燃油燃气锅炉房通风系统的设计
随着经济的发展,环境保护要求的提高,电力及石油、天然气等能源供求关系的变化,近年来燃油燃气锅炉使用得越来越多。而燃油燃气锅炉房的设计关系到人民生命和国家财产的安全,也是能否保证锅炉正常运行的关键。在锅炉房设计中除了锅炉房的位置、容量等要满足有关规范要求外,其通风系统的设计也是一个重要内容。但由于现有的规范和手册中涉及通风的内容不多,也没有具体的给出设计计算方法,给设计带来一定的困难。本文就这方面问题,结合笔者的工程经验,作一些分析、计算和讨论,提出自己的观点,供大家参考。
1、燃油燃气锅炉房通风系统设计原则
1.1 根据《锅炉房设计规范》(GB50041-92)第13.3.2条规定:锅炉间、凝结水箱间、水泵油泵间等余热,宜采用有组织的自然通风排除,当自然通风不能满足要求时,应设置机械通风。锅炉房内的余热主要来自锅炉本体、汽水管道、烟道、水箱等散热损失。这就涉及到锅炉房内各房间夏季要保持多少温度较合适的问题,而温度的高低决定了采用何种通风方式及通风量的大小。虽然现在的燃油燃气锅炉自动化程度较高,操作人员大多时间在设有空调的控制室内,但其他房间的温度也不宜太高,所以通风量的大小首先应从消除余热来考虑。
1.2 按照《锅炉房设计规范》(GB50041-92)第13.3.6至13.3.8条规定:设在其它建筑物内的燃气锅炉间应有每小时不少于3次的换气量,换气量中不包括锅炉燃烧用风量。燃气调压间等有操作危险的房间,应有每小时不少于3次的换气量,当自然通风不能满足要求时,应设置机械通风装置,并应有每小时换气不少于8次的事故通风装置。燃油泵房和贮存闪点小于45℃的易燃油品的地下油库,除了用自然通风外,燃油泵房应有每小时换气次数10次的机械通风装置,油库应有每小时换气6次的机械通风装置。以上三条均是为了保证排除各房间内空气中易燃易爆油气而规定设置的最小通风量。
1.3 锅炉间、油泵油箱间、燃气调压间一般采用水喷雾或气体灭火系统。如采用气体灭火装置,则一旦发生火灾,启动灭火系统工作,同时要关闭通风系统及出入这些房间风道上的阀门。确定火熄灭后,再启动排风系统,排除残留气体,为保证灭火后能从室内下部地带排除残留废气,房间的换气次数不少于4次/h,并于房间下部设置排风口。这就从消防方面规定了排风系统风量。
1.4 燃油燃气锅炉运行时,需要有充足的空气才能保证燃料的充分燃烧。而各种燃料所需的空气量是不同的,所以要通过计算确定所需的通风量。
以上是燃油燃气锅炉房通风系统设计时要考虑的几个方面,下面重点讨论通风量的确定方法。
2、燃油燃气锅炉房通风量的确定
为了叙述的方便,下面以燃油锅炉房为例,且以 0#柴油为燃料作具体计算。至于燃气锅炉房及各种其它燃料,可根据有关资料,参照下面的方法类推。
2.1 燃料燃烧空气需要量和产生的烟气量
a.空气需要量:根据有关资料,每kg燃料完全燃烧所需要的空气量为:
V=αV0=α(+2)
式中:α——过量空气系数,一般取1.2;
Q——燃料的低位发热量,对0#柴油为42 900kJ/kg;
V0——1kg燃料完全燃烧所需要的理论空气量。则有:
V0=+2=+2=10.71 (m3/kg)
所以每kg燃料完全燃烧所需要的空气量为:
Va=1.2V0=1.2×10.71=12.85 (m3/kg)
b.产生烟气量:每kg燃料燃烧产生的烟气量为
Vy=VRO2+V0N2+V0H2O+1.0161(α-1)V0
式中:
VRO2=0.018
V0N2=0.79V0+0.008Ny=8.46 (m3/kg)
V0H2O=0.111Hy+0.0124Wy+0/0161V0=1.67 (m3/kg)
(对0#柴油,Cy=85.6,Sy=0.25,Ny=0.04,Hy=13.5,Wy=0)
则每kg燃料燃烧产生的烟气量为:
Vy=1.6+8.46+1.67+1.0161×(1.2-1)×10.71
=13.906 (m3/kg)
c.以笔者设计的某锅炉房为例,设置2台2t/h的燃油锅炉,其锅炉间面积约150m2,层高6m,每台锅炉耗油量为140kg/h.则2台锅炉全部满负荷运行时所需要的空气量为:
Va×140×2=12.85×140×2=3 598 (m3/h)
换气次数为4次/h(不考虑不同状态下的修正,以下同),所产生的烟气量为
Vy×140×2=13.906×140×2=3 895 (m3/h)
烟气量是锅炉房烟道、烟囱设计的依据。
d .常用燃料燃烧空气需要量和产生的烟气量见下表1:
2.2 排除锅炉房内余热所需的通风量
a.锅炉间内余热计算
锅炉间的余热主要来自锅炉本体、汽水管道及烟道等散热损失。对于目前普遍使用的进口或国产燃油燃气锅炉,通过锅炉的热平衡分析,可知其散热损失约为2%.对于上述2台2t/h的锅炉房,其余热量为:
Q= Q×140×2×2%/4.18=42 900×140×2×2%/4.18=57 473(kcal/h)=67 (kW)
b.排除余热所需要的通风量
假如锅炉房温度夏季保持在40℃左右,则余热中一部分通过房间围护结构传到室外,其余由排风带走。
2.3 经过以上计算,对2台2t/h的锅炉房,要保持锅炉间内温度在40℃以下,则需要约26次/h的通风量,而为了保证2台锅炉满负荷运行时燃料的充分燃烧,则需要的空气量约为4次/h.而目前锅炉房设计中,排风量一般只有6~10次/h,送风量一般为排风量的50%~90%,这样很难满足上述要求,所以大多数锅炉房内温度较高。尤其是在夏季容量较大的地下锅炉房,由于无法进行自然通风,机械通风量又较小时,其温度可达50℃以上,而且往往燃烧所需的空气量得不到保证。
3、结束语
3.1 燃油燃气锅炉房通风系统设计时,首先要计算排除锅炉房内余热所需要的通风量,再计算锅炉燃烧所需要的空气量。由于燃烧所需要的空气量是由燃烧器从锅炉房抽走的,所以在选用锅炉房送排风机型号时送(补)风机的风量即为排除余热所需要的通风量,而排风机的风量为上述两者之差。
3.2 根据以上送、排风量,校核是否满足有关规范要求的排除易燃易爆油气所需的换气次数。
3.3 所有安装在有易燃易爆危险房间内的通风装置应有防爆措施。
3.4 确定送、排风量时还要考虑到对锅炉房内外空气压差的影响,因为锅炉房内保持正压或负压关系到燃烧器的调节和烟道、烟囱的设计。
参考文献
1 燃油燃气锅炉房设计手册,机械工业出版社
2 锅炉房设计规范(GB52041-92),中国计划出版社
3 民用建筑暖通空调设计技术措施,中国建筑工业出版社,1996