浅谈水泥厂重油处理系统中锅炉房的设计

　　在沙特等中东地区建设水泥生产线，一般都使用重油作为燃料。我有幸参与沙特NCC6000t/d、NCC3000t/d、NRCC6000t/d，约旦AMCP6000t/d等水泥生产线重油处理系统的设计，下面我将通过对以上重油处理系统的研究分析谈一谈系统中锅炉房的设计。

　　重油处理系统分为三个部分：首先是卸油区和储油罐，将油罐车上的重油卸到储油罐中、在需要用重油的时候将重油从储油罐卸出通过低压泵送至锅炉房，这一部分一般都布置在离主生产线和生活区较远的专门区域；其次是锅炉房系统，这一部分一般布置在离窑比较靠近的区域，以上几个工程都布置在生料均化库旁边，这个系统是整个重油处理系统中最重要、最关键的环节，下面将专门探讨；最后是窑头和分解炉的燃烧器，经过锅炉房处理过的重油分别输送到回转窑燃烧器和分解炉燃烧器中，这一部分都布置在窑头平面和预热器框架上。

　　1、锅炉房的工艺布置
　　机房的尺寸首先要满足机组本身的要求，应留出维护空间，安装两台以上机组时维护空间可以共用。
锅炉上最高操作点到屋面梁底的净距不应小于2.0米，锅炉前净距不宜小于3.0米，锅炉侧面和后面的通道净距不应小于1.2米。
油泵和水泵之间通道的有效宽度不小于1.0米，水处理设备与墙间的净距不应小于0.8米，其余辅助设备前的通道宽度不应小于1.2米。

　　2、锅炉房的土建设计
　　① 锅炉房围护结构应具有一定的抗爆性能及合理的泄爆能力，在锅炉房发生爆炸事故时可以控制爆炸冲击波的方向，避免造成更大的危害。
　　② 锅炉房本身的安全通道及出口，尽可能设计的简捷、明了,直接通至室外,便于锅炉房内人员的安全撤离。
　　③ 各类功能房间,如补充罐、油泵房、日用油箱间、锅炉间等应分别设置，并且其围护结构应该满足防火要求。
　　④ 锅炉房大门的开向、大小要结合安全和设备搬运考虑，其位置能满足在锅炉前换管和清扫的操作要求；单层布置的锅炉房出入口不少于两个，出入口上方设置宽度不小于1.0米的不燃烧体防火挑檐。
　　⑤ 锅炉房外墙开窗面积应满足Ⅴ级采光等级，至少为锅炉房占地面积的10%，并以0.05-0.22校核泄压面积；锅炉房中作为泄压面积的轻质屋盖和轻质墙体的重量不应超过120kg/m²。

　　3、锅炉房的管道设计
　　① 计算油管的直径：d=18.8(Q/V)1/2mm或d=18.8(G/V.r)1/2mm
　　Q——管道内重油的容积流量，m³/h；
　　G——管道内重油的重量流量，㎏/h；
　　V——管道内重油的流速，m/s；
　　r——重油的密度，kg/m³；
　　② 输油管道应采用无缝钢管或不锈钢管焊接，特殊的地方也可以用法兰连接；油管附件不得采用铸铁件、螺旋焊缝钢管制作；填料、密封件等应选择耐油耐温的材料。
　　③ 输油管道应采用≥3‰的坡度顺坡敷设，管道的设计流速不应超过1.0m/s。
　　④ 在油罐液位下的各种连接管线上，靠近油罐的第一个阀门应选用不锈钢密封球阀；每台锅炉的供油干管上,应装设关闭阀和快速切断阀；当设置2台或2台以上锅炉时,尚应在每台锅炉的回油干管上装设止回阀。
　　⑤ 应避免输油管道形成集气弯和积污弯，在管道的最高点设置放气阀，在管道的最低点设置排污阀。
　　⑥ 安装在储油罐和日用油箱顶部的通气管管径应≥DN50㎜，并需接至室外，其排气口应避开有火星散发的部位，并应高出屋面1.0m，与门窗之间的距离不应小于3.5m；通气管上应设置阻火器或呼吸阀，其末端管口应垂直面向地面，以防雨水从管口流入。

