天然气红外线热辐射采暖在某工业厂房的应用

张龙军

（宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡 721008）

天然气红外线热辐射采暖在某工业厂房的应用

张龙军

（宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡 721008）

天然气红外线辐射采暖在高大空间的应用越来越广泛，其采暖效果也得到大众认可。为了解决禁止燃煤锅炉供暖下的某工业厂房采暖问题，文章设计了天然气辐射采暖在某公司8处高大工业厂房的应用方案及其配套燃气管网工程，并就红外线辐射采暖设备运行的经济性与对流采暖进行了对比。

天然气；红外线辐射；工业厂房；采暖工程；采暖效果；配套燃气管网工程

天然气红外线热辐射采暖设备主要由燃烧器、辐射管（板）、反射罩三大类部件组成，主要有管式（直线型和U型）和板式两种设备形式，因其具有直接高效、清洁、可控、能耗小、升温快、结构简单等特点而被广泛接受。其主要通过天然气在辐射管（板）内燃烧，产生可被人体或物体吸收的而不被空气吸收红外线，直接作用于被加热体，从而减少热量损失，因此是高大工业厂房较为理想的采暖方式。

1 工程概况

某公司一至八车间均为高度10m以上的高大厂房，多处敞口，若采用传统的对流式采暖方式将造成较大的能源浪费，本次设计采用天然气红外线辐射采暖方式。

该工程所在地冬季室外采暖计算温度为－5℃，八车间为保证机车防冻，室内采暖计算温度取20℃，其余车间室内采暖设计温度取10℃，冬季多西北风，平均风速为2.0m/s，基本风压为0.35kN/m2。

2 工程方案

工程方案的选择应按照采暖空间的设备布置结构、工艺及工位布置结合使用单位对局部采暖温度的要求情况而定，对连续、温度要求稳定的采暖空间，宜布置管式设备，对局部采暖温度要求高、点位采暖的区域宜布置管式设备。

该公司一、二、三、五、六车间厂房需要大面积采暖，工艺设备连续，宜采用连续布置方案，全部采用管式设备，其中一、三车间局部需要加强采暖的区域布置U型设备。七车间厂房整体面积大，但大部分为库房，局部采暖，宜采用局部布置方案采暖，采用管式采暖设备。四车间厂房整体采用管式设备连续布置，对个别岗位设置在人员设备稀少区域的，采用高强度板式设备单独布置。八车间厂房采暖温度要求高，宜选择加大设备布置，管式设备连续布置。

3 总体供暖热负荷计算

对厂房总热负荷进行计算，确定各厂房考虑各项附加后，某围护的耗热量Q1、厂房的门窗缝隙冷风渗透耗热量Q2、厂房的大门开启冲入冷风耗热量Q3。考虑外库、成品库、人员活动稀少的区域及设备布置稀少的区域不能全部进行采暖，应按照局部采暖对各厂房热负荷进行计算，计算公式如下：

式中：

表1 局部辐射供暖负荷计算系数表

4 设备选型

4.1 设备功率

天然气辐射采暖设备功率主要决定于燃烧器的规格，燃烧器功率从10～50kW不等。若现场情况允许，尽量选择功率较大的设备，以节省投资，节约空间，减少热损失，减少电气、控制线缆数量，管式设备表面温度在400℃左右，安装高度范围在4.5～5.5m可选择50kW。板式设备表面温度在900℃左右，局部需要高强度采暖的设备，宜选择板式设备，为了避免辐射强度过大造成采暖舒适度下降，应按照安装高度来确定板式设备的功率，基本原则是6m以上安装30kW的设备，安装高度每上升2m可增加功率10kW。该工程管式设备规格选择50kW，板式设备规格选择30kW。

4.2 辐射管管长

辐射管过长，尾管温度太低容易产生冷凝水，而辐射管太短，将造成辐射面积减少，容易造成辐射能浪费，应对设备尾管温度进行测试，以高于100℃为宜，选择合适的辐射管管长。该工程选择辐射管管长12m，U型6m。

4.3 设备数量

根据单台设备功率与各厂房的热负荷对设备台数按下式进行计算：

式中：

N——设备台数

Q——热负荷，kW

P——单台设备功率，kW

按所计算的热负荷与所选定的设备功率计算。

4.4 设备布置

天然气辐射采暖设备安装高度以5～7m为适宜，可选择安装在厂房立柱或挂装在厂房顶部。由于辐射能辐射有衰减，考虑到挂装高度过高，不利于热量利用，加之厂房内有天车运行，天车上方距离屋顶高度有限，该工程天然气辐射采暖设备全部安装在厂房立柱上。

