燃氣鍋爐房電氣設計分析

燃氣鍋爐房電氣設計分析

Summary：近年來我國社會發(fā)展強調(diào)綠色生態(tài)，燃氣鍋爐逐漸取代燃煤鍋爐，應用清潔能源彰顯環(huán)保理念，但燃氣具有易燃易爆特征，燃氣鍋爐房電氣設計應確保安全?；诖?，首先簡單介紹了燃氣鍋爐房的電氣設計標準條例，了解現(xiàn)行相關規(guī)范條例，并結(jié)合工程實例展開燃氣鍋爐房電氣設計方案探討。Keys：燃氣鍋爐房；電氣設計；爆炸危險區(qū)引言：自“十二五”提出節(jié)能減排清潔生產(chǎn)以來，燃氣鍋爐房應用逐漸廣泛，但其生產(chǎn)存在爆炸危險區(qū)域，展開電氣設計時需綜合考慮多種因素，結(jié)合實際情況具體分析，本次選取某院校燃氣鍋爐房為例，該燃氣鍋爐房主要用于院校熱水供應及基礎采暖，需立足于實際，確保燃氣鍋爐房安全穩(wěn)定運行。一、燃氣鍋爐房的電氣設計標準條例《鍋爐房設計標準（GB50041-2020）》中指出，需結(jié)合實際情況劃分火災危險性，燃氣鍋爐房可根據(jù)火災危險程度分為甲類與丁類兩種類型，其中燃氣鍋爐間屬于火災危險性丁類鍋爐房，主要利用氣體作為燃料或?qū)怏w進行燃燒用作鍋爐供熱；燃氣調(diào)壓間屬于火災危險性甲類生產(chǎn)廠房，調(diào)壓間內(nèi)存在爆炸下限低于10%的氣體，爆炸危險度較高；《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范（GB50058-2014）》中指出爆炸危險區(qū)需根據(jù)燃氣鍋爐房區(qū)域通風條件及釋放源級別進行劃分，連續(xù)級釋放源、一級釋放源、二級釋放源區(qū)域分別為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)[1]。良好的通風調(diào)條件可降低區(qū)域危險性，結(jié)合實踐來看，局部機械通風可降低燃氣鍋爐房內(nèi)混合氣體濃度，可在一定程度上降低危險性，而燃氣鍋爐房死角、凹坑等存在障礙物的區(qū)域，混合氣體濃度較高，出現(xiàn)局部危險區(qū)域，展開燃氣鍋爐房電氣設計時，需根據(jù)具體爆炸危險程度制定電氣設計方案。二、燃氣鍋爐房具體電氣設計方案探討本次以某院校燃氣鍋爐房電氣設計為工程案例，燃氣鍋爐房燃料為天然氣，采用平屋頂建筑結(jié)構(gòu)，建筑高度6.7m，為獨立建筑。在該燃氣鍋爐房內(nèi)安裝有2臺7MW燃氣熱水鍋爐及配套輔機設備：3臺循環(huán)水泵（兩用一備），2臺補水泵（一用一備）和1套水處理系統(tǒng)，單臺功率≥7MW，按《鍋爐房設計標準》17.0.6條規(guī)定，應設自動報警裝置及火災探測器。（一）劃分爆炸危險區(qū)在劃分爆炸危險區(qū)時以《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范（GB50058-2014）》3.2條規(guī)定為指導，綜合考慮該院校燃氣鍋爐房通風條件、可燃氣體性質(zhì)、釋放源級別與障礙物劃分爆炸危險區(qū)，其中鍋爐間、燃氣調(diào)壓間均為2區(qū)釋放源區(qū)域，水處理間、輔機間、配電室、值班室均為非爆炸危險區(qū)域[2]。鍋爐間、燃氣調(diào)壓間氣體釋放位置多為金屬管線法蘭連接處與閥門處，鍋爐所用燃料天然氣相對空氣密度為0.60，輕于空氣，因此需將以天然氣釋放源為中心，半徑為4.5m、地坪以上至封閉區(qū)內(nèi)部的范圍劃分為2區(qū)，不在該范圍內(nèi)的區(qū)域均為非爆炸危險區(qū)域。