燃油燃氣鍋爐房的通風系統設計

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　　前言
　　隨著經濟的發展，環境保護要求的提高，電力及石油、天然氣等能源供求關系的變化，近年來燃油燃氣鍋爐使用得越來越多。而燃油燃氣鍋爐房的設計關系到人民生命和國家財產的安全，也是能否保證鍋爐正常運行的關鍵。在鍋爐房設計中除了鍋爐房的位置、容量等要滿足有關規范要求外，其通風系統的設計也是一個重要內容。但由于現有的規范和手冊中涉及通風的內容不多，也沒有具體的給出設計計算方法，給設計帶來一定的困難。本文就這方面問題，結合筆者的工程經驗，作一些分析、計算和討論，提出自己的觀點，供大家參考。
　　1、燃油燃氣鍋爐房通風系統設計原則
　　1.1 根據《鍋爐房設計規范》（GB50041-92）第13.3.2條規定：鍋爐間、凝結水箱間、水泵油泵間等余熱，宜采用有組織的自然通風排除，當自然通風不能滿足要求時，應設置機械通風。鍋爐房內的余熱主要來自鍋爐本體、汽水管道、煙道、水箱等散熱損失。這就涉及到鍋爐房內各房間夏季要保持多少溫度較合適的問題，而溫度的高低決定了采用何種通風方式及通風量的大小。雖然現在的燃油燃氣鍋爐自動化程度較高，操作人員大多時間在設有空調的控制室內，但其他房間的溫度也不宜太高，所以通風量的大小首先應從消除余熱來考慮。
　　1.2 按照《鍋爐房設計規范》（GB50041-92）第13.3.6至13.3.8條規定：設在其它建筑物內的燃氣鍋爐間應有每小時不少于3次的換氣量，換氣量中不包括鍋爐燃燒用風量。燃氣調壓間等有操作危險的房間，應有每小時不少于3次的換氣量，當自然通風不能滿足要求時，應設置機械通風裝置，并應有每小時換氣不少于8次的事故通風裝置。燃油泵房和貯存閃點小于45℃的易燃油品的地下油庫，除了用自然通風外，燃油泵房應有每小時換氣次數10次的機械通風裝置，油庫應有每小時換氣6次的機械通風裝置。以上三條均是為了保證排除各房間內空氣中易燃易爆油氣而規定設置的最小通風量。
　　1.3 鍋爐間、油泵油箱間、燃氣調壓間一般采用水噴霧或氣體滅火系統。如采用氣體滅火裝置，則一旦發生火災，啟動滅火系統工作，同時要關閉通風系統及出入這些房間風道上的閥門。確定火熄滅后，再啟動排風系統，排除殘留氣體，為保證滅火后能從室內下部地帶排除殘留廢氣，房間的換氣次數不少于4次/h，并于房間下部設置排風口。這就從消防方面規定了排風系統風量。
　　1.4 燃油燃氣鍋爐運行時，需要有充足的空氣才能保證燃料的充分燃燒。而各種燃料所需的空氣量是不同的，所以要通過計算確定所需的通風量。
　　以上是燃油燃氣鍋爐房通風系統設計時要考慮的幾個方面，下面重點討論通風量的確定方法。
　　2、燃油燃氣鍋爐房通風量的確定
　　為了敘述的方便，下面以燃油鍋爐房為例，且以 0#柴油為燃料作具體計算。至于燃氣鍋爐房及各種其它燃料，可根據有關資料，參照下面的方法類推。
　　2.1 燃料燃燒空氣需要量和產生的煙氣量
　　a.空氣需要量：根據有關資料，每kg燃料完全燃燒所需要的空氣量為：
　　V=αV0=α（+2）
　　式中：α——過量空氣系數，一般取1.2；
　　Q——燃料的低位發熱量，對0#柴油為42 900kJ/kg；
　　V0——1kg燃料完全燃燒所需要的理論空氣量。則有：
　　V0=+2=+2=10.71（m3/kg）
　　所以每kg燃料完全燃燒所需要的空氣量為：
　　Va=1.2V0=1.2×10.71=12.85（m3/kg）
