超高层建筑蒸汽系统设计特点分析

姜炳洲，毛一红，盛永平

（浙江省工业设计研究院，杭州 310052）

超高层建筑蒸汽系统设计特点分析

姜炳洲，毛一红，盛永平

（浙江省工业设计研究院，杭州 310052）

描述超高层酒店建筑蒸汽负荷垂直分布特点，分析其工艺布置、排烟、给水及凝结水、燃油及排污系统遇到的问题及处理途径。

超高层酒店建筑；蒸汽负荷；工艺系统特征

0 引言

超高层酒店建筑功能复杂，位置显要，通常是一所城市的地标性建筑之一，其安全节能的运行非常引人注意，动力系统务必安全可靠，不能出现任何安全的疏忽。作者就某个实例设计具体分析超高层建筑蒸汽系统的特点，与同行共研分享。

1 项目概况

项目选址杭州钱江新城商业核心（CBD）区，占地面积4.15 hm2，由5幢超高层塔楼组成，其中4幢为纯写字楼，主塔楼（MT）为超五星级酒店建筑，总建筑面积45万余平方米，其中地上31.7万m2，地下13.3万m2。

主塔楼（MT）裙房4层，5~34层为办公区，35~51层为酒店，地下为汽车库、设备房等共3层，高度230 m，蒸汽负荷均在该塔楼内。

2 蒸汽负荷垂直区域分布

塔楼共有8个楼层要求配置蒸汽负荷，分别是：地下2层洗衣房和生活泵房热交换器；地下1层裙房采暖和空调加湿；裙房3层宴会厅空调加湿；34层的泳池泵房热交换器；35层生活泵房换热负荷，酒店采暖及加湿；37层和50层加湿负荷；51层的生活泵房热交换负荷。

热水及泳池系统负荷3 000 kW，酒店及裙房采暖负荷3 500 kW，空调加湿负荷849 kg/h，洗衣房耗汽2 827 kg/h，总负荷12.95 t/h，压力等级为0.2~0.8 MPa，厨房采用电系统蒸煮，无蒸汽需求，其热水负荷由热交换器提供，负荷特点是点多面广（约50个用汽点），压力不同，流量差异大。

按负荷同时使用系数，选用3台1.0 MPa压力的3 t/h油气二用锅炉，平时以燃天然气为主，燃油系统为备用能源，锅炉设置在地下1层，其上部为酒店广场，下面2层为汽车停车库。

3 锅炉房工艺特点

锅炉房主要构成包括锅炉间、值班化验室、油泵间等，软水器、软水箱（兼开式凝结水箱）、加药设备、给水泵、分汽缸等设在锅炉间内，地下1、2层蒸汽凝结水箱因重力流需要设在地下3层，排污扩容器及降温池设在地下3层。锅炉间设2个出口，其中一个直通室外，锅炉泄爆口设在锅炉间正上方，泄爆面积大于锅炉间面积的10%，同时该泄爆口作为主设备的吊装口，其侧面设置的百叶作为燃烧所需空气的进气口，进风口位置符合规范的要求。

4 烟风系统

4.1 进风系统

由于油气二用锅炉的燃烧器直接从室内空间吸风，因此，保持锅炉间内的清洁卫生尤显重要，地面不得有浮尘，所有设备应保持清洁，进风百叶应严格要求清洁以保证燃烧器的洁净，进而保证燃烧完全以确保排烟含尘达到环保要求。

4.2 排烟系统

4.2.1 排烟量

按照国家锅炉房节能监督规程的要求，大于1 t/h的锅炉排烟温度不得高于170℃，因此，锅炉应设置排烟节能器，本项目设计排烟温度为150℃，每台炉的烟气量5 400 m3/h，排烟过量空气系数为1.3，3台炉合用一烟囱，每炉的支烟道上装设全闭调风阀，以调节烟量及阻力。

4.2.2 烟道阻力与烟囱抽力

烟道采用自然通风，风速为8~10 m/s，烟囱直径为800 mm，材质不锈钢双层烟囱，管道阻力2 Pa/m，烟囱总高度236 m，冬季室外气温为-5℃时的抽力为1 082 Pa，水平烟管长60 m，抽力比阻力大490 Pa，因此要进行风门控制以提高阻力，保证锅炉的微正压运行。

为了防止烟囱烟气倒灌，必须保证烟气出口流速不小于2.5 m/s，烟气量为4 523 m3/h，对应的蒸汽负荷为2.5 t/h，因此，运行的最低负荷为2.5 t/h。4.2.3 烟道设计