（二）供配電設計突發(fā)停電事故可造成院校供暖及生活熱水中斷，燃氣鍋爐房內(nèi)產(chǎn)生爐水汽化現(xiàn)象，對供熱系統(tǒng)造成一定影響。該院校燃氣鍋爐房所處區(qū)域取電便捷，為保障供電穩(wěn)定，依據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50052-2009）》的規(guī)定，可按符合規(guī)定的二級用電負荷設計供配電。電源引自附近變配電室，兩路電源來自0.4KV低壓側(cè)不同段母線。鍋爐房內(nèi)低壓配電采用TN-S系統(tǒng)，配電電壓為220/380V。由配電室低壓柜至各設備配電采用放射方式。鍋爐房主要電氣設備在配電室內(nèi)集中控制，其運行狀態(tài)在配電室集中顯示，電機旁設就地起停按鈕，實現(xiàn)兩地控制。（三）照明設計鍋爐房照明設計應符合《建筑照明設計標準（GB50034-2013）》的要求。鍋爐房照明分為正常照明及應急照明。正常照明電源由低壓配電柜引出至普通照明配電箱。應急照明采用集中電源非集中控制系統(tǒng)，電源由普通照明箱引至應急照明配電箱。照明配電箱內(nèi)設獨立計量系統(tǒng)。三相照明線路的各相負荷分配保持平衡。按爆炸危險區(qū)域等級的劃分，鍋爐間和調(diào)壓間照明設備采用防爆型。配電室、值班室及輔助用房的照明燈具選用三基色熒光燈；鍋爐間、輔機間等高跨等處采用金屬鹵化物燈；在鍋爐間、輔機間、配電室及主要通道的關鍵部位裝設應急照明及疏散指示燈具。非火災狀態(tài)下，應急照明不亮，疏散照明節(jié)電點亮；火災狀態(tài)下，應急照明配電箱收到火災報警控制器的火災報警信號后，能自動切斷主電源輸出，并控制應急照明點亮，疏散照明由節(jié)電點亮轉(zhuǎn)入應急點亮模式。（四）消防報警設計1.火災報警控制系統(tǒng)鍋爐房設置應符合安全間距，但院校作為人群密集區(qū)域，燃氣鍋爐房發(fā)生火災仍可產(chǎn)生較大嚴重后果，本鍋爐房設置2臺7MW燃氣熱水鍋爐，依據(jù)《鍋爐房設計標準（GB50041-2020）》的規(guī)定，本應設置火災報警控制系統(tǒng)，并與校內(nèi)消防控制室相連接，增強燃氣鍋爐房安全保障。在電氣設計時，火災報警控制器放置于鍋爐房控制室，在燃氣鍋爐間及調(diào)壓間內(nèi)設置防爆型感溫探測器，值班室、配電室、水處理間等非爆炸危險區(qū)域設置普通感煙探測器，若發(fā)生火災觸及感溫探測器與感煙探測器限值將會觸發(fā)火災報警控制器自動報警，火災報警信號遠傳至校內(nèi)消防控制室。2.可燃氣體報警控制系統(tǒng)結(jié)合《火災自控報警系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50116-2013）》5.1.1條規(guī)定及《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范（GB50028-2006）》10.5條規(guī)定來看，需在調(diào)壓間、鍋爐間頂板下距頂0.3m處設置可燃氣體探測器，兩探測器間距≤15m。當燃氣釋放源距頂板垂直距離超過4m時，應設置集氣罩或分層設置可燃氣體探測器。在鍋爐房主要出入口處設置聲光報警器及手動報警按鈕，可燃氣體報警控制器放于值班室內(nèi)。當鍋爐房內(nèi)探測器檢測到天然氣泄漏時，可燃氣體濃度達到≤25%爆炸下限，報警并啟動燃氣鍋爐房事故風機；可燃氣體濃度達到≤50%爆炸下限，報警并聯(lián)動關斷燃氣調(diào)壓間緊急切斷閥，停止天然氣供應，防止泄漏事故擴大。