摘要：燃气锅炉是一种以燃气为能源的清洁锅炉，绿色环保、安全节能。电气设计是燃气锅炉房设计的重要组成部分，其设计的合理性对燃气锅炉房的实际性能有着重要的影响。本文结合工程实际，对燃气锅炉房的电气设计进行探讨，希望能为相关工作人员提供一定的参考。
关键词：燃气锅炉；电气设计；锅炉房
随着我国环境污染问题的加剧，清洁能源的高效利用受到广泛关注。工业燃煤锅炉是能源消耗的重要设备，也是大气污染的重要来源。用清洁能源替代高污染煤炭已成为当前我国工业领域锅炉系统改造的重点。在此背景下，燃气锅炉得到快速发展，各类改造和新建项目不断增加。与燃煤锅炉相比，燃气锅炉的应用受到很多条件的限制，在我国的推广应用还不是很广泛。本文结合工程实践，对燃气锅炉房的电气设计问题进行探讨，为燃气锅炉的推广应用提供参考。
燃气锅炉房的电气设计一般包括供电设计、配电系统电路设计、火灾报警设计、照明设计等，本文主要讨论其供电设计、火灾报警设计和照明设计。
1、燃气锅炉房供电设计
1.1燃气锅炉房变压器数量和容量的选择
燃气锅炉房的主要电气设备有燃气锅炉、循环水泵、供水泵、鼓风机等，这些电气设备的容量一般是根据燃气锅炉的容量来配置的。根据燃气锅炉的容量，其供电设计一般有两种选择：一是专用变配电站，为燃气锅炉房内的电气设备供电。当燃气锅炉容量较大时，一般采用专用变配电站；另一种是利用公共变电站供电。这种供电设计通常用于燃气锅炉容量较小的情况。
无论采用专用变压器还是公用变压器向燃气锅炉房供电，其容量必须满足燃气锅炉房总负荷要求，并留有10%~20%的余量，以确定电力的稳定性供应。另外，考虑到燃气锅炉运行的连续性、稳定性和安全性锅炉钢结构，应采用双电源设计。备用电源的设计应至少满足燃气锅炉房总电力负荷的60%。
1.2变电站、配电站低压配电柜的配电开关及线路要求
变电站、配电站低压配电柜的设计对于供电的安全稳定至关重要。配电柜设计时应充分考虑电气开关及接线与燃气锅炉房整体用电负荷的匹配。电气元件的选择要适当，接线时要考虑实际要求和性价比。以两台20t燃气锅炉为例，设计变配电所在的低压配电柜时，应设计两条配电线路，每条线路应安装1台800A低压断路器；接线应采用N线和PE线 标准五芯电缆采用封闭母线槽敷设。线路进入燃气锅炉房后，不同的电气设备（如风机、水泵等）均设有独立的就地控制箱。功率较大的电气设备应设计单独的供电线路。
2、燃气锅炉房电路设计
燃气锅炉房的电路设计主要包括电源电路设计和控制电路设计。
2.1燃气锅炉房电源线路设计
燃气锅炉房的电源线路设计主要是低压出线柜到各种用电设备（如鼓风机、循环泵、给水泵、锅炉燃烧器等）的线路连接。通常，出线柜与用电设备之间的线路连接采用四芯电缆。线路敷设可采用管道埋地、沟渠敷设、电缆桥架敷设等方式。例如，大负荷线路适合沟渠敷设、埋地管道等。桥梁适用于中小型负载线路。
2.2燃气锅炉房控制电路设计
控制电路的设计主要是电气设备就地控制箱到远程集中控制柜的控制和联锁电路。敷设方法一般是穿过管道直埋或直接到电力线沟或桥上。需要注意的是，当控制电路和功率电路处于同一线槽或地沟内时，应采取必要的隔离措施，防止功率电路的热量对控制电路产生干扰。
3、燃气锅炉房控制柜布局设计
燃气锅炉房的锅炉房是爆炸危险场所。因此，燃气锅炉电气控制系统应设有独立的控制室。锅炉控制柜、风机水泵控制柜、自动化控制柜宜布置在集中控制室。对于燃气锅炉改造工程，如因条件无法对各种电气控制柜设置独立的控制室，也应布置在非爆炸危险区域，并设置隔离和防护措施。大容量燃气锅炉电气控制室内，电气柜应按相关设计规范离墙安装。柜体应设计为前后双门，前面操作，后面维护。柜体背面距墙距离不小于1m，正面操作距离不小于1.5m。
4、防雷及接地系统设计
4.1 防雷
2区爆炸性危险环境中的建筑为II类防雷建筑，其他建筑设计为III类防雷建筑。
防雷建筑物按照GB50057-2010的规定，采取防止直接雷击、雷电感应（包括静电感应和电磁感应）、雷电波侵入的措施。电气设备受到大气过电压和内部过电压的保护。配电室采取防止直接雷击和雷电波侵入的措施。主厂房屋顶安装避雷带，气体分散管道上安装避雷针，防止直接雷击。
4.2 接地
低压配电系统的接地形式采用TN-S接地系统，充分利用建筑结构（包括基础）中的钢筋或钢结构等天然金属体作为防雷装置（接闪器、下导体、接地装置）。当基础有防水层时，应增设接地装置。
5、灯光设计
