《煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准》应用探讨

王 晶

(中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300120)

1 概 述

煤炭企业是国民经济发展的重要支撑。煤炭行业为发电行业、运输行业，提供了强大的能源保障。煤炭工业目前稳步推进煤炭基地建设，提高资源高效清洁利用水平。在这样的背景下，近年来，国家陆续发布了多个涉及煤炭领域暖通专业相关设计标准，其中《煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准》(GB/T 50466—2018)[1](以下简称《煤暖标》)对暖通专业的设计起到了非常重要的作用。规范涉及供暖、通风、除尘、空调、生活供热、井筒防冻、冷热源、室外供热管道等多个方面，全方位规定并制订了实施办法，指明了设计人在工作中的方向。

我国煤炭资料辽阔，各地域的煤质差别较大，各项目的基础条件也不同，出现了一项目一议的常见现象。这就造成了暖通专业设计人员在工作中对于规范的理解难免出现疑惑，不能合理地解决各规范间的融会贯通问题。

国内很多设计工作者针对现行规范提出了自己的理解和观点[2]，取得了不错的效果。作为专业设计人员，尤其作为独立行业的设计人员，希望的是本行业标准能够做出最详尽和全面的规定以指导工作。在具体工作中，《煤暖标》关于供暖热负荷的估算、通风机防爆与否的确定、除尘性能指标、输煤系统消防排烟等多处容易造成工作误区，因此本文结合《煤暖标》在应用中存在一些问题展开讨论。

2 规范应调整或完善的内容

2.1 《煤暖标》第2.1.6条第1款

原文：可行性研究和初步设计阶段可按建筑物体积热指标或面积热指标估算。

该条规定了供暖热负荷计算的基本原则，目前《煤炭工业矿井设计规范》(GB 50215—2015)[3](以下简称《矿规》)和《煤炭洗选工程设计规范》(GB 50359—2016)[4](以下简称《洗选规》)中均规定了供暖体积耗热量指标，笔者发现在实际工作中，该指标过大，以某选煤厂主厂房设计为例，初步设计阶段按照体积指标估算负荷1500kW，在施工图设计阶段实际负荷计算仅为300kW，即使再附加通风热负荷等也不足500kW。热负荷前期阶段估算过大，导致热源装机容量偏大，前些年的一些矿井燃煤锅炉房运行一部分容量即可满足供热需要。2013年《大气污染防治行动计划》执行后[5]，无法新建10t/h以下燃煤锅炉，甚至有的地方标准20t/h燃煤锅炉也不能新建，煤矿矿区供热一直是行业难题，热负荷计算偏大更加对热源的选择造成了不便。

在某偏远矿区项目中无法利用天然气，而当地峰谷电价优惠明显，按《矿规》和《洗选规》计算后，计算负荷超出了矿井主变压器容量，相应的暖通规范又没有一个合适的面积热指标供参考，只能利用现有的体积热指标，虽然设计人知道指标偏大，但又无合适的方式替换。不同于燃煤锅炉供热，无论采用空气源热泵、燃气锅炉、电锅炉还是余热回收，设备及运行成本均偏高，建议在现阶段供热形势下，在可研和初设阶段确定设备容量时，热负荷估算尽量准确。《煤暖标》亟需出台新的估算办法来替代一刀切的体积热指标法，建议《煤暖标》改版时，综合其他行业估算办法，提出具有行业特色的相对准确的估算指标[6]，并给出估算办法。

2.2 《煤暖标》第2.1.6条第3款

原文：每天连续使用2h以上排风时，应对补风进入的空间计算冷空气渗入耗热量。

对于热负荷计算时计算冷风渗透耗热量是毋庸置疑的，但严寒及寒冷地区，地下卸煤沟、翻车机房、输煤地道、转载点以及准备车间等设置通风除尘装置时，由于负压除尘风量较大，同时此类建筑物的通风要求也较高，在热平衡计算通风耗热量时，往往造成负荷较大的情况，在设计工作中难免引起争议，有时候存在滥用设备的情况发生，增加了工程造价。实际运行过程中在通风除尘时段只要达到不结冻的温度即可满足现场使用，《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》(DL/T 5035—2016)[7]中规定：冬季热风平衡计算时，通风除尘系统运行期间的室内温度可按5℃计算；按照维持室内温度5℃校核散热器供暖系统的热补偿能力，不足部分设置热风供暖系统进行补偿。笔者认为此规定对于上述场所进行热平衡计算时，起到了平衡的作用，满足了使用工况，不增加工程造价也明确了设计人员的工作方向。

