关于高层建筑中设置燃气溴化锂直燃机有关问题的探讨
摘要：能否在高层建筑中设置燃气直燃机，已是一个迫切需要研究和解决的问题。本文就直燃机的工作原理、火灾危险性及高层建筑中设置燃气直燃机的可能性进行了探讨，提出了消防安全措施。
随着经济建设的迅速发展，高层建筑的不断增多，城市用地的日趋紧张和燃气的大量供应，高层建筑中设置的直燃机将会越来越多，在国外70年代已大量使用，而国内90年代才大量使用。但是国家消防规范对此未作明确规定，给设计、建设单位和消防监督部门带来诸多不便，而溴化锂直燃机又不同于燃油、燃气锅炉，《高层民用建筑设计防火规范》中对燃油、燃气锅炉要求的条款不太适应，故笔者就此问题谈几点粗浅的看法，共同进行商榷。
1、直燃机的工作原理
目前，国内主要生产厂家有江苏双良溴化锂制冷机有限公司、长沙远大空调有限公司等，他们生产的溴化锂直燃式机组，其工作原理基本相同，都是通过燃油或燃气直接提供热能，制取5℃以上冷水和70℃以下热水的冷热水机组。它是由高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器等主要设备组成的管壳式换热器的组合体，该设备属真空设备，它始终处于负压状态下运行，而锅炉大多处于正压状态下运行，它的工作原理如下所述：
1.1、制冷工况：溶液泵将吸收器中稀熔液送往高压发生器中，由热源加热后浓缩，经初步浓缩的溶液随即进入低压发生器，分离出冷剂蒸汽进入低压发生器内，再释放热量(自身冷凝变成水)，使溶液进一步浓缩，同时再产生冷剂蒸汽，冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成水，经节流装置进入蒸发器，在负压条件下低温蒸发，吸收管内的热量，从而使管内空调水降温，达到制冷效果，而浓溶液经布液装置直接分布到吸收器，将蒸发吸收器中产生的大量水蒸汽吸收，浓溶液变成稀溶液，由此可见：水是制冷剂，而溴化锂溶液则是吸收剂。
制冷循环过程是溴化锂溶液在机内由稀变浓，再由浓变稀和冷剂水由液态转为汽态，再由汽态转为液态的循环，两个过程同时进行，周而复始，达到制冷目的。
1.2、供热工况：高压发生器加热溶液所产生的水蒸汽，在热水器铜管表面凝结时放出热量，加热管中的热水，浓溶液和冷剂水混合后的稀溶液由溶液泵送往高压发生器进行再次循环和加热，在制冷工况转入供热工况时，必须同时打开有关的两个切换阀，冷却水泵和冷剂泵停止运行。
2、燃气直燃机的火灾危险性
燃气直燃机是近几年来研究成功的新型产品，它本身不具有火灾危险性，但由于它所用燃料属易燃物质，它的火灾危险性来自供气管路、炉膛、烟道、电气设备等，其主要火灾危险是：直燃机所用的燃气(煤气、天然气)等设备控制失灵，管道阀门泄漏以及机件损坏等可能造成炉膛、烟道爆炸、机房发生火灾，甚至造成建筑空间爆炸，人员伤亡和经济损失。
3、在高层建筑中设置燃气直燃机的可能性
