阳煤集团三矿燃气锅炉房暖通设计

王 涌

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西 阳泉 045000)

阳煤集团三矿燃气锅炉房暖通设计

王 涌

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西 阳泉 045000)

根据燃气锅炉的特点，从锅炉型号及台数的确定、水处理设备的选择及计算、给水设备的选择及计算、锅炉燃气供应系统、锅炉房工艺布置等方面论述了阳煤集团三矿燃气锅炉房暖通专业的设计内容，使其达到环保要求的同时为企业实现更好的社会效益。

燃气锅炉，矿井瓦斯气，设计

阳煤集团三矿地区原有锅炉为燃煤蒸汽锅炉，主要担负三矿地区井筒加温、职工浴室和班中餐食堂供汽、工业厂房供暖等工作。燃煤锅炉在使用中存在着以下问题：设备使用年限长，存在安全隐患；设备运行效率低，能量浪费大；排尘浓度高，烟气含硫量高，对大气污染比较严重，环保不达标。而燃气锅炉与燃煤锅炉相比，由于使用的燃料不同，具有燃烧完全，效率高，噪声低，烟尘排放符合环保要求等优点，同时阳煤集团矿井蕴含矿井瓦斯气，矿井瓦斯气的主要成分是甲烷，是一种温室气体,如果排入大气会产生温室效应,其温室效应是二氧化碳的21倍，对环境污染极大。若加以利用可变害为宝,既可以减少一次性能源的消耗, 又减少了对大气的污染，有效解决了锅炉烟尘和二氧化硫排放超标的问题，在其达到环保要求的同时将为当地大气环境质量的改善做出极大的贡献，使企业实现更好的环境效益和社会效益，符合国家循环经济发展和节能减排政策,因此可以利用矿井瓦斯气作为燃气锅炉的燃料。为此阳煤集团三矿实施了燃煤锅炉改燃气锅炉工程。本文主要介绍了阳煤集团三矿燃气锅炉房暖通设计的一些问题。

1 锅炉型号及台数的确定

1.1 热负荷计算

根据现有生产、采暖、通风、生活的热负荷，计算锅炉房的最大计算热负荷，作为选择锅炉类型、台数、确定锅炉房规模的依据。锅炉房的最大计算热负荷Q为：

Q=K0×(K1×Q生产+K2×Q采暖+K3×Q通风+K4×Q生活)。

其中，Q为最大计算热负荷；Q生产为生产最大热负荷，即井筒加温热负荷；Q采暖为采暖最大热负荷；Q通风为通风最大热负荷；Q生活为最大热负荷，即澡堂食堂用汽热负荷；K0为管道热损失及锅炉房自用热系数，一般取1.1～1.2；K1为生产热负荷同时使用系数，根据具体情况取0.7～0.9；K2为采暖热负荷同时使用系数，一般取1.0；K3为通风热负荷同时使用系数，根据具体情况取0.7～1.0；K4为生活热负荷同时使用系数，根据具体情况取0.5～0.8；经计算锅炉房的最大计算热负荷Q=19.16 MW。

1.2 锅炉型号及台数选择

根据锅炉房热负荷计算，选择3台10 t/h燃气蒸汽锅炉，型号为：WNS10-1.25-Q，运行方式为:冬季3台锅炉全部运行，夏季1台锅炉运行。WNS10-1.25-Q燃气蒸汽锅炉技术参数及性能要求如下：1)WNS10-1.25-Q型：额定蒸发量10 t/h，额定蒸汽压力1.25 MPa，额定蒸汽温度：194 ℃(饱和)，热效率：92%。2)锅炉为微正压燃烧，以矿井瓦斯气为燃料，矿井瓦斯气发热量为2 560 kcal/Nm3～4 000 kcal/Nm3，锅炉单台耗气量约为2 000 m3/h。燃烧完全，噪声低，烟尘、SO2及NOx排放符合我国城市环保要求及相关国家标准。3)锅炉尾部设置温度测试仪，随时测定和显示排烟温度；锅炉的燃气进气管上装设甲烷浓度检测仪，完成甲烷极限低浓度的显示、报警和联锁。4)蒸汽锅炉燃烧器采用锅炉厂家选定的，由芬兰奥林生产的GP-1000 ME型燃烧器(输出功率10 000 kW)配带宽调压比稳压阀，瓦斯气入口压力15 kPa～50 kPa范围内，控制阀后压力在13 kPa，燃烧器点火采用矿井瓦斯气，采用电子比例调节，专用矿井瓦斯气燃烧头。5)鼓风机由燃气蒸汽锅炉燃烧器配带，型号：GNB18，风量：12 500 Nm3/h，风压：78 mbar，功率：37 kW。