建议后期改版时，增加关于通风热补偿的要求，冬季设有通风除尘的场所，可考虑只满足5℃校核室内供暖系统。

2.3 《煤暖标》第3.1.4条

原文：排除含有易燃、易爆物质气体的风机，应选用防爆产品。

该条在执行过程中，理解不一，有的观点认为关于运煤的项目均有少量瓦斯，属于易燃易爆物质，均应采用防爆产品。《选煤厂安全规程》(AQ 1010—2005)[8](以下简称《规程》)中规定：煤仓和原煤准备、干选、干燥车间等煤尘比较集中的地点电气设备必须防爆或采取防爆措施。《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)[9](以下简称《工规》)中规定：排除、输送或处理有甲、乙类物质，其浓度为爆炸下限的10%及以上时以及排除、输送或处理含有燃烧或爆炸危险的粉尘、纤维等物质，其含尘浓度为其爆炸下限的25%及以上时应采用防爆型设备。此条在实际工作中，选煤专业执行《选煤厂安全规程》在原煤阶段一般采取防爆措施，而在洗选后(水洗)的系统往往不再采取防爆措施，说明《规程》中已经将洗选后的系统认定为无爆炸危险区域。而煤炭行业是一个特殊的行业，输送的物料均含瓦斯(烷)和粉尘，瓦斯属于甲类物质，粉尘属于有爆炸危险的物质，《工规》中设置防爆措施对于瓦斯和粉尘均对含量做出了规定，在实际工作中又很难得到准确的含量，造成做法不一又各有道理，笔者认为在洗后的输煤系统中煤尘含量已经大幅度降低，对于瓦斯矿井有害气体含量也很低，电气设备可不采取防爆措施。实际工作中洗后低瓦斯来煤，风机未采取防爆措施的项目基本运行正常。

建议《煤暖标》这一条综合《规程》及《工规》的要求做出修改：①瓦斯矿井来煤时，煤仓和原煤准备、干选、干燥车间等煤尘比较集中的地点电气设备应选用防爆产品；②高瓦斯及瓦斯突出矿井来煤时，输煤系统电气设备均采用防爆产品；③其他场所排除含有易燃、易爆物质气体的风机，应选用防爆产品。

2.4 《煤暖标》第6.0.2条第1款

原文：立井与斜井应取当地历年极端最低气温平均值。

该条规定了井筒空气加热室室外空气计算温度的取值。井筒防冻是煤炭行业暖通专业最具特色的工程设计[10]，在最新2015版《工规》中也首次在国家标准中纳入了井筒保温的相关条款。因此《煤暖标》作为行业标准应将设计原则规定得尽量详尽，以指导设计。目前历年极端最低气温平均值最近资料为《工规》附录，但这个资料涉及地区偏少，而《中国建筑热环境分析专用气象数据集》又无此数据，大部分情况设计人需要查阅1979年编制的《暖通空调气象资料集》，笔者通过对比发现，《暖通空调气象资料集》与《工规》误差一般为3～4℃，目前燃煤锅炉在煤矿使用受限，供热受到了很大的限制，为了使最具行业特色的井筒防冻设计负荷计算更加准确，笔者建议规范增加关于历年极端最低气温平均值的附录作为设计依据。

2.5 《煤暖标》第3.2.1条

原文：对散发粉尘的生产设备或生产环节应采取防尘、喷雾降尘或机械除尘措施。

该条为《煤暖标》关于除尘设置的原则，在除尘方面，《煤暖标》一笔带过，笔者认为过于简洁，除尘是输煤系统设计中非常重要的一项设计，早些年煤炭行业的粗放管理导致了很多转载运输环节未设置除尘，随着近几年全国及各地大气污染物排放要求越来越严，除尘已经是输煤系统必不可少的设计之一[11]，规范给出明确的规定不仅有利于本行业的发展，对于火力发电厂、煤化工等等用煤企业的输煤系统设计也有一定的参考意义。笔者参与的一项煤化工输煤系统设计中[12]，前期按煤矿一般要求设计，在除尘设计时参考《规程》室内污染物浓度按10mg/m3设计，在后期工作中发现，这一指标早已不满足国家现行的标准。《煤炭工业环境保护设计规范》(GB 50821—2012)[13]中指出：粉尘相关指标应符合《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426—2006)[14]的有关规定，而《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426—2006)中关于室内粉尘浓度规定不清，且排气筒的外排及高度等相关指标早已不满足实际使用需要。

