燃气蒸汽锅炉项目的安全分析

许晓琳

（山西阳煤化工工程有限公司，山西 太原 030021）

0 引 言

当前我国全面加强生态环境保护，传统燃煤锅炉因污染严重，热效率低而成为重点治理对象。

我国工业生产中，北方冬季供暖等需大量用热，而短期内锅炉不会出现替代品。相对燃煤锅炉，燃气锅炉热效率好，节能环保。

因此，燃气锅炉越来越多的应用到工业生产及居民生活中。

本文主要对工业生产中的燃气蒸汽锅炉进行安全分析，提出安全设施设计建议，希望能推进燃气锅炉项目更好更安全的建设。

1 锅炉系统工艺流程

1.1 锅炉燃烧系统工艺

锅炉燃烧系统由天然气管道、燃烧系统、尾气净化系统和自动控制系统组成，其工艺流程为天然气输送到锅炉房，送入燃烧器。燃烧系统主要由燃烧器和锅炉炉膛构成，天然气燃烧后产生的高温烟气经辐射和对流换热后进入尾气净化系统，净化后的烟气经烟囱排出。

1.2 锅炉汽水系统工艺

锅炉给水系统中，给水借助给水泵送入省煤器，然后吸收尾部烟道中烟气的热量后进入汽包，再经过炉墙外的下降管、炉水循环泵到达水冷壁，锅炉给水在这一系列过程中吸收炉内高温烟气的热量，使部分水蒸发，形成汽水混合物向上返回汽包。

汽包内的汽水分离器将水和汽分离开，水回到汽包下部的水空间，而饱和蒸汽进入过热器，继续吸收烟气的热量成为合格的过热蒸汽，最后进入蒸汽管网。

1.3 工艺流程图

锅炉工艺流程图如图1 所示。

图1 锅炉工艺流程图Fig.1 Boiler process flow chart

2 主要危险化学品理化性能

燃气锅炉项目涉及可燃气体，其中天然气应用最为广泛，本文以天然气为燃料的燃气蒸汽锅炉为主要研究对象。天然气主要理化性能表见表1。

表1 天然气主要理化性能表Table 1 Main physical and chemical properties of natural gas

3 危险及有害因素分析

3.1 主要危险及有害物质辨识

燃气锅炉项目涉及可燃气体，其中天然气应用最为广泛，依据相关规范《危险化学品目录》（2015 版），天然气为危险化学品。天然气主要理化性质及危险特性汇总表见表2。

表2 天然气主要理化性质及危险特性汇总表Table 2 Summary of main physical and chemical properties and hazard characteristics of natural gas

3.2 危险、有害因素辨识

燃气锅炉项目中可能存在危险、有害因素。生产过程危险及有害因素分析汇总表见表3。

表3 生产过程危险及有害因素分析汇总表Table 3 Summary of analysis of hazardous and harmful factors in production

4 危险化学品泄漏后具备造成爆炸及火灾事故的条件和需要的时间

4.1 造成火灾爆炸的具备的条件

发生火灾爆炸需同时满足以下3 个条件。

（1） 可燃性气体浓度达到爆炸下限值，即达到爆炸极限范围内。

（2） 点火源。

（3） 助燃剂的存在。

4.2 造成火灾爆炸需要的时间

锅炉系统出现火灾爆炸事故的主要原因是燃气泄漏达到爆炸极限，并遇适当的激发能量。只要严格管理，杜绝各种火花和激发能量出现的条件和时间，就不易出现天然气浓度达到爆炸极限的情况，从而降低火灾爆炸的几率。

如不严格安全管理，锅炉因质量问题发生泄漏造成天然气挥发，达到爆炸极限，遇火源就会瞬时发生火灾爆炸事故。

5 安全设施设计

燃气锅炉安全设施设计从工艺角度分析，主要包括防泄漏设计，防火、防爆设计及防毒设计。

5.1 防泄漏设计

根据《石油化工可燃气体和有毒气检测报警设计标准》 （GB/T 50493-2019） 及工艺提供的潜在泄漏点位置设置可燃有毒气体探测器。

锅炉房应选用有效通风形式，有利于有毒有害气体的扩散及余热的排除。

设置必要的现场压力、温度及流量指示；设置必要的切断、调节阀及止回阀等；设置安全排放和泄压装置，严格按照工艺控制指标进行控制。按规范合理设置压力表及温度表等指示仪表，并且对重点参数设置报警和联锁，防止超温和超压导致的泄漏。

燃气管道的设计中尽量使用氩弧焊打底的焊接连接，以防燃气的泄漏。

燃气管道及附件严禁使用铸铁件，所有管道、阀门法兰及附件均密封良好，且需要经过焊缝检测及压力试验并合格。在设备和管道的排放口及采样处排放阀的设计中，需要通过加装盲板、丝堵、管帽及双阀等措施，减少泄漏的可能性。在生产过程中，对各密封点进行检查，防止有毒有害物的泄漏。

设备、管道的压力等级设计、选取、安装、试压等均严格执行国家、行业标准及规范要求，杜绝泄漏事故的发生。

根据管线、设备及附件的操作温度、压力、接触介质腐蚀性、冲击、承重等程度不同，严格按规范进行材质和密封材料选择，并留有一定的腐蚀裕度。

5.2 防火及防爆设计

锅炉房宜为独立建筑，避免与其他建筑设施互相影响，天然气管道系统应设计为密闭系统，并在主管上设置与锅炉房燃气报警装置联动的总切断阀，在阀后设压力表。

按规范合理设置压力表、温度表等指示仪表，并对重点参数设置报警、联锁，避免因系统超温超压而引发火灾爆炸事故。电气设备防爆等级不低于介质环境防爆等级要求，照明灯具和操作柱等全部采用防爆器具。

安全生产离不开企业的严格管理，在生产过程中应该严禁明火，规范安全生产制度，可在全厂范围内采取以下3 条安全措施。

（1） 在锅炉房的操作人员穿防静电的工作服装，要求使用不发生火花的操作工具。

（2） 装置内维修动火严格按程序和规程执行。

（3） 按要求配置灭火器，并定期检查。

5.3 防毒设计

防毒设计应做到以下2 点。

（1） 在装置及设施设可燃（有毒） 气体浓度检测报警系统。

（2） 操作人员配备防毒面罩，重点有毒有害岗位配备氧气呼吸器。

6 结 语

燃气蒸汽锅炉项目涉及天然气，在生产过程中需要对其进行安全设施设计，主要有防泄漏、防火、防爆、防毒设计，经过严格的防范措施设计后，能够加强项目安全系数，提高项目安全运行，为大量需热的行业及人民生活保驾护航。