首先，由于燃气溴化锂直燃机机体小、能耗少、功能全、无大气污染、自动化程度高及一次性投资费用较低等优势，越来越多地被设计和建设单位选用，受到用户的欢迎。其次，由于城市用地紧张，在高层建筑以外单独设置直燃机房的可能性较小。再次，主要是由于直燃机组安全设施方面比较完善，相对燃气锅炉安全系数较高，具体是(1) 直燃机组本身处于负压状态下运行，属于真空设备；(2) 许多厂家配有德国原装燃烧机，具有调压及一定的稳压作用，可以保证燃烧的稳定；(3) 设置双级电磁阀串联使用，确保停机时燃气不漏进炉膛，即使在烟道内出现险情产生爆炸，烟道上设有防爆门，不会产生破坏性作用；(4) 稳压器、压力控制器对燃气压力上下限进行控制，一旦燃气压力超过上下限，则燃烧立即停火，不致产生脱火和回火的危险；(5) 设置燃气电磁阀泄漏检测装置，一旦发现泄漏，将立即保护，不执行点火程序；(6) 设置空气压力开关，确保燃烧机运行期间，风机有足够的鼓风量，使燃烧正常进行，一旦风机出现故障，燃烧机立即停火保护；(7) 设置离子火焰检测装置，时刻监视燃烧情况，一旦出现异常，立即停火保护；(8) 设置了风机过载保护，一旦过载，则立即停火保护；(9) 设置燃烧机开启防火连锁装置，燃烧机未闭好，将无法点火燃烧；(10) 设置了风门与供气蝶阀同步调节联动装置，确保燃烧机空气燃料比始终正确稳定。(11) 设置了气敏传感器，一旦空气中可燃气体比例超标，燃烧机不执行点火指令。
综上所述，我认为将燃气(液化石油气除外)溴化锂直燃机设在高层建筑的地下一、二层是可行的，也是比较安全的。
4、消防安全技术措施
直燃机组机房的安全问题，其核心是防止可燃性气体泄漏，其原则是以预防为主，防患于未然，使爆炸不致发生，为避免万一，保护好主体结构，减少损失，就要从机组内部的结构设施和外部条件上采取综合措施，才能收到良好的效果。
4.1、直燃机组在设计和制造上的安全要求
4.1.1、一般要求
直燃机组在设计和制造上的一般安全要求是：(1) 机组在运行时必须保持真空状态；(2) 应注意机组使用材料的强度及耐腐蚀性；(3) 燃料配管、截止阀等燃烧装置不得泄漏；(4) 燃烧机的点火应可靠；(5) 燃烧机应与所使用燃料相适应，在整个燃烧范围内稳定燃烧；(6) 炉内不应出现未燃燃料；(7) 紧急时刻应能迅速切断燃料的供给。
4.1.2、对燃烧装置的要求
4.1.2.1、结构应便于用目测观察燃烧机的燃烧状态；烟道应装防爆门，防爆门的设置应使爆炸气流向安全方向扩散，不应危及人身安全。
4.1.2.2、燃气配管系统的主系统及点火系统应分别串联装设两个燃料截止阀，使用内部混合式(大气式和无焰式)燃烧机时，应安装止回装置；在燃料截止阀和压力调节阀的上游侧，应装设容易检查、保养的过滤器。
4.1.2.3、在燃烧机控制程序上，点火前扫气容积应为燃烧室容积的4倍以上，设有烟道风门时，风门应处于开启状态；点火应可靠且容易着火，在整个燃烧范围内，应保证能维持稳定燃烧的空气燃料比；燃烧安全装置动作时，应迅速切断燃料的供应，并发出警报；点火失败和异常熄火时，应在4秒以内切断燃料，并发出警报；消除故障重新启动时，再进行包括预扫气在内的点火动作，必要时应进行后扫气。
4.1.2.4、燃烧监视控制器，在点火失败和异常熄火时，火焰最长3秒内能够关断所有燃料截止阀。
4.1.2.5、火焰检测器应可靠，无误动作，应设置在适当位置，可靠地监视所有火焰；火焰检测器的安装和点火装置应便于检查、保养。
4.1.2.6、燃烧机应具有良好的火焰稳定能力，在整个燃烧范围内稳定燃烧，与机组的能力和燃烧室的形式相适应，并应容易点火、着火；其结构应便于清扫、检查和更换，也应便于对喷嘴和火焰口部分进行更换和清扫。
4.1.2.7、燃烧截止阀在停电1秒内应可靠地切断燃料，其承压部分能承受1.5倍最高工作压力，不发生向外泄漏和变形。