建议《煤暖标》除尘章节做出以下调整：

1)建议修改为：输煤系统在卸料、输送、贮存、破碎和筛分作业时产生的粉尘，应根据粉尘性质及作业条件采用密闭防尘、防尘屏障、喷洒抑尘剂、惯性降尘、喷雾抑尘和除尘器除尘等方式进行防尘、降尘、抑尘和除尘；输煤系统的设备、物料转运点管道、导料槽和带式输送机应有密闭、防尘和防止撒落煤的措施。

2)补充工作场所的煤尘浓度要求，补充关于排气筒高度及有组织排放的要求。

3)补充输煤系统防尘、降尘、抑尘、除尘、清扫以及粉尘监控方面内容。建议有条件的情况下出台关于煤尘防治专业规范。

2.6 《煤暖标》3.1.8条

原文：防烟、排烟设计应按现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB 50016)执行。

输煤系统的转载点、原煤准备车间、输煤地道、原煤带式输送机栈桥等均为丙类生产建筑，煤炭属于可燃物质，按照《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014(2018版))[15](以下简称《建规》)的要求是需要考虑排烟设施的，笔者参与的大部分此类项目均未考虑排烟设施，原因是煤矿地面生产系统有其工艺以及建筑的特殊性，煤虽为可燃物质，但煤不是易燃物质，其燃烧特点是焖燃而不是轰燃，火灾发生时起火速度较慢，加上带式输送机、密封条一般为难燃材料，受煤坑、输煤地道等建筑物通风量也比较大，气流顺畅，在国内大部分矿井选煤厂的工作经验表明，此类建筑物火灾危险性较低。但笔者近年来发现此类建筑在部分工作中业主提出了排烟要求，也有个别设计单位为输煤地下建筑物统统设计了排烟设施，因规范规定，做排烟好像也有其道理，设计人在工作时经常产生困惑。

根据国务院 《打赢蓝天保卫战三年行动计划》和生态环境部的要求，煤矿、电力企业的煤炭储存几乎已经没有露天或者半露天堆放型式，全部为封闭式储存，因此近些年国家建造了大量的室内储煤场，原煤储煤场为丙类建筑，占地面积一般均超过1000m2，工作中也发现有部分设计人员在封闭式储煤场设计中设置了机械排烟，笔者认为此类建筑不必按《建规》要求设置排烟设施，原因如下：室内储煤场具有完善的自然通风系统，煤自然时，烟气可以随着自然通风的气流组织顺利排至室外；同时室内储煤场设有消防炮，安全出口不少于2个，周围设有环形消防车道；室内储煤场为大空间场所，屋顶下部的空间形成自然蓄烟层，并且运行人员很少，发生火灾时，可以保证人员安全疏散。

《建规》总则中指出，当有专门的行业标准时，宜从其规定。《煤炭矿井设计防火规范》未对防排烟做出任何说明，而《煤炭洗选工程设计防火规范》又迟迟未发布，针对行业建筑的特殊性，《煤暖标》作为煤炭行业暖通设计标准，应该对防排烟做出明确的规定。

建议该条修改为：选煤厂受煤坑、地道、封闭式储煤场等各生产建筑不考虑排烟设施，其防烟及其他场所的防烟、排烟设计应按现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016)执行。

3 结 语

《煤暖标》对煤炭行业暖通设计起到了指导作用，为了使《煤暖标》更具权威性和实用性，使煤炭行业暖通专业实现精细化、专业化、可实施化管理，笔者提出了以下几点关于修订及下一步增补的方向，为广大专家学者及专业设计人员提供参考。

1)《煤暖标》应明确可研和初设阶段的估算指标，调整《矿规》和《洗选规》中的体积热指标，提出更加准确、合理的估算办法。

2)《煤暖标》应明确对于有通风除尘装置时，热平衡计算温度，建议明确为5℃。

3)《煤暖标》应进一步明确关于通风机防爆的规定，建议以输送物料为原煤、洗后煤、高瓦斯和瓦斯突出矿井区分。

4)《煤暖标》应增加关于历年极端最低气温平均值的参考数据。

5)《煤暖标》应针对输煤系统在卸料、输送、贮存、破碎和筛分作业时产生的粉尘做出明确规定，充实关于除尘章节的条文。

6)《煤暖标》应明确关于输煤系统消防的规定，建议增加对于输煤系统不设排烟设施的规定，有必要时可请消防专家会审确定原则。