　　b.產生煙氣量：每kg燃料燃燒產生的煙氣量為
　　Vy=VRO2+V0N2+V0H2O+1.0161（α-1）V0
　　式中：
　　VRO2=0.01866（Cy+0.375Sy）=1.6（m3/kg）
　　V0N2=0.79V0+0.008Ny=8.46（m3/kg）
　　V0H2O=0.111Hy+0.0124Wy+0/0161V0=1.67（m3/kg）
　?。▽?#柴油，Cy=85.6，Sy=0.25，Ny=0.04，Hy=13.5，Wy=0）
　　則每kg燃料燃燒產生的煙氣量為：
　　Vy=1.6+8.46+1.67+1.0161×（1.2-1）×10.71
　　=13.906（m3/kg）
　　c.以筆者設計的某鍋爐房為例，設置2臺2t/h的燃油鍋爐，其鍋爐間面積約150m2，層高6m，每臺鍋爐耗油量為140kg/h.則2臺鍋爐全部滿負荷運行時所需要的空氣量為：
　　Va×140×2=12.85×140×2=3 598（m3/h）
　　換氣次數為4次/h（不考慮不同狀態下的修正，以下同），所產生的煙氣量為
　　Vy×140×2=13.906×140×2=3 895（m3/h）
　　煙氣量是鍋爐房煙道、煙囪設計的依據。
　　d.常用燃料燃燒空氣需要量和產生的煙氣量見下表1：
　　2.2 排除鍋爐房內余熱所需的通風量
　　a.鍋爐間內余熱計算
　　鍋爐間的余熱主要來自鍋爐本體、汽水管道及煙道等散熱損失。對于目前普遍使用的進口或國產燃油燃氣鍋爐，通過鍋爐的熱平衡分析，可知其散熱損失約為2%.對于上述2臺2t/h的鍋爐房，其余熱量為：
　　Q= Q×140×2×2%/4.18=42 900×140×2×2%/4.18=57 473（kcal/h）=67（kW）
　　b.排除余熱所需要的通風量
　　假如鍋爐房溫度夏季保持在40℃左右，則余熱中一部分通過房間圍護結構傳到室外，其余由排風帶走。
　　2.3 經過以上計算，對2臺2t/h的鍋爐房，要保持鍋爐間內溫度在40℃以下，則需要約26次/h的通風量，而為了保證2臺鍋爐滿負荷運行時燃料的充分燃燒，則需要的空氣量約為4次/h.而目前鍋爐房設計中，排風量一般只有6～10次/h，送風量一般為排風量的50%～90%，這樣很難滿足上述要求，所以大多數鍋爐房內溫度較高。尤其是在夏季容量較大的地下鍋爐房，由于無法進行自然通風，機械通風量又較小時，其溫度可達50℃以上，而且往往燃燒所需的空氣量得不到保證。
　　3、結束語
　　3.1 燃油燃氣鍋爐房通風系統設計時，首先要計算排除鍋爐房內余熱所需要的通風量，再計算鍋爐燃燒所需要的空氣量。由于燃燒所需要的空氣量是由燃燒器從鍋爐房抽走的，所以在選用鍋爐房送排風機型號時送（補）風機的風量即為排除余熱所需要的通風量，而排風機的風量為上述兩者之差。
　　3.2 根據以上送、排風量，校核是否滿足有關規范要求的排除易燃易爆油氣所需的換氣次數。
　　3.3 所有安裝在有易燃易爆危險房間內的通風裝置應有防爆措施。
　　3.4 確定送、排風量時還要考慮到對鍋爐房內外空氣壓差的影響，因為鍋爐房內保持正壓或負壓關系到燃燒器的調節和煙道、煙囪的設計。
　　作者簡介：
　　王晶；性別：女；出生：1978年3月24日；籍貫：大慶市肇州縣；參加工作時間：2002年7月；學歷： 高中；工種：司爐工；工作單位：大慶市油田第五采油廠第三油礦綜合隊
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