　　4、锅炉房的通风系统设计
　　燃油锅炉房应设计平时及事故通风系统：平时通风系统送风量应为锅炉房必要通风换气量与锅炉燃烧空气量的总和,其中油泵房、日用油箱间为5 次/ 小时，锅炉房为10 次/ 小时。锅炉燃烧空气量应考虑大气压力的影响,按照如下公式换算:
　　L =L1×P1/P0
　　L —锅炉所需燃烧空气量(m3/ h)
　　L1 —锅炉理论计算所需燃烧空气量(m3/ h)
　　P1 —锅炉房所在地点大气压力(kPa)
　　P0 —锅炉房所在地点大气压力(kPa)
　　排风量应为锅炉房必要通风换气量。

　　事故通风系统通风量可按照该空间的20次/小时设计；且事故排风系统的送、排风口的设置位置应按照可燃气体的性质来确定,保证可燃气体能够顺利、彻底的排除，燃油系统的排风口应按照上部排风量为2/3 、下部排风量为1/3 的方式来设计。

　　锅炉房的烟道、烟囱一般选用≥4.0mm的普通钢板制作，焊接连接。烟气的流速控制在3.0-4.0m/s，烟囱出口的烟气流速在最小负荷时不能＜2.5-3.0m/s，以免冷空气倒灌，8m以内的烟道直接按锅炉排烟口尺寸确定，每延长1m，截面应增加5%，直至100%。共用烟道截面取各支烟道之和的1.2倍，各支烟道必须采取插入方式与共用烟道连接。

　　烟囱高度h按式h＝0.6L＋1.2N(m)估算，式中，L为水平烟道的总长度；N为水平烟道的局部阻力个数。如90°弯头等。当水平烟道的总长度>20m，90°弯头超过4个时，应作烟道阻力计算，校核是否假设引风机；或者向锅炉制造商提供背压值，使其配置合适的鼓风机。

　　钢板烟道应配置足够的加强肋，以保证强度和刚度。烟道应地上布置，水平烟道宜有3‰的向上坡度，并在适当位置设清扫入口和防爆门。入口尺寸为0.4m宽和0.5m高；防爆门位置应有利于泄压。当爆炸气体有可能危及人员安全时，防爆门上应装导向泄压管。锅炉出口处的水平烟道应设≧DN25凝结水排放管，并有不小于0.5m的水封。烟囱和烟道连接处应设置沉降缝。烟囱应有低于水平烟道入口底部0.5～1.0m的积灰坑；烟道、烟囱穿墙板处和法兰面上应垫石棉等软质耐热材料。

　　穿越屋面的烟囱应在囱壁焊接挡水罩。烟囱出口应高出屋顶2.0m；或距冷却塔水平距离12m以上，或高出冷却塔塔顶2.0m以上。烟囱应设置可靠的牵引拉绳，沿圆周等弧度布置3～4根。烟囱口应设置防风帽和避雷针。

　　烟道及烟囱内外除锈，再涂耐高温黑漆。烟道、室内烟囱部分按350～400℃工作温度选取保温材料，保温厚度50mm，可用硅酸铝棉、玻璃棉、矿棉等，外包玻纤布，用铝箔、镀锌钢板保护，接口处施以树脂等密封材料；也可以涂以稀土保温材料，外刷防水剂。烟囱的室外部分应防水。

　　烟道周围宜按400℃设计防火隔离区。烟道0.5m以内不允许有可燃物，绝不允许从油库房及有易燃气体的房间中穿过。排气口水平距离6.0m以内不允许堆放易燃品。

　　5、锅炉房的自控系统设计
　　① 在燃油锅炉房的锅炉间内的所有设备,均应设计为防爆型,防止在发生燃油泄露时,由于设备打火而引起火灾爆炸事故。
　　② 在燃油锅炉房可能有可燃气体存在的场所,应设有防止产生静电的措施。
　　③ 在燃油锅炉房的油泵房、日用油箱间、锅炉等位置应设计可燃气体浓度报警装置及火灾报警装置，可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸低限的20% 设置报警点；其控制过程如下:

　　a. 燃油锅炉房火灾排烟系统
　　b. 燃油锅炉房火事故排风系统

　　6、锅炉房的消防设计
　　燃油锅炉房内,均应设置灭火器,可采用手提式干粉灭火器或二氧化碳灭火器。灭火级别按B 类中危险级,并保证灭火器最大保护距离能覆盖室内任何部位。

　　鉴于燃油锅炉房的火灾和爆炸危险性，燃油锅炉房还应设置水喷雾灭火系统，由于水喷雾灭火系统是局部应用系统，作用面积应取被保护对象的外表面尺寸，设计中可按锅炉产品样本提供的外形尺寸取值。水喷雾灭火系统应设置自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。