2 水处理设备的选择及计算

锅炉房的用水大多来自市政供水，根据原水水质指标，不符合GB/T 1576—2008工业锅炉水质的要求，需要进行水处理。锅炉房的水处理的任务主要是软化和除氧。水处理设备的容量D为：

D=K×(D1+D2+D3+D4+D5+D6)。

其中，K为富裕系数，一般取1.1～1.2；D1为蒸汽用户凝结水损失量；D2为锅炉房内部汽水损失量；D3为锅炉排污损失量；D4为热网漏损量；D5为水处理设备自耗软化水量；D6为其他工艺装置及用户需要的软化水量。经计算水处理设备的容量D=28 t/h。

2.1 软化器的选择

由于锅炉房原水的硬度超过锅炉给水水质标准，故需进行水质处理。水处理方式采用炉外化学水处理，逆流再生钠离子软化器进行软化。全自动软化器具有无人操作、工作可靠、结构紧凑、占地面积小、出水水质可靠的特点。操作人员无需开关任何阀门，仅需按确定时间向盐液箱投入定量的再生用盐即可。本设计选用DYS- 40型全自动软水器一套。DYS- 40型全自动软水器技术参数如下：额定产水量：40 t/h。出水水质：处理后水质总硬度不大于0.03 mmol/L，达到蒸汽锅炉给水水质标准。进出口管径：DN80。安装尺寸:5 000×1 200×3 900。设备运行重量：5 500 kg。

2.2 除氧器的选择

根据《工业锅炉水质》水质标准规定：额定蒸发量不小于10 t/h的锅炉，给水应除氧。除氧的方法有热力除氧、真空除氧和化学除氧等。海绵铁除氧由于具有可在常温下除氧无需加热；可随时供水无需除氧水箱，无需准备时间；除氧效果稳定可靠，出水符合低压锅水质标准；安装方便无需高位安装等优点，被广泛应用。本设计选用10 t/h海绵铁常温过滤除氧器三套。

海绵铁常温过滤除氧器技术参数如下：

额定产水量：10 t/h。

出水水质：处理后水质溶解氧不大于0.1 mg/L，达到蒸汽锅炉给水水质标准。

进出口管径：DN65。

安装尺寸：φ900×2 800。

设备运行重量：6 000 kg。

3 给水设备的选择及计算

给水设备是指锅炉房给水系统中各种水泵和水箱，它与锅炉安全运行有密切关系，给水系统的中断可能引起重大锅炉事故。给水设备应性能可靠，有效满足锅炉给水的需要。

3.1 锅炉给水泵的选择

3.1.1 锅炉给水泵的流量和台数

锅炉给水泵台数的选择应能适应锅炉房全年热负荷变化的要求，并应设置备用：当流量最大的一台给水泵停止运行时，其余给水泵的总流量应能满足所有运行锅炉在额定蒸发量时所需给水量的110%。为便于燃气锅炉自动控制，给水泵采用每炉单独配置，由于燃气锅炉为3台，设置4台给水泵，运行方式为三用一备。

