佘曉梅

摘要：我國擁有豐富的天然氣資源，隨著天然氣資源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，西氣東輸一線工程的順利完成，天然氣在人們生活和工作中的應(yīng)用范圍逐漸變廣。天然氣應(yīng)用水平的提高促進(jìn)了小型燃?xì)忮仩t的發(fā)展，為燃?xì)忮仩t的推廣提供了能源支持。本文主要就小型燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以期促進(jìn)小型燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)水平的提高與完善。

關(guān)鍵詞：小型；燃?xì)忮仩t；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TK229.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—255—02

前言

天然氣的發(fā)展促進(jìn)了燃?xì)忮仩t的興起，并且目前來看燃?xì)忮仩t在家庭和事業(yè)單位的應(yīng)用逐漸增多，并且取得了良好的效果。小型燃?xì)忮仩t是以天然氣作為燃料，在其設(shè)計(jì)過程中，由于技術(shù)水平等條件的限制，鍋爐結(jié)構(gòu)、熱力參數(shù)等存在不規(guī)范的問題，所以本文主要就小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以期解決目前設(shè)計(jì)存在的問題，促進(jìn)小型燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)水平的提高。

1燃?xì)忮仩t的種類

鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50041-2008）適用于民用、工業(yè)、區(qū)域鍋爐房、室外熱力管道設(shè)計(jì)。其一，以水為介質(zhì)的蒸汽鍋爐鍋爐房，單臺(tái)鍋爐額定蒸發(fā)量為1t/h到75t/h，額定出口蒸汽壓力為0.10Mpa到3.82Mpa，額定出口蒸汽溫度不大于450℃；其二，對于熱水鍋爐鍋爐房，單臺(tái)鍋爐額定熱功率為0.7MW到70MW，額定出口水壓為0.10Mpa到2.50Mpa，額定出口水溫不大于180℃。

燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)與燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)大致相同，二者的主要區(qū)別就是所使用的燃料存在差異，進(jìn)而使二者的結(jié)構(gòu)存在不同之處。燃?xì)忮仩t主要是利用氣體的燃料，即天然氣和液化石油氣等氣體燃料，經(jīng)過配風(fēng)以后進(jìn)行燃燒，并且要使用燃燒器噴入鍋爐爐膛，使用火室進(jìn)行燃燒不需要使用爐排設(shè)施。因?yàn)闅怏w燃燒不會(huì)產(chǎn)生爐渣，所以燃?xì)忮仩t沒有排渣出口和除渣設(shè)施。若進(jìn)入爐內(nèi)的燃?xì)獬霈F(xiàn)熄火或者和空氣混合的情況，就容易產(chǎn)生爆炸性的氣體，所以通常的安全措施主要包括火焰檢測、熄火保護(hù)以及防爆等。此外，燃?xì)忮仩t的燃燒強(qiáng)度較高，爐膛的容積熱負(fù)荷是鏈條爐的1.4至2.6倍，流傳熱煙氣的速度快，通常是燃煤鍋爐的兩倍以上，具有體積小、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶攸c(diǎn)。燃?xì)忮仩t可以分為火管鍋爐和水管鍋爐兩類，根據(jù)工作介質(zhì)可以分為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。

小型燃?xì)忮仩t大部分使用臥式鍋殼結(jié)構(gòu)形式，燃燒器用氣壓力通常在10kpa左右，主要使用微正壓燃燒和通風(fēng)的形式，需要爐墻具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和密封特性，并且通常情況下爐膛水冷設(shè)施都會(huì)設(shè)置成密閉性結(jié)構(gòu)，爐墻使用一層或者兩層的金屬護(hù)板。

2與傳統(tǒng)鍋爐的比較

2.1鍋爐房存在問題

燃?xì)忮仩t的鍋爐房與燃煤鍋爐的鍋爐房相比來說，燃?xì)忮仩t房不需要設(shè)置儲(chǔ)煤棚、卸煤設(shè)施、輸煤棧橋以及破碎裝置等，并且燃?xì)忮仩t房的占地面積比燃煤鍋爐房小，燃?xì)忮仩t房的輔助設(shè)備較少，不需考慮燃煤的裝卸、運(yùn)輸、除渣、磁選破碎等裝置的安裝及設(shè)計(jì)，可以節(jié)約投資成本，同時(shí)燃?xì)忮仩t房需要的運(yùn)行維修人員與燃煤鍋爐房相比少40%，燃?xì)忮仩t的熱效率與燃煤鍋爐相比，要高30%至40%。燃?xì)忮仩t房的燃料系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備自動(dòng)化程度高，相比燃煤鍋爐可以減少運(yùn)煤、除渣等體力勞動(dòng)，還可優(yōu)化廠區(qū)環(huán)境。

2.2成本

燃?xì)忮仩t房與燃煤鍋爐房相比來說，燃?xì)忮仩t要比燃煤鍋爐每噸每天的成本低80元左右。隨著煤炭資源的減少和成本的不斷提高，燃?xì)忮仩t的初始投資低，工作人員少，占地面積較小，燃料費(fèi)是燃煤費(fèi)用的1/2，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)參數(shù)相對于燃煤鍋爐都有優(yōu)勢。

3小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)

3.1供氣方式設(shè)計(jì)導(dǎo)致的安全問題分析

小型鍋爐是我國燃?xì)忮仩t使用的主要方向，應(yīng)用的主要范圍是在城市的洗浴、酒店、中小型企業(yè)及事業(yè)單位內(nèi)部，但是由于我國小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)存在一定的問題，如部分鍋爐設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)采用原有的非管道天然氣供氣設(shè)計(jì)方式，為燃?xì)夤?yīng)埋下了安全隱患。因?yàn)楣嘌b液化氣和管道天然氣的成分存在問題，使鍋爐燃燒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也出現(xiàn)一定的問題，此外由于各個(gè)城市供氣方式存在差異，即使管道天然氣與管道煤氣也存在不同。這些都需要小型燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)不同的燃燒方式，保證鍋爐的安全。因而在燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)中需要根據(jù)供氣地所在的供氣方式進(jìn)行噴嘴設(shè)計(jì)，依據(jù)供氣壓力和燃燒值等內(nèi)容進(jìn)行確定。

