小型燃气锅炉设计分析

佘晓梅

摘要：我国拥有丰富的天然气资源，随着天然气资源利用技术的不断发展，西气东输一线工程的顺利完成，天然气在人们生活和工作中的应用范围逐渐变广。天然气应用水平的提高促进了小型燃气锅炉的发展，为燃气锅炉的推广提供了能源支持。本文主要就小型燃气锅炉设计进行了分析，以期促进小型燃气锅炉设计水平的提高与完善。

关键词：小型；燃气锅炉；设计

中图分类号：TK229.8 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—255—02

前言

天然气的发展促进了燃气锅炉的兴起，并且目前来看燃气锅炉在家庭和事业单位的应用逐渐增多，并且取得了良好的效果。小型燃气锅炉是以天然气作为燃料，在其设计过程中，由于技术水平等条件的限制，锅炉结构、热力参数等存在不规范的问题，所以本文主要就小型燃气锅炉的设计进行了分析，以期解决目前设计存在的问题，促进小型燃气锅炉设计水平的提高。

1燃气锅炉的种类

锅炉房设计规范（GB50041-2008）适用于民用、工业、区域锅炉房、室外热力管道设计。其一，以水为介质的蒸汽锅炉锅炉房，单台锅炉额定蒸发量为1t/h到75t/h，额定出口蒸汽压力为0.10Mpa到3.82Mpa，额定出口蒸汽温度不大于450℃；其二，对于热水锅炉锅炉房，单台锅炉额定热功率为0.7MW到70MW，额定出口水压为0.10Mpa到2.50Mpa，额定出口水温不大于180℃。

燃气锅炉结构与燃煤锅炉结构大致相同，二者的主要区别就是所使用的燃料存在差异，进而使二者的结构存在不同之处。燃气锅炉主要是利用气体的燃料，即天然气和液化石油气等气体燃料，经过配风以后进行燃烧，并且要使用燃烧器喷入锅炉炉膛，使用火室进行燃烧不需要使用炉排设施。因为气体燃烧不会产生炉渣，所以燃气锅炉没有排渣出口和除渣设施。若进入炉内的燃气出现熄火或者和空气混合的情况，就容易产生爆炸性的气体，所以通常的安全措施主要包括火焰检测、熄火保护以及防爆等。此外，燃气锅炉的燃烧强度较高，炉膛的容积热负荷是链条炉的1.4至2.6倍，流传热烟气的速度快，通常是燃煤锅炉的两倍以上，具有体积小、结构严谨的特点。燃气锅炉可以分为火管锅炉和水管锅炉两类，根据工作介质可以分为蒸汽锅炉和热水锅炉。

小型燃气锅炉大部分使用卧式锅壳结构形式，燃烧器用气压力通常在10kpa左右，主要使用微正压燃烧和通风的形式，需要炉墙具有较强的强度和密封特性，并且通常情况下炉膛水冷设施都会设置成密闭性结构，炉墙使用一层或者两层的金属护板。

2与传统锅炉的比较

2.1锅炉房存在问题

燃气锅炉的锅炉房与燃煤锅炉的锅炉房相比来说，燃气锅炉房不需要设置储煤棚、卸煤设施、输煤栈桥以及破碎装置等，并且燃气锅炉房的占地面积比燃煤锅炉房小，燃气锅炉房的辅助设备较少，不需考虑燃煤的装卸、运输、除渣、磁选破碎等装置的安装及设计，可以节约投资成本，同时燃气锅炉房需要的运行维修人员与燃煤锅炉房相比少40%，燃气锅炉的热效率与燃煤锅炉相比，要高30%至40%。燃气锅炉房的燃料系统与自动控制系统的设备自动化程度高，相比燃煤锅炉可以减少运煤、除渣等体力劳动，还可优化厂区环境。

2.2成本

燃气锅炉房与燃煤锅炉房相比来说，燃气锅炉要比燃煤锅炉每吨每天的成本低80元左右。随着煤炭资源的减少和成本的不断提高，燃气锅炉的初始投资低，工作人员少，占地面积较小，燃料费是燃煤费用的1/2，各项经济参数相对于燃煤锅炉都有优势。

3小型燃气锅炉的设计

3.1供气方式设计导致的安全问题分析

小型锅炉是我国燃气锅炉使用的主要方向，应用的主要范围是在城市的洗浴、酒店、中小型企业及事业单位内部，但是由于我国小型燃气锅炉的设计存在一定的问题，如部分锅炉设计和生产企业采用原有的非管道天然气供气设计方式，为燃气供应埋下了安全隐患。因为灌装液化气和管道天然气的成分存在问题，使锅炉燃烧结构的设计也出现一定的问题，此外由于各个城市供气方式存在差异，即使管道天然气与管道煤气也存在不同。这些都需要小型燃气锅炉设计不同的燃烧方式，保证锅炉的安全。因而在燃气锅炉的设计中需要根据供气地所在的供气方式进行喷嘴设计，依据供气压力和燃烧值等内容进行确定。

