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摘要：气体燃料与空气混合达到一定的浓度，便会形成爆炸性气体，一旦遇上高温和明火，便会发生爆炸。由于可燃气体具有易爆、有毒、有腐蚀性的特点，燃气锅炉房供气系统的设计是否合理，不仅对保证锅炉安全和可靠运行关系极大，而且对锅炉房系统的投资和运行的经济性有很大影响。本文对燃气锅炉的现状进行分析，着重提出了锅炉燃气系统设计要点以便大家在设计、施工时参考。
关键词：燃气锅炉；系统设计；现状要点
一、燃气锅炉的现状
目前国内有五十多家燃气锅炉生产厂家，产品品种规格齐全。蒸汽锅炉的单台蒸发量最低为0.2t/h，最高可达65t/h；压力有0.4MPa、0.7 MPa、1.0 MPa、1.25 MPa、2.45 MPa、3.82 MPa等六种；可生产饱和蒸汽、过热蒸汽，温度有250摄氏度、350摄氏度、400摄氏度、450摄氏度等几种。热水锅炉单台供热功率最低为0.3MW，最高可达21 MW；压力有常压、0.7MPa、1.0 MPa、1.25 MPa；供热温度有80摄氏度、95摄氏度、115摄氏度、130摄氏度等。我国燃气锅炉的产和质量均能满足国内锅炉房建设的需要，但是大部分锅炉还是配用进口的燃烧器，配用国内燃烧器的比例很小。
进口燃气锅炉主要来自德国、美国、英国、瑞士、意大利、日本、韩国等几个国家。与锅炉配套的进口燃烧器有德国、美国、英国、法国、瑞典、意大利、日本、韩国等国家的几十个品牌，其中应用最多的是德国的威索牌燃烧器。
二、锅炉燃气系统设计要点
（一）燃气锅炉房设计位置要求
根据现行国家标准《锅炉房设计规范》，锅炉房可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层、和顶层内。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。
（二）燃气锅炉设计压力要求
锅炉燃烧器所需的燃气压力相对较高，一般达0.005MPa—0.03MPa，且小时流量较大。保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，对燃烧的工况与安全运行有很大关系。燃烧器前的压力若有增减，燃气流量也会增减，由于压力不稳定，从而造成燃烧不稳定，甚至引起回火和脱火。所以应设置专用调压装置和民用气分开设置，以减少其他用户负荷的变动造成锅炉燃烧器前压力波动过大，而造成事故。
（三）燃气锅炉及匹配燃烧器的选型
1.用户实际对热能的需求量。用户使用锅炉不外乎用蒸汽或热水去制冷、采暖、消毒、洗涤或工艺上加热其他物质，这首先要知道需用多少热水（蒸汽）才能满足需要。一般情况下对工艺需用的热量，设计院在设计时通过工艺的计算有一个明确量的要求。对热能的需求量确定之后，选用锅炉时，可按其标准的热量选取。进行选择同时要考虑所选锅炉的适应性，因为燃气燃烧器由于气源不同，其热值、压力均不相同。
2.对锅炉排放的要求。为有效地保护环境，要防止边治理污染边制造污染。锅炉烟气是主要的大气污染源之一，对原始含尘浓度，锅炉烟尘允许排放浓度及SOX，NOX最高允许排放浓度，分别根据一、二、三类地区对环境保护的不同要求做了详细明确的说明和规定。客观地说，燃气锅炉无论是从环保角度还是从能源利用角度来说都是较为理想的，这主要是由于气体燃料比固体、液体燃料更易充分燃烧，燃烧熱效率更高。
3.锅炉的设置费用。用户在设置锅炉房时必须考虑锅炉房锅炉设置的经济性，从而使所选用的锅炉既满足上述要求又节省投资费用。
选择燃气锅炉型号的主要依据是采暖面积及其所在城市热指标。举一个简单的例子：杭州某地办公楼，采暖面积7万平方米，热指标估算为70-100Kcal/h.m2，试对燃气锅炉选型。首先计算所需燃气锅炉的热功率为490-700万Kcal/h.m2，换算得总功率值为5.7-8.2MW左右（1MW≈86万Kcal）。则燃气锅炉型号一般选为2.8MW，数量为4台（三开一备）。
