天燃气采暖设施的电气设计

2018-01-26刘伟

中国建材科技 2018年4期

刘伟

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

作者所在城市历史上一直是一座重度污染城市，由于受地理环境、工业结构和布局、沙尘天气影响，空气污染十分严重，为改善城市大气环境质量，近年来连续实施了“蓝天计划”、清洁能源改造计划、冬季大气污染防治特殊工程、环境污染综合治理行动计划等多个专项治理行动计划，环境空气质量持续改善，蔚蓝天空、清新空气不断涌现。其中煤改气工程全面实施，天燃气采暖设施广泛使用，用气安全成为设计的重中之重，特别是天然气属于易燃易爆气体，防爆设计至关重要。防爆设计应包含两方面内容，一方面是《建筑设计防火规范》中要求的锅炉设施爆炸导致的建筑防爆，另一方面是《爆炸危险环境电力装置设计规范》要求的爆炸危险环境电气装置防爆，第一方面多为建筑专业的内容，文中不再表述，以下所述防爆为第二方面的内容。

1 天然气采暖设施

天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮、水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体。天然气相对密度0.6左右，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，天然气在送到最终用户之前，为助于泄漏检测，还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。天然气爆炸极限为5%-15%（占空气中体积%），相对容易爆炸。

民用天然气采暖设施多为燃气壁挂炉、燃气锅炉。

1.1 燃气壁挂炉

燃气壁挂炉，单台设备额定热输入不超过100kW（低热值），多用于住宅、商业、办公等划分为较小面积的区域使用，住宅壁挂炉多设置在厨房、厨房阳台等处，商业、办公等公共场所设置在专用壁挂炉间，采暖、热水两用，壁挂炉的使用、维护均由用户自理。

1.2 燃气锅炉

燃气锅炉，单台设备额定热功率为0.7-70MW，多用于单体、小区等较大面积的区域使用，燃气锅炉需单独设置锅炉间、水处理间，采暖锅炉为专用采暖，如需热水，需单独设置热水锅炉，燃气锅炉由物业统一管理、维护。

2 天然气采暖设施用房火灾危险性类别的确定

2.1 重点、核心

天然气采暖设施电气设计的重点是设备用房火灾危险性类别的定性，核心是防爆设计，天然气爆炸极限为5%-15%，根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014中第3.1.1条，燃气锅炉房生产的火灾危险性为丁类，那么燃气锅炉房需要按照爆炸危险环境进行电气设计吗？

1）根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中附录第D.0.2条中规定“在生产中使用明火的设备的附近区域，如燃气锅炉房等，用电场所可以划分为非爆炸危险区域”，规范明确燃气锅炉房为非爆炸危险区域。

2）根据《锅炉房设计规范》GB50041-2008中第15.2.2条规定：“燃油、燃气锅炉房的锅炉间、燃气调压间、燃油泵房、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的等级划分，必须符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的有关规定”，条文说明解释：“燃气中如天然气的主要成分为甲烷，与空气形成5%-15%浓度的混合气体时易着火爆炸。因而天然气调压间属于防爆建筑物”。条文说明上只明确天然气调压间属于防爆建筑物，没有明确燃气锅炉间为防爆建筑物。但条文说明明确不同环境的建筑物和构筑物内所选用的电机和电气设备，均应与各个不同环境相适应，可见燃气锅炉房的锅炉间的电气设备应根据生产特点和工艺区别对待，不需整体按照爆炸危险环境区域考虑。

3）根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014中9.3.16条规定“燃气锅炉房应选用防爆型的事故排风机”，条文说明解释机械通风方式保持锅炉房良好通风方式，使遗漏或挥发的可燃气体与空气混合气体的浓度不能达到其爆炸下线值的15%，即为1.25%，考虑排风机工作中可燃气体浓度可能达到爆炸极限值，为防止爆燃事故发生，规定采用防爆电机以保障安全。

从以上三条现行规范条文可以确定燃气锅炉房生产的火灾危险性为丁类，整体不需要按照爆炸危险环境进行电气设计。

2.2 设计要求

燃气壁挂炉用房的火灾危险性，燃气、防火规范均没有对燃气壁挂炉用房的火灾危险性予以明确，有些地方的消防部门、审图机构均要求非住宅类的燃气壁挂炉间需按照爆炸危险环境进行电气设计，从规范来看，燃气壁挂炉用房没有要求，住宅内燃气壁挂炉用房均没有按照爆炸危险环境设计，同理，非住宅类的燃气壁挂炉间也无需均按爆炸危险环境设计，这只是地方行政管理部门考虑公共建筑安全，提高了标准。

3 天然气采暖设施的配电设计

3.1 燃气壁挂炉

燃气壁挂炉采用电源频率50HZ，额定电压单相220V交流电源供电，电气设计要求如下：

1）燃气壁挂炉安装位置的侧方高于壁挂炉底部处设置专用防水电源插座。

2）应有可靠的电气接地。

3）供电回路设漏电保护，剩余动作电流值为30mA。

4）电源线采用铜材质，最小芯线截面不应小于2.5mm2。

5）室内温控器采用220V交流电源时，控制回路应与电源系统隔离。

6）燃气壁挂炉处应设天然气探测器，探测器设置在顶部，当探测到燃气泄漏时，联动可复位式燃气关断阀关闭，同时发出声音警报信号。

3.2 燃气锅炉房

燃气锅炉房多分为锅炉间和水处理间，由于设有燃气锅炉、循环泵、补水泵、软水装置等设备，一般设有配电间或配电室，采用电源频率50HZ，额定电压三相380V交流电源供电，电气设计要求如下：

1）区域性燃气锅炉房、重要建筑燃气锅炉房，用电负荷不低于二级，应按照两路电源供电。

2）应设专用接地线。

3）应设等电位联结。

4）锅炉供电回路设漏电保护，剩余动作电流值为30mA。

5）电源线采用铜材质，最小芯线截面应按设备额定功率确定。

6）应设置天然气探测器和感温探测器，探测器探测到燃气泄漏、火警时，联动可复位式燃气关断阀关闭，同时发出声音警报信号。

7）设置机械通风设施应选用防爆型的事故排风机，设施应设置导除静电的接地装置。

4 个人所见

4.1 防爆

根据燃气、防火相关现行规范，燃气锅炉房可不按爆炸危险环境电气设计，但《建筑设计防火规范》GB50016-2014中明确燃气锅炉房设置爆炸泄压设施，设置独立通风系统，设置防爆事故风机，设置导除静电的接地装置，可见规范采取了多项建筑防爆措施，由于时有燃气设施爆炸事故发生，燃气锅炉房锅炉间除应按照本文3.2电气设计外，应该提高设计标准，整体按照爆炸危险环境2区进行电气设计，要求如下：

1）锅炉间电气设备保护级别选用Ga、Gb或Gc级。

2）线缆应采用铜芯护套电线或穿金属管，金属管应设隔离密闭。

3）接地采用TN-S系统。

4）防雷按照第二类防雷建筑物设置。