天然氣紅外線熱輻射采暖在某工業(yè)廠房的應(yīng)用

張龍軍

（寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721008）

天然氣紅外線熱輻射采暖在某工業(yè)廠房的應(yīng)用

張龍軍

（寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721008）

天然氣紅外線輻射采暖在高大空間的應(yīng)用越來越廣泛，其采暖效果也得到大眾認(rèn)可。為了解決禁止燃煤鍋爐供暖下的某工業(yè)廠房采暖問題，文章設(shè)計(jì)了天然氣輻射采暖在某公司8處高大工業(yè)廠房的應(yīng)用方案及其配套燃?xì)夤芫W(wǎng)工程，并就紅外線輻射采暖設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與對流采暖進(jìn)行了對比。

天然氣；紅外線輻射；工業(yè)廠房；采暖工程；采暖效果；配套燃?xì)夤芫W(wǎng)工程

天然氣紅外線熱輻射采暖設(shè)備主要由燃燒器、輻射管（板）、反射罩三大類部件組成，主要有管式（直線型和U型）和板式兩種設(shè)備形式，因其具有直接高效、清潔、可控、能耗小、升溫快、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)而被廣泛接受。其主要通過天然氣在輻射管（板）內(nèi)燃燒，產(chǎn)生可被人體或物體吸收的而不被空氣吸收紅外線，直接作用于被加熱體，從而減少熱量損失，因此是高大工業(yè)廠房較為理想的采暖方式。

1 工程概況

某公司一至八車間均為高度10m以上的高大廠房，多處敞口，若采用傳統(tǒng)的對流式采暖方式將造成較大的能源浪費(fèi)，本次設(shè)計(jì)采用天然氣紅外線輻射采暖方式。

該工程所在地冬季室外采暖計(jì)算溫度為－5℃，八車間為保證機(jī)車防凍，室內(nèi)采暖計(jì)算溫度取20℃，其余車間室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度取10℃，冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速為2.0m/s，基本風(fēng)壓為0.35kN/m2。

2 工程方案

工程方案的選擇應(yīng)按照采暖空間的設(shè)備布置結(jié)構(gòu)、工藝及工位布置結(jié)合使用單位對局部采暖溫度的要求情況而定，對連續(xù)、溫度要求穩(wěn)定的采暖空間，宜布置管式設(shè)備，對局部采暖溫度要求高、點(diǎn)位采暖的區(qū)域宜布置管式設(shè)備。

該公司一、二、三、五、六車間廠房需要大面積采暖，工藝設(shè)備連續(xù)，宜采用連續(xù)布置方案，全部采用管式設(shè)備，其中一、三車間局部需要加強(qiáng)采暖的區(qū)域布置U型設(shè)備。七車間廠房整體面積大，但大部分為庫房，局部采暖，宜采用局部布置方案采暖，采用管式采暖設(shè)備。四車間廠房整體采用管式設(shè)備連續(xù)布置，對個別崗位設(shè)置在人員設(shè)備稀少區(qū)域的，采用高強(qiáng)度板式設(shè)備單獨(dú)布置。八車間廠房采暖溫度要求高，宜選擇加大設(shè)備布置，管式設(shè)備連續(xù)布置。

3 總體供暖熱負(fù)荷計(jì)算

對廠房總熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定各廠房考慮各項(xiàng)附加后，某圍護(hù)的耗熱量Q1、廠房的門窗縫隙冷風(fēng)滲透耗熱量Q2、廠房的大門開啟沖入冷風(fēng)耗熱量Q3?？紤]外庫、成品庫、人員活動稀少的區(qū)域及設(shè)備布置稀少的區(qū)域不能全部進(jìn)行采暖，應(yīng)按照局部采暖對各廠房熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：