（四）燃气调压装置
调压装置宜设置在单独的建、构筑物内，也可设置在有围护的露天场地内（调压柜），如受条件限制，也可设置在锅炉房建筑内专门的燃气调压间内，燃气调压间应是靠外墙的单层建筑，与相临的房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启门窗，地面采用不发生火花的材料，泄爆面积应符合《建筑防火设计规范》的规定，事故通风换气次数不应小于12次/h（正常工作换气次数不应小于6次/h），并设置事故排风装置，电气设施应采用防爆设备。
燃气调压装置应选用直接式调压器，因为锅炉启动时需要的燃气流量在瞬时即可达到额定流量。而间接式调压器虽然出口压力较为稳定，但不能满足锅炉瞬时启动的大流量要求。
燃气锅炉选用的调压设备是由主调压器及各种附属配件组成。调压器选型是指调压器品牌、型号及口径的选择。主调压器品牌一般均为国外品牌，每个品牌有多种型号，每一型号根据流量分为不同口径。品牌选定后，型号及口径的选择依据首先是调压器进出口压力范围，其次是燃烧器的出力范围。
燃气经过调压后，必须经过计量方可投入使用。
（五）燃气系统管道设计要求
锅炉房内燃气管道一般采用单母管。常年不间断运行的锅炉房，为保证连续、可靠的供气，宜采用双母管。采用双母管时，每条母管可按锅炉房最大计算耗气量的75%考虑。
锅炉房内的燃气管道宜架空敷设，有利于泄露的燃气扩散，避免在室内或室内死角处聚集形成爆炸性气体。密度比空气大的燃气，如高炉煤气、液化气，则应该沿锅炉房外墙敷设，并便于检测。
（六）锅炉阀门设计要求
燃气经过计量后，由燃气管道通过燃气专用阀门与燃烧器的附属配件连接，燃烧器附属配件包括过滤器、稳压器、电磁阀、检漏装置、燃气蝶阀等。当燃烧器出力范围确定后，也就是说其小时消耗的燃气确定后，燃气的压力与附属配件口径就成为矛盾的双方，在燃烧器入口压力允许范围内，燃气的入口压力越高，附属配件口径则越低，相应的附属配件的价格也就越经济，故燃烧器附属配件口径可根据用气点中压管网提供的调压器入口压力选择较高的出口压力，以降低其购置费用。
锅炉房还需设置燃气泄漏检测设施，燃气一旦发生泄露，报警器主机声光报警，可手动或直接连锁电磁切断阀切断入口燃气。为了当锅炉房万一出现事故时，能迅速切断气源，避免事故扩大；或当锅炉房内燃气管道需要检修时，用以关断气源，锅炉房燃气管道入口处应装设总切断阀，按燃气流动方向，切断阀前应安装放散管。此阀门应装置在安全和便于操作的地方。
每台锅炉的燃气干管上应设置关闭阀和快速切断阀。每个燃烧器前的供气支管上，应装置手动关闭阀，该阀后再串联装设两个电磁阀。在通往每台锅炉的干管上安装快速切断阀是为了防止锅炉在运行中熄火，来不及迅速切断气源而引起锅炉爆炸。安装关闭阀是为了切断气源和调节流量。
（七）放散管和吹扫口
在锅炉房内的燃气管道上（如母管的末端，炉前两阀门之间等）装设放散管和吹扫口。可以在管道检修或在长期停用后投入运行前，用惰性气体或燃气吹扫其中的残存气体，以确保管道检修或锅炉点火的安全。
放散管的安装位置，用气设备的燃气总阀门与燃烧器阀门之间，应根据锅炉房内燃气管道的布置情况决定，以能将管道内燃气或空气吹扫干净为原则。燃气放散管管径应根据吹扫段的容积和吹扫时间确定，其吹扫量可按吹扫段容积的10-20倍计算，吹扫时间可采用10-20min。
（八）燃烧烟气的排放要求
在锅炉房的燃气燃烧所产生的烟气必须排出室外。现行国家标准《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）对商业用户及工业用户设置烟气装置有严格要求。燃气用气设备的排烟设施应符合不得使用固体燃料共用一套排烟设施；每台设备宜单独排烟，多台合用时，应保证排烟互不影响；易聚烟气的地方，设置泄爆装置；应调防止倒风装置。
烟囱的设置也应符合要求，烟囱应高出屋面0.6m，当烟囱临近高屋建筑时，烟囱应高出沿高层建筑物45°的阴影线，具体的高度还需参考当地环评要求。出口的排烟温度应高于烟气露点15℃以上，出口应防止雨雪进入和防倒风的装置。