4.5 尾气系统设计

工程应用的天然气红外线辐射供暖设备的尾气排放分为室外直排和室内排放两种。尾气室外直排的方式需要增加尾气排放管、负压风机等设施，将增加投资费用，烟气余热通过管道排至室外，易造成热量浪费，且负压风机在高温烟气条件下工作易腐蚀，将增加运行成本，除非厂房密闭，通风条件不允许，一般宜采用尾气室内排放的方式，确定设备为正压运行。

天然气燃烧后的尾气为二氧化碳和水蒸气，但当不完全燃烧时，还存在一氧化碳，为保证厂房内的空气品质，厂房上部必须设置排风设施，在净高小于6m的厂房，换气次数不小于0.5次/小时。

4.6 天然气系统设计

天然气系统设计必须遵循两个原则：一是设备必须获得足够的天然气量；二是设备必须获得稳定可靠的压力。室内天然气系统设计时，对于厂房面积较小或者采取局部采暖的厂房可采用枝状管网，以节省材料；对于厂房面积较大或采用全面采暖的厂房，则应采取环状管网，以平衡管网压力，使设备获得稳定的压力。

4.6.1 室内天然气系统设计。本次设备运行压力确定为3000Pa，为使得设备获得稳定的压力，室内管道压力一般宜确定为用气压力的10倍，室内燃气管道压力确定为30000Pa。

厂房内管网采用枝状管网与环状管网相结合的方式，按照与天然气辐射采暖布置一致的原则进行布置，一般宜置于天然气辐射采暖设备上方0.5m处。

4.6.2 室外天然气系统设计。根据确定的室内燃气管网压力，结合当地市政燃气管网压力，根据《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006）进行室外燃气管网系统设计。

该工程燃气供应采用中压A-中压B供气系统，调压前管网为中压A级管道，设计压力为0.40MPa，运行压力为0.3～0.35MPa；调压后管网为中压B级管道，设计压力为0.04MPa，运行压力为0.03～0.035MPa。

室外天然气系统设置阀门井及设施、调压柜（箱）、过滤器、流量计、法兰球阀、补偿器、放散管、管道标志带和PE管道金属示踪线等设施。

4.7 报警系统设计

报警控制系统一般由以下部分组成：天然气报警泄漏探测仪、报警控制箱、电磁切断阀。

除设置报警泄漏探测仪与电磁切断阀外，还应在每个厂房设置一个报警控制箱，所有报警探测仪信号均必须接入报警控制箱，控制箱与电磁切断阀相连。其工作流程是：当某个报警探测仪检测到天然气泄漏时，立即向报警控制箱发出信号，报警控制箱发出声光报警并显示泄漏探头编码及即时浓度，报警控制发出报警信号的同时，向电磁切断阀发出切断信号，电磁阀切断天然气供给，以保证安全。

本工程设计天然气泄漏探测仪与燃烧器按照1∶1比例进行配置，在天然气入口管处设置1台紧急切断电磁阀。

5 运行经济性对比

该公司8个厂房原有散热器蒸汽采暖时采暖温度为5℃～8℃，采用天然气红外线辐射采暖后采暖温度可达10℃，再分别将原有采暖成本与采用天然气红外线辐射采暖后预测的运行成本进行了分析对比，原采暖用蒸汽采暖每年采暖费用约为691万元，采用天然气红外线热辐射采暖后，采暖成本仅为162万元，大幅度降低了采暖费用。对于上述8个高大厂房而言，天然气红外线热辐射采暖比原有蒸汽采暖效果更好，更加节能，运行成本大幅度降低。

6 结语

天然气红外线热辐射采暖以其特有的优势，已逐渐成为高大工业厂房采暖的首选，该公司所采用的天然气辐射采暖系统已经在文中所述几个厂房中应用，使用效果良好，经济效益较为明显。

[1]中国人民解放军空军工程研究局．03K501-1燃气红外线辐射供暖系统设计选用及施工安装[S]．北京：中国建筑标准设计研究院，2003.

[2]陆耀庆．实用供热空调设计手册（第二版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]城镇燃气设计规范（GB50028-2006）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]张晓明．新型大空间远红外线辐射供暖技术应用分析[J]．节能，2006，（6）.

（责任编辑：王 波）

TU995

1009-2374（2017）12-0136-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.070

张龙军（1988-），男，陕西宝鸡人，供职于宝鸡石油钢管有限责任公司，研究方向：供暖设备运行及维护、供暖工程管理。

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