表1 局部輻射供暖負(fù)荷計(jì)算系數(shù)表

4 設(shè)備選型

4.1 設(shè)備功率

天然氣輻射采暖設(shè)備功率主要決定于燃燒器的規(guī)格，燃燒器功率從10～50kW不等。若現(xiàn)場情況允許，盡量選擇功率較大的設(shè)備，以節(jié)省投資，節(jié)約空間，減少熱損失，減少電氣、控制線纜數(shù)量，管式設(shè)備表面溫度在400℃左右，安裝高度范圍在4.5～5.5m可選擇50kW。板式設(shè)備表面溫度在900℃左右，局部需要高強(qiáng)度采暖的設(shè)備，宜選擇板式設(shè)備，為了避免輻射強(qiáng)度過大造成采暖舒適度下降，應(yīng)按照安裝高度來確定板式設(shè)備的功率，基本原則是6m以上安裝30kW的設(shè)備，安裝高度每上升2m可增加功率10kW。該工程管式設(shè)備規(guī)格選擇50kW，板式設(shè)備規(guī)格選擇30kW。

4.2 輻射管管長

輻射管過長，尾管溫度太低容易產(chǎn)生冷凝水，而輻射管太短，將造成輻射面積減少，容易造成輻射能浪費(fèi)，應(yīng)對設(shè)備尾管溫度進(jìn)行測試，以高于100℃為宜，選擇合適的輻射管管長。該工程選擇輻射管管長12m，U型6m。

4.3 設(shè)備數(shù)量

根據(jù)單臺設(shè)備功率與各廠房的熱負(fù)荷對設(shè)備臺數(shù)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：

N——設(shè)備臺數(shù)

Q——熱負(fù)荷，kW

P——單臺設(shè)備功率，kW

按所計(jì)算的熱負(fù)荷與所選定的設(shè)備功率計(jì)算。

4.4 設(shè)備布置

天然氣輻射采暖設(shè)備安裝高度以5～7m為適宜，可選擇安裝在廠房立柱或掛裝在廠房頂部。由于輻射能輻射有衰減，考慮到掛裝高度過高，不利于熱量利用，加之廠房內(nèi)有天車運(yùn)行，天車上方距離屋頂高度有限，該工程天然氣輻射采暖設(shè)備全部安裝在廠房立柱上。

4.5 尾氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工程應(yīng)用的天然氣紅外線輻射供暖設(shè)備的尾氣排放分為室外直排和室內(nèi)排放兩種。尾氣室外直排的方式需要增加尾氣排放管、負(fù)壓風(fēng)機(jī)等設(shè)施，將增加投資費(fèi)用，煙氣余熱通過管道排至室外，易造成熱量浪費(fèi)，且負(fù)壓風(fēng)機(jī)在高溫?zé)煔鈼l件下工作易腐蝕，將增加運(yùn)行成本，除非廠房密閉，通風(fēng)條件不允許，一般宜采用尾氣室內(nèi)排放的方式，確定設(shè)備為正壓運(yùn)行。

天然氣燃燒后的尾氣為二氧化碳和水蒸氣，但當(dāng)不完全燃燒時，還存在一氧化碳，為保證廠房內(nèi)的空氣品質(zhì)，廠房上部必須設(shè)置排風(fēng)設(shè)施，在凈高小于6m的廠房，換氣次數(shù)不小于0.5次/小時。

4.6 天然氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

天然氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循兩個原則：一是設(shè)備必須獲得足夠的天然氣量；二是設(shè)備必須獲得穩(wěn)定可靠的壓力。室內(nèi)天然氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，對于廠房面積較小或者采取局部采暖的廠房可采用枝狀管網(wǎng)，以節(jié)省材料；對于廠房面積較大或采用全面采暖的廠房，則應(yīng)采取環(huán)狀管網(wǎng)，以平衡管網(wǎng)壓力，使設(shè)備獲得穩(wěn)定的壓力。

4.6.1 室內(nèi)天然氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)備運(yùn)行壓力確定為3000Pa，為使得設(shè)備獲得穩(wěn)定的壓力，室內(nèi)管道壓力一般宜確定為用氣壓力的10倍，室內(nèi)燃?xì)夤艿缐毫Υ_定為30000Pa。

