浅谈燃气锅炉房的电气设计

【摘 要】本文分析了燃气锅炉房与燃煤锅炉房的不同及燃气锅炉房的特点，并通过工程实例阐述了燃气锅炉房的电气设计。

【关键词】天燃气；气体检测；火灾报警及联动；接地装置

0 引言

煤层气俗称“煤矿瓦斯”，是宝贵的优质能源和化工原料，主要用于民用和工业用燃料、发电、汽车燃料等。近几年来，随着煤层气产业的快速发展，有关燃煤锅炉放改燃气锅炉房、新建燃气锅炉房的工程也在不断增加，为长期受到限制的燃气锅炉房的应用推广创造了条件，就燃气锅炉房的电气设计，交流探讨设计实践中存在的疑难问题及解决办法，谈几点体会。

1 燃气锅炉房与燃煤锅炉房的不同在以下几个方面

（1）燃料不同。燃煤锅炉房锅炉用的燃料是块状煤.燃气锅炉房锅炉用的燃料是煤层气。

（2）环境不同。燃煤锅炉房锅炉间基本属于正常环境。燃气锅炉房锅炉间属于爆炸危险环境。

（3）辅机不同。燃煤锅炉有一整套与之配套的辅机。如鼓风机、引风机、出渣机、炉排传动机构等，以及与之相应的电气控制设备。燃气锅炉只有一个相应燃烧器及控制器，配套简单。

（4）排烟不同。燃煤锅炉中的煤燃烧后产生大量的烟尘和煤渣，不仅污染环境还要占地堆放和处理炉渣，同时还需一个高耸的烟囱来排放烟尘。燃气锅炉天然气燃烧后生成水和二氧化碳。正由于燃气锅炉房与燃煤锅炉房有着不同之处，因此燃气锅炉房的电气设计除了与燃煤锅炉房有相同点，还有其独特的地方。

2 燃气锅炉房的特点

（1）燃料：使用的气体燃料是煤层气，煤层气的主要成分是甲烷（CH4），分子量为16，其引燃温度分级属T1组，最小点燃电流分级为ⅡA级，其气态比重约0.6，轻于空气。

（2）防爆：甲烷的爆炸极限是3%-15%，所谓爆炸极限是指燃气与空气混合后遇火种能够高速燃烧的浓度范围。这个范围的最低浓度成为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。

（3）环境：按爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92第2.2.1条规定：爆炸性气体环境危险区域划分天然气锅炉房的锅炉问属2区，即在正常运行时不能产生爆炸性气体混合物，即使出现也仅是在短时间存在爆炸性气体混合物，因此要求有很好的室内通风及应设置泄压面如轻质屋面和易于泄压的窗户。

（4）可燃气体检测：《民用建筑电气设计规范》（JGJT16-92）24.13.1条和24.13.2条规定：用天然气或其它可燃气体作燃料的锅炉房等建筑内应设置可燃气体检测报警装置。按此规定在锅炉间内应设置固定式或移动式可燃气体气敏探测器和报警装置，其报警装置的主机则安装在正常环境的房间内。

3 工程实例

3.1 工程概述

燃气锅炉房的电气设计就是根据燃气锅炉房的电气防爆及可燃气体检测报警的两大特点进行的。下面通过介绍笔者所在单位的燃气锅炉房的电气设计来初步探讨其中的一些问题。

一化学品有限公司新建的燃气锅炉房为总装机容量10t/h的蒸汽锅炉房，作为全年生产用蒸汽热源，最大负荷10t/h，工作压力1.25MPa。选用一台10t/h燃油燃气锅炉，一台8t/h导热油锅炉。该锅炉房地上一层建筑面积：240m2，高度：5.7m，耐火等级：二级。锅炉房电源自室外引入，电压为220V/380V。

3.2 供电要求

该天然气锅炉房总安装容量为30KW，供单位生产用气，停电会造成不小的损失，因此用电负荷等级按二级负荷确定，双电源供电，自动切换。锅炉房作等电位联结，接地保护为TN—S系统，按二类防雷建筑物设防，烟囱采用避雷针保护，采用共用接地装置.接地电阻不大于1欧姆，锅炉房内设火灾自动报警及联动系统，自动灭火系统为蒸汽灭火系統。设置有电话及信息网络系统。为了保证锅炉房安全连续生产，加速故障处理过程和防止误操作，对锅炉电气设备采用计算机控制。锅炉自动控制系统：锅炉采用PLC控制器对水位、压力、温度燃烧状态等进行自动检测和控制，自带计算机通讯接口（RS485），实现微机管理或通讯功能。

