004 浅谈燃气真空热水锅炉房的设计

浅谈燃气真空热水锅炉房的设计

北京建筑工程学院刘广明李锐

摘要近年来，天然气作为一种清洁能源备受关注，在新建锅炉房之中，燃气锅炉房的比重日益增大。燃气真空热水锅炉由于具有热效率高，安全性高及其供热系统简单等特点，在燃气锅炉房之中的应用愈加广泛。本文简介了燃气真空热水锅炉的工作原理及特点，阐述了燃气真空热水锅炉房的设计步骤，提出了燃气真空热水锅炉房的典型工艺流程，并指出了设计中的若干注意事项。

关键词燃气真空热水锅炉；燃气真空热水锅炉房；工艺流程；注意事项

引言随着人民生活水平的不断提高, 人们对所处城市的空间环境与空气质量等问题越来越重视。燃煤锅炉房的烟气与废物排放是造成大气中悬浮物微粒、硫化物等有害物质升高的重要原因之一。因此，各地对燃煤锅炉房的限制愈来愈严格，所以燃气锅炉房的建设日益增多。

燃气真空热水锅炉投入工程实践之后，由于其性能可靠，结构简单且使用方便，故而其在燃气锅炉房中的应用比例越来越大，因此其设计也更加重要。

1 燃气真空热水锅炉的工作原理

1975年日本TAKUMA(田雄)生产出世界第一台真空热水锅炉，至今其历史已达30多年，田雄公司创始人田熊常吉也因此成为日本十大发明家之一。我国在20世纪80年代后期就有一些厂家开始研制燃气真空热水锅炉，现在国内厂家的技术已经十分成熟，产品非常先进。

燃气真空热水锅炉的结构见图1，

图1 燃气真空热水锅炉结构图

真空热水锅炉的结构，是由燃烧室、减压蒸汽室、热交换器及热媒水等组成的。机体内部通过真空抽气形成真空，与外部空气隔绝，成密闭状态。热媒水覆盖着受热面并密闭在机体内部，因减压蒸汽室内的压力保持在大气压之下，当密闭在内的热媒水被燃烧加热后，立即沸腾起来，产生与热媒水相同温度的蒸汽。机内产生的蒸汽在上升过程中，接触到配置于减压蒸汽室内的热交换器表面，由于热交换器内的水温低于蒸汽温度，蒸汽会在热交换器表面上冷凝并放出大量汽化热，加热热交换器中的水，冷凝水在重力作用下重又回到热媒水中。因此，热媒水在封闭的机体内周而复始地进行着“沸腾→蒸发→冷凝→热媒水”的循环。既毋须补充热媒水，又无空烧的危险。热交换器中的水被加热后输送给用户。

热媒水是经脱氧、除垢等特殊处理的高纯水，出厂前一次充注完成，使用时在机组内部封闭循环（汽化→凝结→汽化），无增减，在机组使用寿命内不必补充和更换，从而节省大量水资源。外部水源不进入炉体，间接传热，无污染，用水清洁卫生。真空热水锅炉炉体内部不结垢，无氧化腐蚀，锅炉本体寿命超过二十年，远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。

真空热水锅炉可根据不同的用途，在锅筒内安装1~3组高效热交换器，形成多回路，一炉多用，可同时用于采暖系统、空调系统和生活热水系统等。这样，系统设计上十分灵活，而不需要考虑更多的设备布置空间。

2 锅炉房的布置

锅炉房位置的选择十分重要，它将关系到初投资、系统设计、运行管理及安全防护等一系列问题。

燃气锅炉房的位置应根据燃气种类、锅炉容量、运行压力、供回水温度、系统形式及建筑类型等因素考虑，依照现行国家规范《锅炉房设计规范》(GB 50041-2008)、《城镇燃气设计规范》(GB 50028-2006)、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006) 、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)(2005年版)、与《热水锅炉安全技术监察规程》(劳锅字[1997]7号)综合确定。若当地有地方标准时，则同时要考虑满

足之。

锅炉房宜设置在地上独立的建筑物内，若受条件限制，需要与主体建筑相连或设置在主体建筑的地下室、半地下室、首层、顶层及中间楼层时，应经当地消防、安监和环保等部门批准。

锅炉房严禁直接设在聚集人多的房间（如公共浴室、教室、观众厅、商店、餐厅、候诊室等）或在其上面、下面、贴邻或主要疏散口的两旁[1]。

对于工业建筑，其锅炉房多可设置在独立的建筑物内。而对于公共建筑等民用建筑，其锅炉房往往设置在地下室、半地下室、首层、顶层及中间楼层，此时应注意如下之规定：

(1). 锅炉的额定出口热水温度低于或等于95℃[5]；

(2). 每台锅炉须有超温报警装置[5]；

(3). 燃气锅炉须装设可靠的点火程序控制和熄火保护装置[5]；

(4). 设在半地下室或首层的锅炉，其单台热功率不应大于7MW，设在地下室、楼层中或顶层的锅炉，

其单台热功率不应大于2.8MW[5]；

(5). 每台锅炉应由连锁保护装置[5]；

(6). 锅炉间的建筑结构应有相应的抗爆措施[5]；

(7). 燃气锅炉房应设置在首层或地下一层靠外墙部位，但常(负)压燃气锅炉可设置在地下二层，当

常(负压) 燃气锅炉距安全出口的距离大于6m时，可设置在屋顶上。采用相对密度(与空气密度比值)大于等于0.75的可燃气体为燃料的锅炉，不得设在地下或半地下建筑(室)内[3]。

笔者建议，当锅炉房设在主体建筑内时，应尽量布置在首层或地下一层，这样便于燃气的引入、防火及泄爆等一系列问题的解决。、

3 燃气锅炉房的土建、电气、采暖通风和给水排水

2.1 土建

2.1.1 耐火等级

根据《锅炉房设计规范》(GB 50041-2008)，锅炉间属于丁类，蒸汽锅炉额定蒸发量大于4t/h、热水锅炉额定出力大于2.8MW时，锅炉间建筑不应低于二级耐火等级；蒸汽锅炉额定蒸发量小于或等于4t/h、热水锅炉额定出力小于或等于2.8MW时，锅炉间建筑不应低于三级耐火等级[1]。

又根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)，除锅炉的总蒸发量小于等于4t/h的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑外，其他锅炉房均应采用一、二级耐火等级的建筑[3]。

笔者建议，设计时采用《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)中的规定，因其更为严格。

2.1.2 泄爆面积

《锅炉房设计规范》(GB 50041-2008)中指出，锅炉房应有相当于锅炉间占地面积10%的泄压面积[1]。

而根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)，A=10CV2/3

式中A-泄压面积(m2)；

V-厂房的面积(m2)；

C-厂房容积为1000m3时的泄压比，当燃料为天然气与液化石油气时，C≥0.110；

笔者建议，设计中应进行权衡判断，当采用《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)中的规定时，其泄压面积往往很大，而采用《锅炉房设计规范》(GB 50041-2008)时，则其泄压面积适中，应综合考虑。

2.2 电气

锅炉间和燃气调压计量间等有爆炸和火灾危险场所的等级划分，必须符合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50098-92)的规定