燃氣常壓熱水供熱鍋爐房的安全設計

摘 要

摘要：探討了燃氣常壓熱水供熱鍋爐房燃氣供氣系統、熱水循環系統、報警系統等的安全設計。分析了燃氣常壓熱水供熱鍋爐房運行中存在的問題及對策。關鍵詞：燃氣常壓熱水鍋爐房；供
摘要：探討了燃氣常壓熱水供熱鍋爐房燃氣供氣系統、熱水循環系統、報警系統等的安全設計。分析了燃氣常壓熱水供熱鍋爐房運行中存在的問題及對策。
關鍵詞：燃氣常壓熱水鍋爐房；供氣系統；熱水循環系統；安全設計
Safety Design of Atmospheric Gas Hot-water Heating Boiler Room
LI Yun，ZHANG Bing-qiang
Abstract：The safety design of gas supply system，hot water circulation system，alarm svstem and so on in atmospheric gas hot-water heating boiler room is discussed.The problems and solutions in the operation of atmospheric gas hot-water heating boiler room are analyzed.
Key words：atmospheric gas hot-water heating boiler room；gas supply system：hot water circulation system；safety design
1 概述
   常壓熱水鍋爐頂部與大氣相通，不承受供熱系統的靜壓力，運行時鍋爐內保持大氣壓力，供應不高于95℃的熱水，其造價低，安全可靠。燃氣常壓熱水供熱鍋爐使用清潔能源，配以先進的燃燒自控技術，環境污染小，布置靈活[1、2]，可在城市里的別墅區、度假村或城市集中供熱范圍外的開發區及燃氣資源比較豐富的地區應用。常壓鍋爐采用開式鍋筒，運行時鍋筒內保持大氣壓力，無爆炸危險。但是燃氣常壓熱水鍋爐是以燃氣作為燃料的設備，燃氣管道、控制儀表、閥門和各種配件比較多，導致燃氣泄漏的可能性增大。因此在設計時，除了保證鍋爐房的合理安裝、正常運行、便于維護外，還要采取一定的安全措施，特別是防火防爆措施。本文對燃氣常壓熱水供熱鍋爐房的安全設計進行探討。
2 燃氣常壓熱水供熱鍋爐房的安全設計
   ① 燃氣供氣系統
燃氣供氣系統流程見圖1。燃氣管道在停止運行進行檢修時，為檢修工作安全，需要管道內的燃氣吹掃干凈。系統在較長時間停止工作后再投入運行前，也需要進行吹掃。因此，在鍋爐房供氣系統設計中，應設置吹掃和放散管道。放散管出口應高出屋脊2m以上。由鍋爐房外部引入的燃氣總管，在進口處應裝設燃氣總切斷閥，按燃氣流動的方向，閥前應裝放散管，并在放散管上裝設取樣口，閥后應裝吹掃管。為保證鍋爐安全可靠運行，要求供氣管和其他管道上安裝的附件連接嚴密可靠，能承受最高使用壓力，且不得裝設在高溫和有危險的地方[3、4]。
 

② 熱水循環系統
    熱水循環系統流程見圖2。循環泵設在鍋爐的出水側，即燃氣常壓熱水鍋爐出水管與循環泵入口連接。循環泵的揚程為管道水頭損失加上鍋爐與供熱系統最高點之間的重力水頭及附加水頭余量之和。
 

