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1、燃气直燃机与无压热水锅炉机房设计中的有关问题1 前言近些年来，直燃机与燃气无压热水锅炉在空调工程中应用越来越多。但是，直燃机与燃气无压热水锅炉的机房设计，一直没有强制性的国家设计规范。只能参照国家的建筑设计防火规范、高层民用建筑设计防火规范以及其他一些规范，基本处于探讨阶段。在机房设计中，许多看法和做法都不尽相冈。在实际工程中，许多潜在隐患仍比较严重，应该引起足够重视。 本文首先对直燃机与燃气无压热水锅炉的机房进行分析定位是有燃气爆炸危险的特殊厂房，接着阐述机房设置泄压设施的必要性和完善防爆措施的重要性，提出机房设计选择位置的排列顺序，强调机房不宜布置在高层建筑里的地下二层。希望促进直燃机与燃
2、气无压热水锅炉更好地发展。2 机房的定位对以燃气为燃料的直燃机与无压热水锅炉的机房定位，它是机房设计的前提，设计的基础。本文从直燃机、燃气无压热水锅炉本体和机房使用情况进行分析和讨论。2.1直燃机与燃气无压热水锅炉本体爆炸可能性很小直燃机与燃气无压热水锅炉都是普通燃气大型设备，不受劳动部锅炉压力容器安全监督，只受当地公安消防部门管理。生产介质是热水，最高温度也仅是95，通常又是无压、负压或真空运行。在直燃机与燃气无压热水锅炉本体里，少量压力不高的燃气，在密闭的管道内流动，于燃烧器出口处燃烧，所以本体爆炸可能性很小。本体里的燃气燃烧室又为充水的水冷壁（受热水管、管排）所包围，更有利吸热降温。当然
3、这也不是绝对的，实际上就连小小的家庭住宅使用的燃气灶具和燃气热水器还有不少爆炸实例呢！2.2 直燃机与燃气无压热水锅炉机房是有燃气爆炸危险的特殊厂房首先必须强调指出，燃气是极具爆炸危险的气体，爆炸下限很低（4），直燃机与燃气无压锅炉是连续耗气量比较大的大型公共燃气设备（不同于小小的家庭住宅使用的燃气灶具和燃气热水器），其燃气管道、控制仪表、阀门和各种配件都比较多，致使燃气泄露可能性相当大，叠加泄漏量比较多。如果机房里突然发生燃气管道破裂或仪表阀门和配件等损坏的严重事故，燃气泄漏就会非常严重，致使瞬间爆炸下限4，这时如果事故通风换气设备发生故障，又遇上明火，机房就可能发生爆炸。退一步讲，就算不发
4、生严重事故（实际上很难完全排除），哪怕平时细微缓慢的燃气泄漏，若通风换气不正常，不能及时排除或稀释时，也会越集越多，逐渐达到爆炸下限4，再遇上明火，机房也可能爆炸。所以把直燃机与燃气无压热水锅炉机房定位为有爆炸危险的特殊厂房是合适的，不是耸人听闻！3 机房设置泄压设施的必要性3.1机房设置泄压设施的必要性关于直燃机与燃气无压热水锅炉的机房设计，现在有一种观点认为：“直燃机与燃气无压热水锅炉机房的生产类别不属于有爆炸危险的甲、乙类厂房，而是属于丁类厂房，不应考虑泄压设施。”本文有些粗浅的不同看法，下面从六个方面加以阐述：（1）建筑设计防火规范第3.4.2条规定“有爆炸危险的甲、乙类厂房，应设置必
5、要的泄压设施”。这里划定厂房类别是次要的，而强调爆炸危险才是关键。具有爆炸危险的甲乙类厂房，设置必要的泄压设施，这是肯定的；而基本没有爆炸危险的甲、乙类厂房，例如建筑设计防火规范附录三中，列举的金属钾、钠的加工厂，极具可能局部剧烈燃烧，而不易引发激烈爆炸，就不一定要求泄压设施。但是具有爆炸危险的生产厂房，例如直燃机与燃气无压热水锅炉机房，就应该设置必要的泄压设施，这样，对不同爆炸危险的厂房区别对待，才是合理的。建筑设计防火规范第3.2.1条规定“利用气体作为燃料或将气体进行燃烧作其他用的各种生产”属于丁类厂房。这里仅从生产情况来分类，完全没有涉及爆炸危险性。如果置爆炸危险于不顾，简单地把具有爆