3.2设计需要统一的行业标准

目前小型燃气锅炉的设计和生产过程中，需要坚持行业与国家的相关标准和规范，并且设计的标准是根据、锅壳锅炉第4部分制造、检验与验收GB/T16508.4-2013、水管锅炉受压元件强度计算GB/T9222-2008和锅炉机组热力的计算标准与方法。但是在小型燃气锅炉实际的设计过程中，锅炉由于能力需求不同在设计过程中缺少统一的规范和标准，燃气锅炉进行设计与生产都是锅炉的生产厂家进行规定的，锅炉元件非标准化和配件的非标准化都会使我国锅炉的维修存在问题。所以，我国小型燃气锅炉的设计需要制定行业生产的统一标准，设计单位和生产单位需要坚持相同的标准与规范，从而实现燃气锅炉与配件的标准化。

3.3防火与防爆设施

锅炉房要安装防爆报警装置，以保证在接近爆炸下限的情况下能够及时报警并实现强制通风。如果燃气调压间与锅炉房布置在同一建筑物时，燃气调压间与贴临的锅炉房需要设置防火墙的隔断，保证门窗向外开启。为了符合消防的要求，目前小型锅炉大部分使用燃气箱式调压设施，这种布置灵活，可以在厂区围墙和露天的位置布置，只要保证距离锅炉房符合《城镇燃气设计规范》规定的安全距离就可以。针对调压设施来说，需要在高于地面三十厘米的平面位置放置调压设施，调压设施主要包括电磁关断阀和手动式启闭阀、过滤以及减压稳压等装置，根据锅炉房燃烧器用气压力的要求，需做好调压处理，调节的压力要保持在8Kpa至12Kpa之间。此外，还要在锅炉房设置进口的截门、关断、过滤等装置。

小型锅炉房本体设计中，锅炉的配置都使用自动控制系统，在第一次点火失败以后，需要对炉膛和烟道要进行吹扫，可以避免可燃气体出现聚集的问题，防止出现炉膛事故。锅炉自身都设置防爆装置，设计时需要对锅炉的图纸进行复核，目前小型燃气锅炉使用微正压燃烧的方式，也是为了保证锅炉自身的安全。一旦出现爆炸的问题，那么就可以使防爆门的总面积能够泄去爆炸混合气体的压力，从而防爆门就达到了泄压的作用。

燃气锅炉的防爆设施设计具有一定的要求：一、防爆设施以燃烧室和烟道的单位容积为依据，要求每m3的燃烧室和烟道的防爆门面积不能小于200cm²至250cm²，各个烟道上也需要设计两个或者多个防爆门。

3.4小型燃气锅炉设计计算

在小型燃气锅炉的设计过程中，科学的计算是保证锅炉安全和生产质量的基础。通过对锅炉计算锅炉的热力、烟风阻力、锅炉强度等内容，可以详细了解锅炉运行的安全和效率问题，保证天然气锅炉的优势。在锅炉热力计算的过程中，需要进行对流受热面的计算，以此保证燃气锅炉用于一定的受热面，继而提高锅炉的热效率；因为锅炉炉膛的位置变化较大，为了使水循环具有一定的可靠性，在设计时需要考虑到偏置炉膛结构，利用炉膛的换热计算保障燃气的利用效率；计算燃气锅炉受热面换热的计算时，要考虑对流放热和延期辐射放热的问题，核验受热面结构的合理性，保障燃气锅炉的利用效率。进行小型燃气锅炉的烟风阻力计算时，需要核算锅炉各个位置烟风的温度、烟风量和锅炉的结构特点等内容，通过计算可以了解锅炉结构设计、受热面布置和流速选择等内容，保证锅炉运行的稳定和经济。锅炉元件壁厚的情况是保障锅炉安全的关键，所以在进行小型燃气锅炉的设计时，需要重点设计锅炉的强度，根据锅炉受压元件强度计算的相关标准，由此确定判断参数等内容。

4结语

总之，天然气已逐渐成为我国的主要能源之一。小型燃气锅炉目前在我国正处于起步和发展阶段，尚不成熟和完善，所以，相关人员要对小型燃气锅炉的设计进行细致的研究分析，提高小型燃气锅炉的设计水平，促进小型燃气锅炉的推广和应用。