燃气热水锅炉房的设计及经济环保性分析_技术研究

摘要

结合工程实例，对燃气热水锅炉房的关键设计内容进行探讨，分析了项目经济性及环保效益。

摘　要：结合工程实例，对燃气热水锅炉房的关键设计内容进行探讨，分析了项目经济性及环保效益。

关键词：燃气热水锅炉房；　设计；经济性；环保效益

Design and Analysis of Economic and Environmental Benefits of Gas-fired Hot-water Boiler Room

Abstract：Combined with an actual project，the key design contents of gas．．fired hot-water boiler room are discussed，and the economic and environmental benefits of this project are analyzed．

Keywords：gas-fired hot+water boiler room：design；economy；environmental benefit

1　概述

随着煤炭消费总量的增长，大气污染物排放量大幅增长，环境压力日益加大。在今后一段时期，大部分大中城市经济总量、能源消耗、人口数量仍将保持较快增长，生态资源、环境容量与经济快速发展的矛盾将加剧，并将长期存在。

我国的能源结构中煤炭仍占主导地位，煤炭燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物、烟尘，对大气环境质量影响明显。目前，各地从实际出发，大力推进生态文明建设。主要工作内容是实施污染物总量和煤炭消费总量双控制，注重燃煤锅炉房取消和改造双推进，大力推进煤改气工程，实施大型燃气锅炉房集中供热。我国学者对煤改气工程及燃气锅炉房的设计运行也进行了深入研究^[1-5]。

鄂尔多斯市康巴什新区第二热源厂一期工程拟建设5×70MW燃气热水锅炉房1座，设计供热面积为612×10⁴m²。本文结合该项目，对燃气锅炉房的关键设计内容及经济环保性进行分析。

2　关键设计内容

2.1　锅炉房布置

锅炉房与变配电站、调压站的相对位置见图1，锅炉房平面布置见图2。

2.2　燃气系统

厂区内沿锅炉房设置环形消防车道，锅炉房与道路距离、锅炉房与变配电站的间距、锅炉房与天然气调压站的间距满足GB 50016—2006《建筑设计防火规范》、GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》等规定。

天然气从市政高压B级管网接至阀门井(供切断用)，燃气管道由阀门井接出后埋地敷设并穿越厂区南侧大道至高—中压调压站。天然气经过滤计量后进入调压器，由2.5MPa调至燃气锅炉燃烧器的设计压力(0.4MPa)，设计流量为3.64×10⁴m³／h。调压器管路设计选用3路(2用1备)，根据锅炉的运行数量灵活启停调压器回路。调压器后设置紧急切断阀，当燃气压力低于设定下限或高于没定上限以及燃烧器火焰异常、炉膛熄火等情况发生时，燃烧器停止工作，并自动关闭紧急切断阀，在排除事故隐患后手动复原。

2.3　土建、电气、通风系统

①土建

GB 50041—2008《锅炉房设计规范》规定：锅炉间与其他房间的隔墙为防火墙，防火墙上开设的门窗均为甲级防火门窗，管道穿越防火墙时必须采用防火封堵材料将墙与管道之间的空隙紧密填实。锅炉间与控制室及锅炉间与办公室隔墙上的内窗均为具有抗爆能力的固定观察窗。

锅炉房整体结构为框排架结构，屋面采用轻型钢结构并设置保温层，外墙的建筑材料及形式均满足GB 50016—2006《建筑设计防火规范》规定的耐火等级要求。

锅炉间属于丁类生产厂房，锅炉间的外墙、楼地面或屋面，应有相应的防爆措施，并应有相当于锅炉间占地面积10％的泄压面积。

②电气

变压器选用干式变压器。消防水泵、喷淋稳压泵所属消防控制柜为双电源进线，末端互投。穿墙电缆、电缆桥架等通道采取防火隔断措施。

③通风系统^[6]

为避免燃气泄漏导致的爆炸危险，锅炉间内设置事故通风系统，并与其他通风系统分开独立设置，送风量大于排风量，使锅炉房维持正压。锅炉间内设可燃气体报警器，分别与防爆轴流风机、紧急切断阀连锁。

燃气管道与燃烧器的连接处以及调压站内设置可燃气体报警器，检测到泄漏的天然气后，立刻发出声光报警信号，通知操作人员到现场排除事故隐患，并启动防爆轴流风机，将泄漏的天然气迅速排至室外。锅炉间正常换气次数不小于6次／h，事故换气次数不小于12次／h。

2.4　锅炉烟风系统

锅炉燃烧系统由送风机、燃气系统、燃烧器等组成，正压燃烧，无须设置引风机。每台锅炉各配置1台送风机，燃烧产生的烟气依次经过炉膛、尾部受热面排出，然后依次经过节能器(用于预热供热同水)、烟道、烟囱排向大气。烟囱按单台配置，避免多台锅炉共用烟囱相互影响，并防止烟气窜入停运锅炉发生危险。

采用钢质烟道。砖砌烟道易吸附一定量烟气，而燃气锅炉的烟气中往往有可燃气体存在，若被砖砌烟道吸附，在一定条件下可能会造成爆炸，因此采用钢质烟道。

2.5　锅炉给水除氧装置

锅炉给水采用真空电化学除氧方式，除氧设备采用真空、电化学、化学三位一体除氧技术，以更好地保障锅炉安全运行。

2.6　监测与控制系统

燃气锅炉采用DCS(Distributed Control System，分散控制系统)，实现对锅炉本体及水处理、锅炉给水等辅助系统的集中监控。锅炉本体的监控主要由锅炉配套的控制器实现，采取集中控制，能在少量本地操作与巡回检查配合下在控制室实现锅炉的启动、锅炉的运行工况监测、调整、停炉、紧急事故处理。

3　经济环保性分析

天然气是一种清洁、优质、使用方便的能源。与燃煤锅炉房相比，燃气锅炉房可省去脱硫、除尘、上煤、除渣等设备，无需煤、渣堆场，节省用地，运行管理较简单。该项目供热面积为612×10⁴m²，锅炉热效率取0.95，天然气的低热值为35.16MJ／m³，天然气额定耗量为36400m³／h。天然气价格按1.65元／m³计算，电价按0.59元／(kW·h)计算，水价按5.5元／t计算，人员工资按4×10⁴元(人·a)计算，年维修费按设备造价的1.8％计算。项目年运行费用见表1。由表1可知，项目的年运行费用为18482.03×10⁴元／a。项目造价为25140.38×10⁴元，使用寿命为20a，年收益率为5％。采用费用年值法对项目进行经济性分析，费用年值F的计算式为：

式中F——费用年值，元／a

c——项目造价，元

i——年收益率

n——使用寿命，a

S——年运行费用，元／a

将已知数据代入式(1)，可计算得到项目的费用年值为19978.31元／a，折算成单位面积供热成本为32.64元／(m²·a)。单位质量燃煤的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量分别取16.5、15.6、7.5kg／t，经计算可得，燃气锅炉房3种污染物年减排量分别为3362.7、3179.3、1528.5t／a。由此可知，燃气锅炉房的环境效益优势明显，在成本核算满足预期要求的前提下，尽量选用环境效益更好的燃气锅炉房。