6、炸危险的直燃机与燃气无压热水锅炉机房划为丁类，片面强调“不属于甲、乙类厂房，也就无泄压要求”这是不恰当的。（2）建筑设计防火规范第3.2.1条还指出“使用或生产爆炸下限10的气体”的厂房划属甲类，“使用或生产爆炸下限10%的气体”的厂房划属乙类，这是划分厂房类别的必要条件，但还不完全是决定条件，决定条件还有燃气量、泄漏量、加工使用情况和爆炸危险程度等诸多因素。这些在建筑设计防火规范附录三中有些具体说明，例如把天然气的净化厂房、压缩机室和鼓风机室等，同时具备必要条件和决定条件的厂房无可争议地划属甲类；而把仅有必要条件（燃气爆炸下限为4），不太具有决定条件的直燃机与燃气无压热水锅炉机房，没有划属甲
7、类，这样不相提并论，而是区别对待是合理的。（3）过去一段时间，曾泛指“燃煤锅炉间属于丁类生产厂房，燃气调压站属甲类生产厂房”，没有涉及燃气的直燃机与无压热水锅炉机房属于哪类生产厂房？本文认为把直燃机与无压热水锅炉机房定位为不是通常泛指的甲、乙类厂房，也不是一般泛指的丁类厂房，而是具有爆炸危险的特殊厂房，比较合理。 （4）直到近来，在建筑设计防火规范修改版的附录三中，还是泛指锅炉间划属丁类，一点没有涉及锅炉运行的压力和温度、燃料种类和性质、燃烧状况和爆炸危险性等重要因素，这样不恰当，不能作为把直燃机与无压热水锅炉机房划属丁类厂房的有力参照标准。（5）强调加工高温高压的燃气，一旦泄露喷出，就会剧烈
8、起火或爆炸，这是非常必要的，同时不能忽视输送或使用中压或低压的燃气，同样会泄漏达到爆炸浓度，而引发火灾或爆炸。这里尽管燃气加工工艺与燃气输送使用情况不同，存在爆炸危险性是相同的，仅仅有爆炸危险程度的不同。（6）小小的家庭住宅使用的燃气灶具和燃气热水器都是燃气设备，都具有爆炸危险性，在日常生活中发生爆炸的事例，也屡见不鲜，这也证明了直燃机与燃气无压热水锅炉机房存在爆炸危险性。按推理，使用燃气灶具和燃气热水器的场所（房间），也应有泄压设施和防爆措施，只是由于耗气量小，泄漏量少和爆炸危险性小，完全不能与有爆炸危险的甲、乙类厂房相比，也不能与有相当爆炸危险的直燃机与燃气无压热水锅炉机房相比。事实上，家
9、家户户都非常重视燃气灶具和燃气热水器的使用安全，其使用场所（房间）都是自通风良好（或有机械通风）和有一定泄压设施（如*近外窗或使用空间比较大），都是比较安全的。总之，直燃机与燃气无压热水锅炉机房是具有爆炸危险的特殊厂房，应该有一定的泄压设施。3、2泄压面积的确定（1）不能套用泄压面积与厂房体积比值0.050.22（m/m）建筑设计防火规范第3.4.2条规定“有爆炸危险的甲、乙类厂房，应设置必要的泄压设施。”第3.4.3条规定“泄压面积与厂房体积的比值，宜采用0.050.22（m/m）。”这是明确为有爆炸危险的甲、乙类厂房而规定的，不包括有爆炸危险的直燃机与燃气无压热水锅炉机房，确定直燃机与燃气
10、无压热水锅炉机房泄压面积，不能套用0.050.22（m/m）。（2）合理确定泄压面积确定泄压面积是个理论问题，更是实际工程问题。本文认为直燃机与燃气无压热水锅炉机房有爆炸危险，既然有爆炸危险，就应该有一定的泄压设施，这是不容质疑的；至于泄压设施的型式、泄压面积的大小等是可以根据具体工程的实际情况确定。表1列举了几种不同厂房（房间）爆炸危险及泄压面积比较，力图说明不同厂房有不同爆炸危险情况，厂房（房间）位置就该不同，泄压设施（泄压面积比）就该不同。在表1中着重列出燃气直燃机与燃气无压热水锅炉机房是为强调显示不能飚升为有爆炸危险的甲、乙类厂房（泄压面积比高达0.050.22），也不能陡降成家庭燃气
11、灶具及燃气热水器房间（仅仅注意防爆，泄压，没有具体要求）。在表1中同时并列燃气有压锅炉房和直燃机与燃气无压热水锅炉机房，只是更明确两者的区别，不要把燃气有压锅炉和燃气无压热水锅炉混为一谈，以尽量做到宽严得当。这里提出设置泄压设施（确定泄压面积）的原则是“有效实用、经济合理。”本文参照有关规定和实际情况，建议直燃机与燃气无压热水锅炉机房的泄压设施的泄压面积比为0.010.03（m/m）。不同厂房（房间）爆炸危险及泄压面积比较 表1 厂房类别 （房间名称）比较项目 有爆炸危险的甲、乙类厂房 燃气有压锅炉房 直燃机与燃气无压热水锅炉机房 家庭燃气灶具及燃气热水器房间爆炸危险等级 强级、中级 中级、轻