    回水經過濾器、回水自動啟閉閥、阻力調節閥后，流至燃氣常壓熱水鍋爐。阻力調節閥使回水在返回燃氣常壓鍋爐前減壓，并可調節供熱系統的運行狀況。回水自動啟閉閥的功能是在循環泵停止運行時，及時切斷管路，防止高于鍋爐水位的熱水由回水管流進鍋爐，甚至由膨脹水箱大量溢出。信號控制管連接循環泵出口的單向閥和回水自動啟閉閥，控制回水自動啟閉閥的相對開度。當循環泵開啟時，單向閥打開，信號控制管帶壓，回水自動啟閉閥打開，供熱系統正常運行。當循環泵停止時，單向閥關閉，信號控制管無壓，回水自動啟閉閥關閉，以維持供熱系統壓力。
    膨脹水箱對于燃氣常壓熱水鍋爐是必不可少的。膨脹水箱與鍋爐回水管(回水自動啟閉閥和阻力調節閥之間)用膨脹管連接。這樣膨脹水箱就可以使鍋爐本體免受大氣的直接腐蝕，還可通過膨脹管吸收水受熱產生的熱膨脹，防止被循環泵抽空。還可容納一旦發生意外停泵時，由于回水自動啟閉閥關閉滯后或關閉不嚴而通過膨脹管流回的熱水。
    膨脹水箱一般設在鍋爐上方，箱體高度為1m左右，容積為1～2m3，箱底略高于爐頂。為防止鍋爐滿水時外溢，在膨脹水箱空間允許最高水位處設置溢水管，溢水管接至安全地點。為便于監視水位，膨脹水箱宜設水位監視和溢流報警裝置，并在進水管上設置自動水位控制閥。
    為防止燃氣常壓鍋爐承壓運行，應保證在任何情況下鍋爐本體頂部表壓為零。因此，燃氣常壓熱水鍋爐本體頂部應設置直接通向大氣的大氣連通管，并保證大氣連通管的順暢，不得設置水封。大氣連通管應通至安全地點，一般將其通至膨脹水箱上方，大氣連通管不得縮徑，其上不得安裝任何閥門，且應采取防凍措施[1]。
   ③ 報警等其他系統的設計
   除在循環泵出口及回水自動啟閉閥前安裝壓力表外，為了防止循環泵入口因壓力降低熱水汽化，對循環泵造成汽蝕，在循環泵的入口應安裝真空表。通過真空表的顯示值，可判斷熱水是否發生汽化。燃氣常壓熱水供熱鍋爐房須設置燃氣自動檢測報警設備，在發出報警的同時自動關閉供氣總管上的總切斷閥，并連續開啟事故通風機。加強鍋爐房通風換氣，在正常工作情況下換氣不小于6次/h，事故情況下換氣不小于12次/h。鍋爐房內的金屬設備、金屬管道等要做好接地，金屬煙囪應采取防雷擊措施[5]。
3 運行中存在問題及對策
    ① 循環能耗高。為保證熱網處于正壓狀態，回水管設阻力調節閥增大阻力，使供熱系統循環能耗增加，這是常壓熱水供熱鍋爐房均存在的缺陷，而且建筑物越高，能耗越高。因此，常壓熱水供熱鍋爐房應盡量用于較低建筑物的供熱。
    ② 水擊和汽蝕。當熱網停運，切斷管道與鍋爐連接時，若回水自動啟閉閥關閉速度過快，會導致供熱系統發生水擊，嚴重時會使散熱器破裂。若回水自動啟閉閥誤閉，會產生汽蝕，造成循環泵性能下降并出現振動和噪聲。因此，回水自動啟閉閥應與循環泵的啟停同步，并為回水自動啟閉閥設置旁通管。若回水自動啟閉閥誤閉，旁通管上的電磁閥在壓力信號的作用下打開，避免汽蝕發生。
    ③ 安全管理問題。燃氣常壓熱水供熱鍋爐房存在爆炸危險，我們除了采用科學的手段和先進的檢測儀表避免爆炸的發生外，更要加強鍋爐房的管理，健全安全管理制度，提高安全意識，保證施工質量，避免員工違章操作等。
4 結語
燃氣常壓熱水供熱鍋爐房近年來應用廣泛，作為設計者，合理設計鍋爐房的燃氣、熱水系統，正確認識其存在的問題，努力消除安全隱患是至關重要的。我們也進一步認識到，要想保證燃氣常壓熱水供熱鍋爐房正常安全運行，除了加強設計外，還需要施工、鍋爐房管理等各方面共同努力。
參考文獻：
[1] 劉雅麗，李暉，李連成，等.常壓熱水供熱鍋爐房的設計[J].煤氣與熱力，2008,28(1)：A03-A04.
[2] 張燕，黃普，王佳，等.常壓熱水鍋爐房設計運行的安全問題[J].煤氣與熱力，2008,28(3)：A01-A03.
[3] 李中元.燃油燃氣鍋爐房系統安全設計[J].甘肅科技，2004，(6)：29-30.
[4] 燃油燃氣鍋爐房設計手冊編寫組.燃油燃氣鍋爐房設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2000.
[5] 繆德一.常壓熱水鍋爐房設計的幾點體會[J].中國科技信息,2008，(13)：128-129.
 
(本文作者：李云 張兵強 中國石油工程設計有限公司華北分公司 河北任丘 062552)