浅谈燃气锅炉房的电气设计

郭晋雷

山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司 山西 晋城 048006

煤层气俗称煤矿瓦斯，是宝贵的优质能源和化工原料，主要用于民用和工业用燃料、发电、汽车燃料等。近几年来，随着集团公司煤层气产业的快速发展，有关燃煤锅炉房改燃气锅炉房、新建燃气锅炉房的工程也在不断增加，为长期受限制的燃气锅炉的应用推广创造了条件，笔者参与了几个燃气锅炉房的电气设计，就此谈几点体会。

1 燃气锅炉房与燃煤锅炉房的不同

燃气锅炉房与燃煤锅炉房的不同在以下几方面：

1）燃料不同。燃煤锅炉房锅炉用的燃料是块状煤。燃气锅炉房锅炉用的燃料是煤层气。

2）环境不同。燃煤锅炉房锅炉间基本属正常环境。燃气锅炉房锅炉间属爆炸危险环境。

3）辅机不同。燃煤锅炉有一整套与之配套的辅机如鼓风机、引风机、出渣机、炉排传动机构等，以及与之相应的电气控制设备。燃气锅炉只有一个相应燃烧器及控制器，配套简单。

4）排烟不同。燃煤锅炉中的煤燃烧后产生大量的烟尘和煤渣，不仅污染环境还要占地堆放和处理炉渣，同时还需一个高耸的烟囱来排放烟尘。燃气锅炉天然气燃烧后生成水和二氧化碳。正由于燃气锅炉房与燃煤锅炉房有着不同之处，因此燃气锅炉房的电气设计除了与燃煤锅炉房有相同点外，还有其独特的地方。

2 燃气锅炉房的特点

1）燃料。使用的气体燃料是煤层气，煤层气的主要成分是甲烷 （CH4)，甲烷的爆炸极限是3%~15%，所谓爆炸极限是指燃气与空气混合后遇火种能够高速燃烧的浓度范围。这个范围的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。

2）环境。按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92第2.2.1条规定：爆炸性气体环境危险区域划分燃气锅炉房的锅炉间属2区，即在正常运行时不可能产生爆炸性气体混合物，即使出现也仅是在短时间存在爆炸性气体混合物。

3）可燃性气体检测。《民用建筑电气设计规范》 （JGJ/T 16-92）第24.13.1条和24.13.2条规定：用天然气或其它可燃气体作燃料的锅炉房等建筑内应设置可燃气体检测报警装置。按此规定在锅炉间及燃气计量间内应设置固定式或移动式可燃气体气敏探测器和报警装置，其报警装置的主机则安装在正常环境的房间内。

3 工程实例

燃气锅炉房的电气设计就是根据燃气锅炉房的电气防爆及可燃气体检测报警的两大特点进行的。下面介绍某小区燃气锅炉房工程的电气设计做法。

某小区燃气锅炉房工程，建设单位选用特种锅炉厂WNS10-1.25-Q燃气锅炉3台。此类型锅炉用电量较小，仅有一台燃烧器鼓风机、一个锅炉就地控制柜，总用电负荷30kW；由就地控制柜来控制锅炉燃烧情况及输出热水温度。集中控制时，可通过锅炉上位监控柜统一控制锅炉燃烧台数燃烧情况及输出热水温度。

3.1 供电

按《供配电系统设计规范》GB50052-95规定燃气锅炉房为二级负荷。设计采用两回引自附近6kV变电所低压侧不同母线段电缆作为燃气锅炉房电源进线，两段进线柜相互闭锁，一回工作，一回备用。只有当工作电源故障时，断开工作电源进线柜断路器及隔离开关，才允许合上备用电源。由于锅炉本身用电量不大，因此在控制室内设置锅炉操作台，将三台锅炉的电源集中在操作台上并分别操作每台锅炉。事故排风机除平常的正常启停外，还须与可燃气检测报警系统联锁，在达到报警浓度时能强行启动。

3.2 设备选型及布置

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92第2.3.7条规定：当释放源距地坪的高度不超过4.5 m时，以释放源为中心，半径为4.5 m，顶部与释放源的距离为7.5 m，及释放源至地坪以上的范围内划为2区。结合燃气锅炉房防爆的特点，在满足工艺生产及安全的前提下尽量减少防爆电气设备的数量，设计把主要电气设备：低压配电柜、上位机监控台、气体报警控制器等都布置在规范划定的2区之外。选型时，这些设备只需选用普通型即可，节省了大量投资。布置在2区的设备：照明灯具、照明开关、插座、事故排风机等都选用隔爆型。

3.3 线路敷设

照明导线选用铜芯线，截面不应小于2.5 m2，穿线保护钢管采用镀锌焊接钢管。此外，除必须在防爆场所敷设的线路外，尽量减少在防爆场所内敷设管线，宜在较低处敷设或电缆沟敷设，且线管内导线应无接头。管线在由正常环境场所进人爆炸危险场所时，保护钢管两端应用密封材料进行封堵，与电气设备的连接处宜采用挠性连接管。

图1 可燃气体探测布线图

3.4 可燃气体检测

可燃气体探测布线见图1，燃气检测报警装置选用的是防爆可燃气体探测器DTQB-518及相应的可燃气体报警控制器JB-QB-ES128F。每个探侧器的检测面积，参考中华人民共和国石油天然气行业标准 《可燃气体检测报警器使用范围》SY 6503-2000第3.2条：每个探测器的有效检测距离，在室内不宜大于7.5m，在室外不宜大于15m。探测器设置在重点检测部位或可燃气体易聚集死角，由于煤层气比空气轻，探测器应固定安装在顶板上。在锅炉间内共布置12只，具体布置如下图1所示：

报警控制器JB-QB-ES128F为智能化二总线自动报警设备，一路最多可带128只探测器，每只探测器通过二总线ZR-KVVP-2×1.5mm2的屏蔽线与控制器相连。每个探测器均能独立工作，具有二级气体浓度报警。报警控制器安装在控制室内。

报警控制要求：当可燃气体探测器检测到室内所泄漏的可燃气浓度达到爆炸极限下限的20%时，控制器发出报警信号并及时强行起动事故排风机；当泄漏浓度上升到爆炸极限下限的50%时除继续发出报警信号外，还应立即关闭气源进气总管的进气总电磁阀，关闭气源，同时切断燃气锅炉电源，以防泄漏事故进一步扩大。

3.5 接地

燃气管道在输送煤层气过程中，因气体与管壁的摩擦而产生静电，当静电荷的聚集达一定能量就能点燃煤层气，这是危险的，因此燃气管道必须接地以消除静电。此外，在管道的连接处，如：弯头、法兰、阀门等处不能保持与金属管道的良好接触，也应用金属线将其两端跨接，以保证整个金属管道是一个良好的通路，且管道的接地处不得少于2处。

4 结束语

随着集团公司煤层气产业的发展，大容量的燃气锅炉也将会随之出现，到那时燃气锅炉房的电气设计又将会面临新的课题，这有待我们在总结以往经验的基础上去探索研究。

［1］中华人民共和国建设部.锅炉房设计规范 （GB50041-92）［S］.北京：中国计划出版社出版，1992.

［2］石油工业出版社编写.可燃气体检测报警器使用范围（SY 6503-2000）［R］.北京：石油工业出版社，2000.

［3］中华人民共和国建设部.民用建筑电气设计规范（JGJ/T 16-92）［R］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［4］中华人民共和国化工部.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）［R］.北京：中国计算出版社，1992.

［5］中国机械工业联合会.供配电系统设计规范（GB50052-95）［R］.北京：中国计算出版社，2009.