3.3 可燃气体检测

可燃气体布线见图1，燃气检测报警器装置选用是防爆可燃气体探测器及相应的可燃气体报警控制器，每个探测器的检测面积，参考中华人民共和国石油天然气行业标准《可燃气体检测报警器使用范围》第3.2条：每个可燃气体探测器的检测面积一般15nf左右，由于天然气比空气轻，设计图中探测器均匀布置固定安装在顶板上。但笔者认为，应首先考虑将可燃气体探测器布置在锅炉燃烧器（二级释放源）上方和烟囱附近及可燃气体易聚集的死角等重点检测部位，然后根据剩余面积进行均布，以满足检测要求。在锅炉间共布置8只，具体布置如下图1所示。

图1 可燃气体探测布线图

3.4 火灾自动报警及联动系统

参照《燃油、燃气热水机组生活热水供应设计规程》CECSI34：2000第l1.0.6条的规定，燃气泄爆报警装置除应联动事故风机外，尚应联动切断供气气源阀及联动起动蒸汽灭火系统。本工程对报警控制要求：当可燃气体探测器检测到室内所泄漏的可燃气体浓度达到爆炸极限下限的20%时，控制器发出报警信号并及时强行起动事故排风机；当泄漏浓度上升到爆炸极限下限的25%时除继续发出报警信号外，还应立即关闭气源进气总管的进气总电磁阀，关闭气源，以防泄漏事故进一步扩大。但是否联动强起蒸汽灭火系统，笔者认为似无必要，因为蒸汽灭火系统在何时起动实难决定，启动早了无用，启动晚了已发生爆炸，因此该灭火系统只是作为非可燃气体泄漏的普通火灾的消防之用。

3.5 照明系统

除锅炉间选用防爆开关，防爆插座以外，设计图中锅炉间的防爆照明灯具安装于顶板，笔者认为，安装高度以距地3米为宜，可免去安装在顶板时为维护灯具而登高爬梯的困难，灯具可采用墙壁式3O。安装方式，照度应达到100LX。

3.6 本安环境

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92第2.3.7条和2.3.9条的划分，凡直通锅炉间的区域或虽然有门但与燃烧器的距离小于4.5米的区域，均应划入爆炸危险环境2区，其所有电气均应作隔爆设计，隔爆设计将使造价急速上升，为使非锅炉间的其它区域处于本安环境，设计时应做到如下几点：1）与锅炉问相邻的区域尽可能封闭，并设置防火分隔阻燃体；2）封闭不了的区域可设计两道互锁门，当一道门开启时，另一道门不能被同时打开；3）管线由正常环境场所进入爆炸危险场所时，保护钢管两端应用密封材料进行封堵。

3.7 防雷与接地

为防止雷电感应和防止雷電反击，天然气锅炉房所有金属框架、平台、梯子、泵及电缆桥架等均应不少于两处与接地干线相连，接地干线构成环路，接地干线、支线采用镀锌扁钢埋地暗设及沿梁、柱、平台明设。为防侧击雷及感应雷，进出建筑的电源线路及弱电线路设计时均应设过电压保护器。天然气管道在输送天然气过程中，气体与管壁的摩擦会产生静电，为防止静电及漏电引起过大的电位差而产生电气火灾，完善的等电位联接必不可少，要将天然气锅炉房内所有电气装置的外露导电部分和电气装置外的可导电部分互相连通而使电位相等或接近，以消除可能产生的过大电位差。

4 结束语

随着天然气产业的不断发展，大容量的燃气锅炉也会随之出现，到那时燃气锅炉房的电气设计又将会面临新的课题，这有待于我们在总结以往经验的基础上去探索研究。

【参考文献】

[1]中华人民共和国建设部.GB50041-2008 锅炉房设计规范[S].北京：中国计划出版社出版，2008.

[2]石油工业出版社编写.SY 6503-2000 可燃气体检测报警器使用范围[S].北京：石油工业出版社，2000.

[3]中华人民共和国建设部.JGJ/T16-2008 民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]中华人民共和国化工部.GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].北京：中国计划出版社，1992.

[5]中国机械工业联合会.GB500582-2009 供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

[6]CECSI34：2000 燃油、燃气热水机组生活热水供应设计规程[S].北京：中国建筑设计研究院，2002.

[责任编辑：丁艳]

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