12、级 轻级 弱级爆炸危险情况 高温高压状态，厂房及其设备爆炸危险极大 泄漏燃气厂房有爆炸危险，有压锅炉有爆炸危险 泄漏燃气厂房有爆炸危险，无压锅炉少爆炸危险 爆炸危险很小泄压设施(m/ m)(泄压面积比) 0.050.22 0.030.05 0.010.03 注意防爆，泄压没有具体要求厂房（房间）位置 分开独立建筑严禁在高层建筑内。（严禁明火） 不允许在高层建筑内，（在内时有许多限制条件）（厂房内严禁明火） 允许在高层建筑内（厂房内禁止明火） 允许在高层建筑内注：1、爆炸危险等级的划分，参考美国和日本有关资料；2、泄压面积比=泄压面积与厂房体积的比值(m/ m)；3、泄压面积比值，参照有关规定和
13、实际情况确定，仅供参考。4.机房设置防爆措施的重要性直燃机与燃气无压热水锅炉机房有爆炸危险，更显出机房设置防爆措施的重要性，本文引用参考文献1的有关条款。（1）首先应使产生爆炸的两个条件不要同时出现（泄漏燃气不在爆炸浓度内，不具有能点燃爆炸混合物的火花或高温），爆炸就不会发生。（2）从燃气输送系统的工艺设计与安装质量上采取措施，减少燃气泄漏。（3）加强通风换气，在正常工作情况下，换气不小于6次/时，事故情况下的换气不小于12次/时。（4）对容易形成爆炸混合物的地点上方，设置燃气自动检测报警设备，不得少于2处，当爆炸混合物到达燃气爆炸浓度下限值的1/5时，发出警报，同时自动关闭燃气总管上的快速切
14、断阀，并连续开启事故通风机，关闭相应电磁阀。（5）机房尽可能采取露天敞开式布置。（6）对机房内机组的电气控制设备、溶液泵、照明和通风设备等均应采用防爆型，防止产生火花和电孤，并采取措施避免有高温表面出现。（7）将机房内与主机配套的冷水泵、冷却水泵、热水循环泵等设备，以防火墙分隔开，防止在机房内爆炸危险的电机产生火花。（8）对机房的金属设备，金属管道和金属风管等要作好接地；设在高层建筑顶层机房，应采取防雷击措施。关于机房设置防爆措施的重要性，这里指出两点注意事项：（1）在强调防爆措施的同时，必须切实加强泄压设施的建设诚然，关于直燃机与燃气无压热水锅炉机房的设计，面对燃气的爆炸危险，采取以人为本、
15、以防为主的积极地防止爆炸措施，“防患于未然”是正确和重要的，但是，机房内的燃气泄漏和爆炸危险是客观存在的，只是随着防爆措施的完备而减小，绝不会完全消失。机房即使一段时间没有爆炸事故发生，也不能证明以后就不会发生爆炸事故。一旦泄漏燃气发生爆炸事故，就应该有泄压设施等，以把爆炸事故的破坏损失和危害程度降低至最低，不能以“只规定泄压面积，并不能保证爆炸厂房的安全”为借口，就把泄压设施（泄压面积）摒弃。必须强调指出，机房设置泄压设施和防爆措施同等重要，二者缺一不可，相辅相成。当前情况是有以“防爆措施替代泄压设施”的倾向，以及忽略，取消泄压设施的现象，值得关注。（2）加强泄压设施和防爆措施的维护管理加强
16、泄压设施和防爆措施的维护管理工作，使之经常处于完好状态，真正做到平时情况正常起到防爆作用，一旦爆炸发生时发挥降低事故危害作用。2002年西安制冷学会组织专家对西安部分直燃机与燃气无压热水锅炉机房进行实地调查，调查结果表明，对机房泄压设施和防爆进行正常维护管理，能够保证正常状态正常工作的仅占1/4，而绝大部分（3/4）没有维护管理，处于隐患状态。诸如在机房内泄压面积处堆积着笨重的物品，或布置着控制台、办公桌；现场实测机房泄漏燃气浓度，有一半在1%左右（达到燃气爆炸浓度下限值的1/5），尚未发出报警；在机房内发现使用一般电炉的，还有的有丢弃的香烟头特别发现一些机房内的重要的燃气自动检测报警设备，从来没有维护