廠房內(nèi)管網(wǎng)采用枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)相結(jié)合的方式，按照與天然氣輻射采暖布置一致的原則進(jìn)行布置，一般宜置于天然氣輻射采暖設(shè)備上方0.5m處。

4.6.2 室外天然氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)確定的室內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力，結(jié)合當(dāng)?shù)厥姓細(xì)夤芫W(wǎng)壓力，根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50028-2006）進(jìn)行室外燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

該工程燃?xì)夤?yīng)采用中壓A-中壓B供氣系統(tǒng)，調(diào)壓前管網(wǎng)為中壓A級管道，設(shè)計(jì)壓力為0.40MPa，運(yùn)行壓力為0.3～0.35MPa；調(diào)壓后管網(wǎng)為中壓B級管道，設(shè)計(jì)壓力為0.04MPa，運(yùn)行壓力為0.03～0.035MPa。

室外天然氣系統(tǒng)設(shè)置閥門井及設(shè)施、調(diào)壓柜（箱）、過濾器、流量計(jì)、法蘭球閥、補(bǔ)償器、放散管、管道標(biāo)志帶和PE管道金屬示蹤線等設(shè)施。

4.7 報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

報警控制系統(tǒng)一般由以下部分組成：天然氣報警泄漏探測儀、報警控制箱、電磁切斷閥。

除設(shè)置報警泄漏探測儀與電磁切斷閥外，還應(yīng)在每個廠房設(shè)置一個報警控制箱，所有報警探測儀信號均必須接入報警控制箱，控制箱與電磁切斷閥相連。其工作流程是：當(dāng)某個報警探測儀檢測到天然氣泄漏時，立即向報警控制箱發(fā)出信號，報警控制箱發(fā)出聲光報警并顯示泄漏探頭編碼及即時濃度，報警控制發(fā)出報警信號的同時，向電磁切斷閥發(fā)出切斷信號，電磁閥切斷天然氣供給，以保證安全。

本工程設(shè)計(jì)天然氣泄漏探測儀與燃燒器按照1∶1比例進(jìn)行配置，在天然氣入口管處設(shè)置1臺緊急切斷電磁閥。

5 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對比

該公司8個廠房原有散熱器蒸汽采暖時采暖溫度為5℃～8℃，采用天然氣紅外線輻射采暖后采暖溫度可達(dá)10℃，再分別將原有采暖成本與采用天然氣紅外線輻射采暖后預(yù)測的運(yùn)行成本進(jìn)行了分析對比，原采暖用蒸汽采暖每年采暖費(fèi)用約為691萬元，采用天然氣紅外線熱輻射采暖后，采暖成本僅為162萬元，大幅度降低了采暖費(fèi)用。對于上述8個高大廠房而言，天然氣紅外線熱輻射采暖比原有蒸汽采暖效果更好，更加節(jié)能，運(yùn)行成本大幅度降低。

6 結(jié)語

天然氣紅外線熱輻射采暖以其特有的優(yōu)勢，已逐漸成為高大工業(yè)廠房采暖的首選，該公司所采用的天然氣輻射采暖系統(tǒng)已經(jīng)在文中所述幾個廠房中應(yīng)用，使用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

[1]中國人民解放軍空軍工程研究局．03K501-1燃?xì)饧t外線輻射供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用及施工安裝[S]．北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2003.

[2]陸耀慶．實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊（第二版）[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB50028-2006）[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]張曉明．新型大空間遠(yuǎn)紅外線輻射供暖技術(shù)應(yīng)用分析[J]．節(jié)能，2006，（6）.

（責(zé)任編輯：王 波）

TU995

1009-2374（2017）12-0136-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.070

張龍軍（1988-），男，陜西寶雞人，供職于寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司，研究方向：供暖設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)、供暖工程管理。

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