浅谈燃气蒸汽锅炉房的防爆及外表规划选型

　　随着城市建设的发展和近年来雾霾的迅速严重，人们的环保意识越来越强，燃煤锅炉因对大气污染严重、运行效率低等缺点，燃气锅炉房因其占地面积小，不需要大量的输煤、上煤、脱硫除尘设备等优点而得到快速推广。一些大型城市开始实施“煤改燃”工程，越来越多的燃煤锅炉改为以天然气作为燃料的燃气锅炉。
　　
　　天然气作为供热锅炉的燃料，同时本身是易燃、易爆气体，所以对燃气锅炉房的安全问题尤为关注，燃气锅炉房是否属于防爆区域、仪表如何设计选型等问题成为很多仪控设计人员关注的热点，笔者从国家相关规范角度对燃气锅炉的防爆进行简单剖析，并以合肥滨湖新区燃气锅炉房工程为例对仪表选型设计进行了介绍。
　　
　　1燃气锅炉房防爆区域划分
　　
　　当前燃气锅炉房的设计主要遵循以下 4 个规范： GB50041-2008《锅炉房设计规范》、GB50028-2006《城镇燃气设计规范》、GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》和 GB50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》等。
　　
　　在 GB50041-2008《锅炉房设计规范》第 15.1.1 条第 1 点中表明，锅炉间属于丁类生产厂房，同时对本条文的解释是锅炉房燃料包含煤、重油、轻油或天然气、城市煤气等 [1]。故燃气锅炉属于丁类厂房，该条文可以在 GB50016-
　　
　　2014《建筑设计防火规范》找到对应，在《建筑防火规范中》第 3.1.1 条规定：“生产的火灾危险性应根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素划分，可分为甲、乙、丙、丁、戊类”，对丁类的定义为“利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产”。所以在《建筑设计防火规范》中燃气锅炉房也被定义为丁类生产厂房。
　　
　　对于防爆区域的定义，在 GB50028-2006《城镇燃气设计规范》中附录 D 燃气输配系统生产区域用电场所的爆炸危险区域等级和范围划分 中 D.0.2 第 2 条规定非爆炸危险区域中包含：“在生产过程中使用明火的设备的区域，如燃气锅炉房等”[2]，从本条可以看出燃气锅炉房为非爆炸危 险区域。
　　
　　GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》第
　　
　　3.2.2 条规定：“在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近为非爆炸危险区域”[3]。该条与《城镇燃气设计规范》约 定相同，燃气锅炉房属于非爆炸危险区域。
　　
　　结合国际标准 GB3836.14-2014/IEC60079-10-1：2008
　　
　　《爆炸性环境 第 14 部分： 场所分类爆炸性气体环境》对爆炸性气体环境、危险场所、非危险场所的定义 [4]，可以看出并不是有爆炸性气体存在就要定义成防爆区域。而是要根据爆炸性气体的风险程度进行定义，需要考虑多方面因素，首先要确定释放源和释放源等级，然后应确定可能影响危险场所类型和范围的释放速率和其他因素，综合多种因素来确定是否为危险场所。
　　
　　综合上述，把燃气锅炉房的锅炉间定为爆炸危险区域在国家规范层面是没有依据的。结合笔者最近几年的燃气锅炉房的仪控设计经验，锅炉房内设备包含燃气锅炉本体、锅炉电控柜、节能器、鼓风机等，这些设备均为非防爆设备， 单纯对仪表要求必须防爆是没必要的。
　　
　　但是天然气作为易燃、易爆气体，为了保证锅炉的安全和稳定运行，同时考虑维修安全，个别地方行政规定中就要求锅炉间内仪表统一必须要求防爆，作为设计人员， 适当提高仪表及控制的安全等级也是很有必要的，从设计层面上可以增加可燃气体泄漏报警系统、燃气压力联锁系统、必要仪表考虑防爆等。但是这些都不是国家规范的强制要求，只是单纯为了提高安全运行等级。
　　
　　2燃气锅炉房仪表选型要求
　　
　　在 GB50041-2008《锅炉房设计规范》第 9 章热工检测和控制章节对燃气锅炉的仪表测点进行了详细的要求，在满足规范的前提下，燃气锅炉的整体检测需要满足以下两点：