按照本项目特点，采用予制式双层不锈钢烟囱，材质经久耐用，保温材料不燃可靠，适用于在狭窄井道里进行作业，其制作安装必须科学规范。烟囱分段预制，由内外双层不锈钢板之间填充不燃保温材料构成，可根据设计和现场需要任意制作，简便快捷，分段热补偿，分段承重，漏风率小，外壁温度控制在45℃以内。

本项目由于建筑物内立管种类繁多，数量大，尺寸大，设计将动力专业的5根立管集中敷设在一个5 m2的井道中，其中一根是内径900 mm的热水锅炉排烟管，一根内径800 mm的蒸汽锅炉烟囱，2根D219 mm的高低压蒸汽无缝钢管，一根D89 mm的凝结水总立管。井道采用自然通风，每隔一层设置检修钢结构网格平台，且有双扇的检修门。烟道由专业公司深化设计制作安装，专业公司对烟道热补偿、防爆、固定及导向滑动支架，运行工况调节，温度及烟气流速控制等具有丰富的现场实践经验，并与土建及安装单位取得良好的协调。

5 汽水系统

5.1 给水水质

国家“工业锅炉水质”GB 1576标准经历了几十年的变迁，1996年的标准要求≥2 t/h的蒸汽锅炉给水要进行除氧，2001年标准要求≥6 t/h的锅炉给水应除氧，＜6 t/h的锅炉如发现局部腐蚀时，给水应采取除氧措施；2008年的标准则要求≥10 t/h的锅炉给水应除氧，＜10 t/h的锅炉如果发现局部氧腐蚀也要采取除氧措施，同时该标准为符合世贸组织《贸易技术壁垒协议（TBT）》的规定，由2001年的强制性标准修订为推荐标准。因此，按这一标准，本项目给水可不采取除氧措施，事实上本项目也缺少配置热力除氧器的场地。

5.2 给水与凝结水系统

3台锅炉采用一根给水母管，给水泵每炉单独配置且单独备泵，设在锅炉旁以利于全自动燃烧控制。

凝结水采用重力回水开式系统，高层地上部分直接回到软水箱，地下1、2层的凝结水汇集到地下3层的开式凝结水箱，由凝结水泵打到锅炉房的软水箱。除用于空调箱加湿的蒸汽消耗外，凝结水基本上予以回收，回收率90%。

凝结水管均在本层楼板底的主梁下方敷设，设顺坡排至凝结水总立管，采用重力回水，不设凝结水提升泵，以节约能源，减少维修。

6 燃油系统

本项目采用油气二用锅炉，平时以燃气为主，燃油系统作为备用燃料系统，燃油贮量15 t，达不到3~7 d的最大计算耗油量，仅有27 h的贮量。今后的日常运行中应认真计算耗汽量，掌握用气负荷的特征，在接到燃气停气通知时，迅速作出反应，联系油槽车以应急需。

按规范要求，室内油箱间至锅炉燃烧器的供回油管宜采用地沟敷设，地沟内宜填砂。由于本工程锅炉设在地下1层，地下2、3层为停车库，设计地沟非常困难，几乎不可能，因此设计中此供回油管穿过地下1层楼板，在地下2层上空水平敷设至供回油点上穿此楼板。穿越楼板时应设套管，并做好防火填堵施工。

7 排污系统

3台锅炉排污采用合用排污母管，排污扩容器和排污降温池设在地下3层。

8 结语

1）超高层酒店建筑的蒸汽系统是一个十分重要和复杂的动力系统，其运行关系到建筑的经济性和安全性，应引起各方的高度重视。

2）大型超高层建筑蒸汽动力系统用汽点多面广，施工质量和阀门配件的质量对跑漏滴的影响很大。

3）锅炉的排烟温度对节能运行是一个关键指标，应严格执行节能监督规程的规定。

4）预制双层不锈钢烟囱在高层建筑中的应用具有显著优势，其造价有时高于锅炉本体。

5）对于特定建筑而言，有一个最小蒸汽负荷概念，小于此负荷烟囱会产生倒灌现象，影响锅炉的安全运行。

TU972

A

1673-1093（2015）05-0081-03

姜炳洲（1963），男，浙江杭州人，高级工程师，长期从事暖通动力工程专业设计及管理工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.016

2015-01-26；

2015-02-07