3.2設(shè)計(jì)需要統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，需要堅(jiān)持行業(yè)與國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)、鍋殼鍋爐第4部分制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收GB/T16508.4-2013、水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算GB/T9222-2008和鍋爐機(jī)組熱力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與方法。但是在小型燃?xì)忮仩t實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，鍋爐由于能力需求不同在設(shè)計(jì)過程中缺少統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，燃?xì)忮仩t進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)都是鍋爐的生產(chǎn)廠家進(jìn)行規(guī)定的，鍋爐元件非標(biāo)準(zhǔn)化和配件的非標(biāo)準(zhǔn)化都會(huì)使我國鍋爐的維修存在問題。所以，我國小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)需要制定行業(yè)生產(chǎn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)單位需要堅(jiān)持相同的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t與配件的標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3防火與防爆設(shè)施

鍋爐房要安裝防爆報(bào)警裝置，以保證在接近爆炸下限的情況下能夠及時(shí)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)。如果燃?xì)庹{(diào)壓間與鍋爐房布置在同一建筑物時(shí)，燃?xì)庹{(diào)壓間與貼臨的鍋爐房需要設(shè)置防火墻的隔斷，保證門窗向外開啟。為了符合消防的要求，目前小型鍋爐大部分使用燃?xì)庀涫秸{(diào)壓設(shè)施，這種布置靈活，可以在廠區(qū)圍墻和露天的位置布置，只要保證距離鍋爐房符合《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的安全距離就可以。針對調(diào)壓設(shè)施來說，需要在高于地面三十厘米的平面位置放置調(diào)壓設(shè)施，調(diào)壓設(shè)施主要包括電磁關(guān)斷閥和手動(dòng)式啟閉閥、過濾以及減壓穩(wěn)壓等裝置，根據(jù)鍋爐房燃燒器用氣壓力的要求，需做好調(diào)壓處理，調(diào)節(jié)的壓力要保持在8Kpa至12Kpa之間。此外，還要在鍋爐房設(shè)置進(jìn)口的截門、關(guān)斷、過濾等裝置。

小型鍋爐房本體設(shè)計(jì)中，鍋爐的配置都使用自動(dòng)控制系統(tǒng)，在第一次點(diǎn)火失敗以后，需要對爐膛和煙道要進(jìn)行吹掃，可以避免可燃?xì)怏w出現(xiàn)聚集的問題，防止出現(xiàn)爐膛事故。鍋爐自身都設(shè)置防爆裝置，設(shè)計(jì)時(shí)需要對鍋爐的圖紙進(jìn)行復(fù)核，目前小型燃?xì)忮仩t使用微正壓燃燒的方式，也是為了保證鍋爐自身的安全。一旦出現(xiàn)爆炸的問題，那么就可以使防爆門的總面積能夠泄去爆炸混合氣體的壓力，從而防爆門就達(dá)到了泄壓的作用。

燃?xì)忮仩t的防爆設(shè)施設(shè)計(jì)具有一定的要求：一、防爆設(shè)施以燃燒室和煙道的單位容積為依據(jù)，要求每m3的燃燒室和煙道的防爆門面積不能小于200cm²至250cm²，各個(gè)煙道上也需要設(shè)計(jì)兩個(gè)或者多個(gè)防爆門。

3.4小型燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)計(jì)算

在小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)過程中，科學(xué)的計(jì)算是保證鍋爐安全和生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)。通過對鍋爐計(jì)算鍋爐的熱力、煙風(fēng)阻力、鍋爐強(qiáng)度等內(nèi)容，可以詳細(xì)了解鍋爐運(yùn)行的安全和效率問題，保證天然氣鍋爐的優(yōu)勢。在鍋爐熱力計(jì)算的過程中，需要進(jìn)行對流受熱面的計(jì)算，以此保證燃?xì)忮仩t用于一定的受熱面，繼而提高鍋爐的熱效率；因?yàn)殄仩t爐膛的位置變化較大，為了使水循環(huán)具有一定的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到偏置爐膛結(jié)構(gòu)，利用爐膛的換熱計(jì)算保障燃?xì)獾睦眯?；?jì)算燃?xì)忮仩t受熱面換熱的計(jì)算時(shí)，要考慮對流放熱和延期輻射放熱的問題，核驗(yàn)受熱面結(jié)構(gòu)的合理性，保障燃?xì)忮仩t的利用效率。進(jìn)行小型燃?xì)忮仩t的煙風(fēng)阻力計(jì)算時(shí)，需要核算鍋爐各個(gè)位置煙風(fēng)的溫度、煙風(fēng)量和鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等內(nèi)容，通過計(jì)算可以了解鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受熱面布置和流速選擇等內(nèi)容，保證鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)。鍋爐元件壁厚的情況是保障鍋爐安全的關(guān)鍵，所以在進(jìn)行小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)鍋爐的強(qiáng)度，根據(jù)鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由此確定判斷參數(shù)等內(nèi)容。

4結(jié)語

總之，天然氣已逐漸成為我國的主要能源之一。小型燃?xì)忮仩t目前在我國正處于起步和發(fā)展階段，尚不成熟和完善，所以，相關(guān)人員要對小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)致的研究分析，提高小型燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)小型燃?xì)忮仩t的推廣和應(yīng)用。