三、结语
综上所述，燃气锅炉在我国作为一种新生事物正在蓬勃发展，并已显示出极其广阔的发展前景。促使燃气锅炉的广泛应用和技术设备的日益完善，合理的设计让费用投资降低、事故隐患降低，各种安全保护手段确保燃气锅炉的可靠运行。
关键词：燃气锅炉；系统设计；现状要点
一、燃气锅炉的现状
目前国内有五十多家燃气锅炉生产厂家，产品品种规格齐全。蒸汽锅炉的单台蒸发量最低为0.2t/h，最高可达65t/h；压力有0.4MPa、0.7 MPa、1.0 MPa、1.25 MPa、2.45 MPa、3.82 MPa等六种；可生产饱和蒸汽、过热蒸汽，温度有250摄氏度、350摄氏度、400摄氏度、450摄氏度等几种。热水锅炉单台供热功率最低为0.3MW，最高可达21 MW；压力有常压、0.7MPa、1.0 MPa、1.25 MPa；供热温度有80摄氏度、95摄氏度、115摄氏度、130摄氏度等。我国燃气锅炉的产和质量均能满足国内锅炉房建设的需要，但是大部分锅炉还是配用进口的燃烧器，配用国内燃烧器的比例很小。
进口燃气锅炉主要来自德国、美国、英国、瑞士、意大利、日本、韩国等几个国家。与锅炉配套的进口燃烧器有德国、美国、英国、法国、瑞典、意大利、日本、韩国等国家的几十个品牌，其中应用最多的是德国的威索牌燃烧器。
二、锅炉燃气系统设计要点
（一）燃气锅炉房设计位置要求
根据现行国家标准《锅炉房设计规范》，锅炉房可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层、和顶层内。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。
（二）燃气锅炉设计压力要求
锅炉燃烧器所需的燃气压力相对较高，一般达0.005MPa—0.03MPa，且小时流量较大。保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，对燃烧的工况与安全运行有很大关系。燃烧器前的压力若有增减，燃气流量也会增减，由于压力不稳定，从而造成燃烧不稳定，甚至引起回火和脱火。所以应设置专用调压装置和民用气分开设置，以减少其他用户负荷的变动造成锅炉燃烧器前压力波动过大，而造成事故。
（三）燃气锅炉及匹配燃烧器的选型
1.用户实际对热能的需求量。用户使用锅炉不外乎用蒸汽或热水去制冷、采暖、消毒、洗涤或工艺上加热其他物质，这首先要知道需用多少热水（蒸汽）才能满足需要。一般情况下对工艺需用的热量，设计院在设计时通过工艺的计算有一个明确量的要求。对热能的需求量确定之后，选用锅炉时，可按其标准的热量选取。进行选择同时要考虑所选锅炉的适应性，因为燃气燃烧器由于气源不同，其热值、压力均不相同。
2.对锅炉排放的要求。为有效地保护环境，要防止边治理污染边制造污染。锅炉烟气是主要的大气污染源之一，对原始含尘浓度，锅炉烟尘允许排放浓度及SOX，NOX最高允许排放浓度，分别根据一、二、三类地区对环境保护的不同要求做了详细明确的说明和规定。客观地说，燃气锅炉无论是从环保角度还是从能源利用角度来说都是较为理想的，这主要是由于气体燃料比固体、液体燃料更易充分燃烧，燃烧熱效率更高。
3.锅炉的设置费用。用户在设置锅炉房时必须考虑锅炉房锅炉设置的经济性，从而使所选用的锅炉既满足上述要求又节省投资费用。
选择燃气锅炉型号的主要依据是采暖面积及其所在城市热指标。举一个简单的例子：杭州某地办公楼，采暖面积7万平方米，热指标估算为70-100Kcal/h.m2，试对燃气锅炉选型。首先计算所需燃气锅炉的热功率为490-700万Kcal/h.m2，换算得总功率值为5.7-8.2MW左右（1MW≈86万Kcal）。则燃气锅炉型号一般选为2.8MW，数量为4台（三开一备）。
（四）燃气调压装置