燃氣報警信號遠傳至校內(nèi)消防控制室。3.消防聯(lián)動控制在本工程案例中燃氣鍋爐房具有良好的自然通風條件，為進一步消除安全隱患，在燃氣鍋爐房調(diào)壓間與鍋爐間內(nèi)設置防爆軸流風機，具有事故排風與正常通風兩個作用。除此之外防爆軸流風機可與燃氣鍋爐房內(nèi)可燃氣體報警控制系統(tǒng)聯(lián)動，若發(fā)生燃氣泄漏事故時，則啟動燃氣鍋爐房內(nèi)所有事故風機，用以降低可燃氣體濃度消除爆炸與火災隱患。（五）電氣線路敷設燃氣鍋爐房內(nèi)存在爆炸危險區(qū)與非爆炸危險區(qū)，在爆炸危險區(qū)中需選擇遠離釋放源的區(qū)域進行電氣線路敷設，由于天然氣比空氣輕，因此線路敷設時需采用沿墻敷設或埋地敷設的方式。在爆炸危險的環(huán)境下，電纜線路不應有中間接頭，應采用足夠長度的整根線纜，此外電纜線路穿過不同區(qū)域之間的墻或樓板時，應穿鋼管保護并做好隔離密封。為全面保障燃氣鍋爐房內(nèi)電氣系統(tǒng)穩(wěn)定安全，需結(jié)合敷設校正系數(shù)、溫度校正系數(shù)判斷導體載流量，并結(jié)合氣體性質(zhì)進一步修正，以此保障燃氣鍋爐房電氣線路敷設科學合理。（六）防雷接地設計結(jié)合《建筑物防雷設計規(guī)范（GB50057-2010）》來看，燃氣鍋爐房屬于二類防雷建筑，需注重整體建筑的防雷接地。1.在燃氣鍋爐房防雷設計中，可將鍋爐金屬煙囪作為接閃器與建筑屋頂接閃帶進行可靠焊接，以此形成穩(wěn)定電氣通路。燃氣鍋爐放散管增加阻火器，并使放散管管帽處于屋面接閃器保護范圍內(nèi)。2．在配電室低壓進線柜母線處裝設Ⅰ級試驗電涌保護器，電壓保護水平值≤2.5kV，沖擊電流值≥12.5kA[3]。3.接地系統(tǒng)直接決定燃氣鍋爐房電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，應依據(jù)國家現(xiàn)行標準展開規(guī)范化設計。1）首先，利用建筑物基礎地梁鋼筋作為接地裝置，弱電接地、工作接地、防靜電接地、防雷接地共用同一接地裝置，其接地電阻≤1Ω。若選用TN-C接地系統(tǒng)，在爆炸性環(huán)境中，正常運行情況下，中性線存在電流，可能會產(chǎn)生火花，引發(fā)氣體爆炸，因此在爆炸危險區(qū)中只允許采用TN-S型接地系統(tǒng)［3］，結(jié)合案例來看，配電室為非爆炸危險區(qū)，接地線引至配電室時，需將重復接地的PEN線轉(zhuǎn)換為N線與PE線。2）其次，在鍋爐間及燃氣調(diào)壓間等爆炸危險環(huán)境內(nèi)，燃氣閥門連接處、管道法蘭等金屬管道構(gòu)件處應采用金屬線進行防靜電跨接。鍋爐房內(nèi)事故風機具有較強功能性，必須設計防靜電接地，以此保障燃氣鍋爐房內(nèi)事故風機可于事故突發(fā)時及時排風。3）最后，燃氣鍋爐房內(nèi)各煙囪、鍋爐底部需與接地體焊接至少兩處，同時將軟水箱、軟水器、水泵等具有金屬外殼的設施，與鍋爐房接地系統(tǒng)內(nèi)環(huán)形導體進行等電位連接，連接處應做防腐處理，最大化保障燃氣鍋爐房電氣系統(tǒng)安全可靠。結(jié)束語：綜上所述，自燃氣鍋爐房大規(guī)模普及以來，國家相繼出臺燃氣鍋爐房相關條例，具有指導性作用，在某院校燃氣鍋爐房電氣設計中，綜合考量爆炸危險區(qū)、供配電、照明、消防報警、線路敷設和防雷接地等方面，全面保障燃氣鍋爐房電氣設計方案