèi)天然氣鍋爐房供配電、照明、防雷接地、消防聯(lián)動(dòng)控制、設(shè)備選型和線路敷設(shè)等電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，這對(duì)于更加科學(xué)、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行燃?xì)忮仩t房電氣設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。