　　
　　选型要求为：现场安装仪表均为全天候仪表，不需要采用防爆型。具体的选型如下 [6]：
　　
　　1）温度仪表
　　
　　选用符合 IEC 标准的 K 型、S 型热电偶、pt100 热电阻测温元件。热电偶、热电阻的信号直接进入PLC 的输入模件， 在模件内实现冷端温度补偿和线性化处理。
　　
　　就地温度指示采用双金属温度计。2）压力仪表
　　
　　就地压力指示根据介质的特性采用弹簧管压力表，隔膜压力表；远传压力检测采用智能压力变送器和带远传密封膜片的压力变送器，变送器带有现场数字显示表头。
　　
　　3）流量测量
　　
　　根据被测介质的性质，对于液体采用电磁流量计，气体流量测量选用漩涡流量计或热式质量流量计。
　　
　　4）其他测量
　　
　　液位测量选用压力式液位计或磁翻板液位计，烟气氧含量选用氧化锆等。
　　
　　具体的汽水系统和烟风系统的仪表测点布置如表 1 所
　　
　　示。
　　
　　表 1 仪表测点布置
　　
　　Table 1 Arrangement of measuring points
　　
　　1）锅炉本体及相关辅助设备的各系统应根据规范要求配备足够数量的现场显示仪表、远传仪表、控制及调节阀门， 便于现场巡检人员现场观测，保证设备在各种运行工况下安全、可靠、稳定运行。
　　
　　2）控制系统应满足用户及工艺需要，配套的仪表阀门及电控柜设备能实现锅炉稳定运行，实现锅炉的自动报警及联锁启停。
　　
　　3燃气锅炉房仪表选型及测点布置
　　
　　本文以合肥滨湖新区燃气锅炉房项目为例，对仪表的选型及测点布置做实例介绍。整个燃气锅炉房主要分为 3 大系统：汽水系统、烟风系统、燃气系统。
　　
　　3.1汽水系统和烟风系统的仪表选型
　　
　　根据前面所述，燃气锅炉房为非防爆区域，所以仪表选型要求为：现场安装仪表均为全天候仪表，不需要采用防爆型。具体的选型如下 [6]：
　　
　　1）温度仪表
　　
　　选用符合 IEC 标准的 K 型、S 型热电偶、pt100 热电阻测温元件。热电偶、热电阻的信号直接进入PLC 的输入模件， 在模件内实现冷端温度补偿和线性化处理。
　　
　　就地温度指示采用双金属温度计。2）压力仪表
　　
　　就地压力指示根据介质的特性采用弹簧管压力表，隔膜压力表；远传压力检测采用智能压力变送器和带远传密封膜片的压力变送器，变送器带有现场数字显示表头。
　　
　　3）流量测量
　　
　　根据被测介质的性质，对于液体采用电磁流量计，气体流量测量选用漩涡流量计或热式质量流量计。
　　
　　4）其他测量
　　
　　液位测量选用压力式液位计或磁翻板液位计，烟气氧含量选用氧化锆等。
　　
　　3.2燃气系统的仪表选型
　　
　　根据 GB50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》第 4.2.2 条规定：可燃气体处于封闭或通风不良的厂房内每隔15m 设置一台报警探测器，同时第4.2.3 条规定除应在释放源上方设置探测器外，还应在厂房最高点气体易于积聚处设置报警探测器 [5]。
　　
　　在合肥项目上，燃气管道系统的仪表选型要求均为防爆仪表，这个原因不难理解，当燃气管道再出现事故时， 管道上的仪表及阀门均需要正常联锁动作，切断相应的管路，避免造成更大的泄漏或爆炸。在燃气管路有泄漏时， 可燃气体泄漏探头检测到泄漏浓度超标时，首先启动事故风机（事故风机要求防爆），在事故风机不能处理泄漏的前提下，启动燃气管路上的紧急切断电磁阀关闭供气回路， 保证可燃气体泄漏从源头上切断。
　　
　　国家规范要求，与防爆的设计不能混为一谈。
　　
　　其次以实际的合肥市滨湖新区燃气锅炉房工程为例， 简单介绍了燃气锅炉房的仪表选型原则及仪表的测点布置及相关设计要求。目前合肥市滨湖新区燃气锅炉已成功运行，现场仪表及阀门运行正常。
　　
　　4.结论
　　
　　文章首先从国家规范的角度详细分析了燃气锅炉房是否属于防爆区域，得出以下结论：
　　
　　1）燃气锅炉房为非防爆区域。
　　
　　2）燃气锅炉房的仪表选型可以不考虑防爆。
　　
　　3）考虑安全，可以根据当地行政法规适当增加安全等级设计，或者设计人员适当增加一些安全措施，但并不是