调压装置宜设置在单独的建、构筑物内，也可设置在有围护的露天场地内（调压柜），如受条件限制，也可设置在锅炉房建筑内专门的燃气调压间内，燃气调压间应是靠外墙的单层建筑，与相临的房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启门窗，地面采用不发生火花的材料，泄爆面积应符合《建筑防火设计规范》的规定，事故通风换气次数不应小于12次/h（正常工作换气次数不应小于6次/h），并设置事故排风装置，电气设施应采用防爆设备。
燃气调压装置应选用直接式调压器，因为锅炉启动时需要的燃气流量在瞬时即可达到额定流量。而间接式调压器虽然出口压力较为稳定，但不能满足锅炉瞬时启动的大流量要求。
燃气锅炉选用的调压设备是由主调压器及各种附属配件组成。调压器选型是指调压器品牌、型号及口径的选择。主调压器品牌一般均为国外品牌，每个品牌有多种型号，每一型号根据流量分为不同口径。品牌选定后，型号及口径的选择依据首先是调压器进出口压力范围，其次是燃烧器的出力范围。
燃气经过调压后，必须经过计量方可投入使用。
（五）燃气系统管道设计要求
锅炉房内燃气管道一般采用单母管。常年不间断运行的锅炉房，为保证连续、可靠的供气，宜采用双母管。采用双母管时，每条母管可按锅炉房最大计算耗气量的75%考虑。
锅炉房内的燃气管道宜架空敷设，有利于泄露的燃气扩散，避免在室内或室内死角处聚集形成爆炸性气体。密度比空气大的燃气，如高炉煤气、液化气，则应该沿锅炉房外墙敷设，并便于检测。
（六）锅炉阀门设计要求
燃气经过计量后，由燃气管道通过燃气专用阀门与燃烧器的附属配件连接，燃烧器附属配件包括过滤器、稳压器、电磁阀、检漏装置、燃气蝶阀等。当燃烧器出力范围确定后，也就是说其小时消耗的燃气确定后，燃气的压力与附属配件口径就成为矛盾的双方，在燃烧器入口压力允许范围内，燃气的入口压力越高，附属配件口径则越低，相应的附属配件的价格也就越经济，故燃烧器附属配件口径可根据用气点中压管网提供的调压器入口压力选择较高的出口压力，以降低其购置费用。
锅炉房还需设置燃气泄漏检测设施，燃气一旦发生泄露，报警器主机声光报警，可手动或直接连锁电磁切断阀切断入口燃气。为了当锅炉房万一出现事故时，能迅速切断气源，避免事故扩大；或当锅炉房内燃气管道需要检修时，用以关断气源，锅炉房燃气管道入口处应装设总切断阀，按燃气流动方向，切断阀前应安装放散管。此阀门应装置在安全和便于操作的地方。
每台锅炉的燃气干管上应设置关闭阀和快速切断阀。每个燃烧器前的供气支管上，应装置手动关闭阀，该阀后再串联装设两个电磁阀。在通往每台锅炉的干管上安装快速切断阀是为了防止锅炉在运行中熄火，来不及迅速切断气源而引起锅炉爆炸。安装关闭阀是为了切断气源和调节流量。
（七）放散管和吹扫口
在锅炉房内的燃气管道上（如母管的末端，炉前两阀门之间等）装设放散管和吹扫口。可以在管道检修或在长期停用后投入运行前，用惰性气体或燃气吹扫其中的残存气体，以确保管道检修或锅炉点火的安全。
放散管的安装位置，用气设备的燃气总阀门与燃烧器阀门之间，应根据锅炉房内燃气管道的布置情况决定，以能将管道内燃气或空气吹扫干净为原则。燃气放散管管径应根据吹扫段的容积和吹扫时间确定，其吹扫量可按吹扫段容积的10-20倍计算，吹扫时间可采用10-20min。
（八）燃烧烟气的排放要求
在锅炉房的燃气燃烧所产生的烟气必须排出室外。现行国家标准《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）对商业用户及工业用户设置烟气装置有严格要求。燃气用气设备的排烟设施应符合不得使用固体燃料共用一套排烟设施；每台设备宜单独排烟，多台合用时，应保证排烟互不影响；易聚烟气的地方，设置泄爆装置；应调防止倒风装置。
烟囱的设置也应符合要求，烟囱应高出屋面0.6m，当烟囱临近高屋建筑时，烟囱应高出沿高层建筑物45°的阴影线，具体的高度还需参考当地环评要求。出口的排烟温度应高于烟气露点15℃以上，出口应防止雨雪进入和防倒风的装置。
三、结语
综上所述，燃气锅炉在我国作为一种新生事物正在蓬勃发展，并已显示出极其广阔的发展前景。促使燃气锅炉的广泛应用和技术设备的日益完善，合理的设计让费用投资降低、事故隐患降低，各种安全保护手段确保燃气锅炉的可靠运行。