柴雁鵬

（山西潞安工程勘察設(shè)計咨詢有限責任公司，山西 長治 046204）

1 引言

根據(jù)國家相關(guān)文件要求，潞安集團各煤礦陸續(xù)淘汰了現(xiàn)有的燃煤鍋爐，更換為燃氣鍋爐作為供熱熱源。本文主要對各個煤礦燃煤鍋爐房改造為燃氣鍋爐房進行分析討論，本文討論內(nèi)容的前提如下為：（1）鍋爐房建筑為獨立鍋爐房；（2）原設(shè)計為燃煤鍋爐房，現(xiàn)改造為燃氣鍋爐房；（3）改造后的燃氣鍋爐臺數(shù)、單臺鍋爐的蒸發(fā)量或發(fā)熱量與原設(shè)計燃煤鍋爐相同。

2 改造可行性分析

2.1 建筑火災(zāi)危險性類別

根據(jù) GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）15.1.1 的規(guī)定，對于獨立建筑的鍋爐房，鍋爐房建筑按火災(zāi)危險性分類均為丁類生產(chǎn)廠房。

2.2 建筑物防火間距

原設(shè)計燃煤鍋爐的防火間距是按丁類廠房的防火間距進行的設(shè)計，改造為燃氣鍋爐房以后，鍋爐房建筑的火災(zāi)危險性類別并未改變，其防火間距也可以滿足改造后燃氣鍋爐房的使用。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)危險性類別應(yīng)為甲類廠房。

2.3 空間布置

相同容量的燃氣鍋爐與燃煤鍋爐相比，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，燃氣鍋爐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氣鍋爐，其空間布置可以滿足設(shè)計要求。

2.4 鍋爐基礎(chǔ)

相同容量的燃氣鍋爐與燃煤鍋爐相比，除外形尺寸更小，燃氣鍋爐的重量也低于燃煤鍋爐的重量，因此，無論鍋爐布置在1層還是2層，鍋爐基礎(chǔ)的承載力均可以滿足燃氣鍋爐的要求，僅需對現(xiàn)有基礎(chǔ)進行局部改造[1]。

2.5 耐火等級

根據(jù)《規(guī)范》15.1.1 的規(guī)定，對于獨立鍋爐房，耐火等級僅與鍋爐的蒸發(fā)量或發(fā)熱量有關(guān)，與鍋爐燃料無關(guān)，因此，原設(shè)計建筑物的耐火等級可以滿足燃氣鍋爐房的要求。

2.6 用電負荷

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

3 細節(jié)設(shè)計討論

3.1 門、窗改造

燃煤鍋爐房改造為燃氣鍋爐房后，根據(jù)《規(guī)范》15.1.3 的要求，燃氣鍋爐間與相鄰的輔助間之間的隔墻應(yīng)改造為防火墻，隔墻上開設(shè)的門應(yīng)改造為甲級防火門，朝向鍋爐操作面方向開設(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

改造后的燃氣鍋爐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所、房間和人行通道。

3.3 可燃氣體探測裝置

根據(jù)《規(guī)范》，燃氣鍋爐房的鍋爐間應(yīng)設(shè)置可燃氣體報警裝置，與燃氣供氣母管總切斷閥和排風扇聯(lián)動，并滿足 GB/T 50493—2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(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 通風系統(tǒng)

《規(guī)范》規(guī)定，燃氣鍋爐房的鍋爐間應(yīng)設(shè)置獨立的送排風設(shè)備，其通風裝置應(yīng)防爆。鍋爐房的通風換氣次數(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，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，其換氣次數(shù)不應(yīng)小于12次/h；同時，送入鍋爐房的新風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 《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，明火設(shè)備如鍋爐采用平衡通風，爐膛內(nèi)為負壓，可燃物質(zhì)不能擴散至設(shè)備附近與空氣形成爆炸性混合物，因此，明火設(shè)備附近按照非危險區(qū)域考慮。GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，燃氣鍋爐房用電可劃分為非爆炸危險區(qū)域。根據(jù)上述要求，燃氣鍋爐房（除燃氣調(diào)壓及計量間之外）電氣設(shè)備和電纜無須按防爆要求進行設(shè)計，無須對鍋爐房的用電進行防爆改造。

3.6 煙風系統(tǒng)

燃氣鍋爐的煙囪宜單獨配置，共用1座煙囪時，每臺鍋爐采用單獨煙道接入煙囪，同時在煙道上設(shè)置煙道閥門和防爆門。煙道最低點設(shè)置水封是冷凝水排水裝置。燃氣鍋爐煙囪通常高度不得低于 8m，具體高度需根據(jù)批復的環(huán)評影響文件確定。

4 常見設(shè)計難點

4.1 燃氣儲存

根據(jù)潞安集團各煤礦改造情況來看，由于大多地理位置較偏僻，附近無天然氣管網(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《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，禁止移動式壓力容器之間相互裝卸作業(yè)，禁止移動式壓力容器設(shè)備直接向用氣設(shè)備進行充裝。因此，燃氣的儲存成為較為棘手的難題。

規(guī)范 GB 50041—2008 中并無天然氣用量儲存的相關(guān)內(nèi)容，為避免冬季雪天無氣可用，其儲量參考燃油儲運的規(guī)定實施，即汽車運輸為 3～7d 的鍋爐房最大耗量。天然氣以液化天然氣的形式運輸和儲存，儲存效率高，運輸更經(jīng)濟，液化天然氣儲存設(shè)計要滿足 GB 50028—2006 《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(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

燃氣鍋爐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準》中關(guān)于重點區(qū)域燃氣鍋爐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格，最低為 30mg/m3，因此，燃氣鍋爐低氮設(shè)計是環(huán)保能否達標，甚至項目能否實施的重要指標。

鍋爐煙氣中氮氧化物主要來源為空氣中的氮高溫狀態(tài)下被氧化，根據(jù) GB 13271—2014 中大氣污染物基準含氧量排放濃度折算公式，煙氣中實測含氧量越低，折算基準含氧量濃度越小。因此，控制燃氣鍋爐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；控制煙氣中的實測含氧量?，F(xiàn)階段常用的燃氣鍋爐低氮設(shè)計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)溫度來實現(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，減少爐膛容積熱強度。同時，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。