锅炉房属2区爆炸危险场所。锅炉房内照明设备、接线盒均采用防爆型。照明电路通过镀锌焊接钢管沿着墙壁和天花板布置。穿过墙壁的孔必须被隔离和密封。锅炉房防爆照明灯具的高度以距地面3m为宜，这样可以避免安装在屋顶时爬梯维护灯具的困难。灯具可安装在墙上，照度应达到100LX。
6、火灾自动报警及联动系统
根据《火灾自动报警系统设计规范》的规定，瓦斯爆炸报警装置除联动事故风机外，还应联动切断供气阀门和启动消防系统。锅炉房可燃气体报警器与电磁阀、轴流风机联锁。当可燃气体浓度达到爆炸下限的20%时，报警并开启轴流风机。当达到50%时，会关闭燃气管道电磁阀，切断气源，防止泄漏事故。进一步扩大。
消防控制室设置消防联动控制台。控制方式有自动和手动。通过联动控制台，可实现消防栓/自动喷水灭火系统/防排烟系统的监测与控制以及一般电源的切断。
建筑物除电气控制室、仪表控制室等房间安装烟雾探测器外，其他部位还必须设有手动报警按钮和电话插孔。消火栓按钮可直接或通过消防控制中心启动消防水泵。消防泵。在楼梯处设置声光报警器，以便于疏散。
火灾自动报警系统与消防泵联动，通过直接控制面板可直接启动消防泵。消防系统应为普通高压系统。当系统管网压力小于规定值时，消防泵应自动启动和停止。
消防电气设备的配电线路可明敷，也可暗敷。露天敷设时，应采用具有防火功能的金属管道或金属线槽；暗敷设时，应在阻燃结构中穿管敷设，保护层厚度不宜小于30mm。
七、爆炸危险环境下的注意事项
根据相关设计规范的要求，锅炉房内属于爆炸危险环境2区的区域，其内的所有电气设备均应进行防爆隔离设计。具体设计时应充分考虑以下几个方面：一是与燃气锅炉的相互作用，相邻爆炸危险区域应尽可能封闭，并设置防火隔离和阻燃机构；其次，对于危险区域无法实施关闭的情况，可以设计两扇互锁门，确保其中一扇门始终关闭；第三，线路设计时，从正常环境进入爆炸危险环境时，埋地管道应在钢管两端用密封材料密封，电缆沟也需用密封材料密封。
8、消防应急照明及疏散指示系统设计
消防应急照明与疏散指示系统、火灾自动报警系统、防烟排烟系统共同构成消防设施，分别构成报警、疏散、灭火、救援四大消防系统。其中，报警和疏散是消防系统的重中之重。及早发现和疏散可以最大限度地减少消防火灾的损失。消防应急照明和疏散指示系统根据疏散群体的特点，需要不同的建筑结构和布局，并辅以各种相关消防系统。这是一个非常复杂的系统工程。
8.1 系统设计
消防应急照明和疏散指示系统分为集中控制系统和非集中控制系统。
(1)集中控制系统。集中控制系统的设计主要包括建筑物、构筑物疏散单元的划分、各疏散单元疏散指令方案的制定、系统形式的选择、系统灯具的设计、系统配电线路及通讯的设计等。线路、应急照明集中供电或应急照明配电箱设计、应急照明控制器设计、系统控制逻辑设计等。
(2)非集中控制系统。非集中控制系统的设计主要包括建筑物、构筑物疏散单元的划分、各疏散单元疏散指令方案的制定、系统形式的选择、系统灯具的设计、系统配电线路的设计和通讯线路、应急照明集中供电。或者应急照明配电箱的设计等。
系统选择：①设置消防控制室的，宜选择集中控制系统。 ②设置火灾自动报警系统，但没有消防控制室的场所宜选用集中控制系统。 ③其他场所可选用非集中控制系统。
8.2 灯具和电源的设计
(1)灯具应采用节能光源灯具，消防应急照明灯具光源色温不应低于2700K。
(2)安装距离地面8m及以下的灯具宜选用A型灯具。
(3)灯具的电源分为主电源和电池电源。集中控制时，主电源应为消防电源；非集中控制时锅炉钢结构，主电源应为普通照明电源。
8.3 应急照明箱设计
(1)应急照明箱的电压等级应与所连接的照明灯具主电源的额定电压等级相匹配。
(2)每个防火分区应设置应急照明箱1个。
(3)A型应急照明箱的输出回路不应超过8路； B型应急照明箱的输出回路不应超过12路。
(4)应急照明箱，进、出线口应分别安装在箱体下部。
(5)应急照明箱的主电源宜采用消防电源供电，备用电源宜采用蓄电池供电，且供电时间不应少于3小时。
(6)在非火灾情况下，应急照明箱允许系统在主电源和正常照明电源切断的情况下执行辅助疏散照明功能。
9. 结论
随着我国工业化进程的不断加快，环境污染问题日益严重。清洁能源的推广应用已成为大势所趋。燃气锅炉取代燃烧锅炉也将成为必然。相应地，燃气锅炉房的安全和使用问题将成为该领域未来研究探讨的重要课题之一。
作者：刘绪臣天猛（作者单位：1.中国市政工程华北设计研究院有限公司；2.天津市和平区小白楼街道长春路社区居民委员会）