3.1.2 锅炉给水泵的扬程

锅炉给水泵的扬程H为：

H=K×(H1+H2+H3)。

其中，K为富裕系数，一般取1.1；H1为在设计使用条件下安全阀的开启压力；H2为给水系统的压力损失；H3为给水系统的水位差。

经计算给水泵的扬程H=126 m。

通过以上的分析和计算，给水泵的选型为50DG50×3，流量12.5 m3/h，扬程为148 m，功率为15 kW，设4台，运行方式为三用一备。

3.2 锅炉给水箱的选择

锅炉给水箱的总有效容积一般为所有运行锅炉在额定蒸发量时20 min～60 min所需的给水量，本设计给水箱的有效容积为30 m3。

4 燃气供应系统

燃气供应系统由供气管道入口装置、锅炉房内配管系统和吹扫放散管道组成。

锅炉采用矿井瓦斯气来自瓦斯储备站中压瓦斯管道，矿井瓦斯气组成成分为：甲烷40.78%(30%～50%)，氧气11.94%，氮气47.28%；热值范围：2 560 kcal/Nm3～4 000 kcal/Nm3，供气压力：15 kPa～45 kPa，锅炉房燃气管道入口处设计量间，设置两套QWLJ- 400-Ⅱ-Ⅰ2-R-1.6气体涡轮流量计，互为备用。流量计流量范围：150 m3/h～7 500 m3/h，精度等级为1.0级，压力损失不大于0.9 kPa，电气部分为防爆型。

锅炉房内燃气管道为避免在室内或室内死角处积聚形成爆炸性气体,有利于泄露燃气的扩散,采用架空敷设。锅炉房内燃气管道采用单母管供气，引入管与锅炉间供气母管连接时，为使各锅炉供气压力均衡，采用在干管中间接入的方式。

吹扫点应设置在锅炉房进气管总切断阀后(顺气流方向)或在燃气管道上以阀门隔开的管段上。放散管应设于锅炉房进气管总切断阀前(顺气流方向)、燃气干管的末端、燃烧器前两个切断阀之间的管道上。为避免排出的气体被吸入室内或通风装置内，放散管出口一般应高出屋脊2.5 m以上。

5 锅炉房工艺布置

锅炉房一般由锅炉间、辅助间(控制室、配电室、水处理间、检修间)及生活间(值班室、更衣室、浴厕)等组成。锅炉间采用单层布置，按照工艺流程布置锅炉设备，使蒸汽、给水、燃气、空气和烟气等介质的管道距离短、阻力小、附件少，便于操作和检修；辅助间和生活间布置在锅炉的固定端一侧，地下1层，地上2层，共设3层，地下1层布置软水器、水泵、除氧器、软水箱等设备，地上1层为配电室，地上2层为更衣室和值班室。

6 结语

燃气锅炉由于设备的自动化程度高,工艺系统比较复杂，对锅炉房的设计要求也较高，暖通专业作为燃气锅炉房设计的主设计专业，需要对建筑、结构、电气和自控专业提出工艺要求，相互协调配合，才能使燃气锅炉房设计经济合理，确保燃气锅炉安全、可靠运行。

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.

[2] 《燃油燃气锅炉房设计手册》编写组.燃油燃气锅炉房设计手册[M].第2版.北京：机械工业出版社，1991.

[3] GB 50041—2008，锅炉房设计规范[S].

[4] GB/T 1576—2008，工业锅炉水质[S].

HVAC design of mine No.3 gas boiler of Yang coal group

Wang Yong

(ShanxiGuochenConstructionEngineeringSurvey&DesignCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

According to gas boiler features, the paper discusses HVAC design of mine No.3 gas boiler of Yang coal group from aspects of boiler types, boiler quantity determination, water processing equipment selection and computation, water-supply equipment selection and computation, boiler gas supply system and boiler house layout, so as to achieve environmental protection demand and realize better social benefits as well.

gas boiler, mine gas, design

2015-04-03

王 涌(1976- )，男，工程师

1009-6825(2015)17-0104-02

TU832

A