4.1.2.8、燃气压力调节器应保证燃烧器在整个安全范围的安全燃烧；燃气压力开关和燃料调节阀不应向外泄漏燃气，燃料调节阀在最高工作压差下动作可靠并应容易拆卸、组装。
4.1.3、安全装置
4.1.3.1、机组应设下列安全装置：发生器出口溶液高温保护；发生器压力过高保护；溶液泵、冷剂电动机过载保护；发生器溶液过低保护；排烟高温保护；鼓风机、电动机过载保护；热水高温保护(根据需要设置)。
4.1.3.2、机组应设置报警装置
4.1.3.3、安全装置结构应保证动作时，查明动作原因，确认安全后方能重新启动。
4.1.3.4、机组应装设下列监视装置：发生器压力；发生器温度；排烟温度。
4.1.3.5、直燃机组应安装超压泄放装置(爆破片、易熔塞)，泄放装置应按有关规定安装。
4.2、建筑、输配管线及其它防护措施
4.2.1、机组不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻，并采用无门窗洞口的耐火极限不低于2.00h的隔墙和1.50h的楼板与其他部位隔开，当必须开门时，应设甲级防火门。
4.2.2、机组应布置在首层或地下一层靠外墙部位，人员疏散的安全出口不应少于两个，最少应设一个直接对外的安全出口，疏散门应为乙级防火门，外墙开口部位的上方，应设置
宽度不小于1.00mm不燃烧体的防火桃檐。
4.2.3、机房应设置火灾自动报警系统、自动灭火系统和天然气泄漏报警装置及其联动系统，检测点不少于两个，且应布置在易泄漏的设备或部件上方，当可燃气体浓度达到爆炸下限20%时，报警系统应能及时准确报警和切断燃气总管上的阀门和非消防电源，并启动事故排风系统，主机房内应增设可燃性气体浓度监测系统，对主机房进行24小时的监测，按规范设置室内消火栓和足够的灭火器材。
4.2.4、主机房应设置可靠的送风、排风系统，室内不应出现负压，排风系统的换气次数不应小于15次／时，并且送风量不应小于燃烧所需的空气量(18米３／10４大卡)和人员所需新鲜空气量之和，以保证主机房的天然气浓度低于爆炸下限，应能保证在停电情况下正常运行。
4.2.5、应设置双回路供电，并应在末端配电箱处设自动切换装置。
4.2.6、在机房四周和顶部及柱子迎爆面安装爆炸减压板，降低爆炸时所产生的爆炸压力峰值，保护主体结构，主机房应设置防爆泄压装置，泄压面积可按0.05—0.22m2／m3计算，并应符合消防技术规范的要求，防爆泄压面积的设置应避开人员集中的场所和主要交通道路，并宜靠近容易发生爆炸的部位。
4.2.7、进入地下机房的天然气管道应尽量缩短，除与设备连接部分的接头外，一律采用焊接，并穿套管单独铺设，应尽量减少阀门数量，进气管口应设有可靠的手动和自动阀门，进入建筑物内的燃气管道必须采用专用的非燃材料管道和优质阀门，绝对保护燃气不致泄漏。
4.2.8、机房内的电气设备应采用防爆型，溴化锂机组所带的真空泵及电控柜也应采取隔爆措施，保证在运行过程中不产生火花。
4.3、机组安装要求
4.3.1、机组基本应平整牢固；
4.3.2、电气设备应有可靠的接地措施；
4.3.3、烟道和烟囱应具有能够确保稳定燃烧所需的截面积结构，在工作温度下应有足够的强度，在烟道周围05m以内不允许有可燃物，烟道绝不许从油库房及有易燃气体的房屋中穿过，排气口水平距离6m以内，不允许堆放易燃品。
4.3.4、应确保维修检查所必需的空间；
4.3.5、每台机组宜采用单独烟道，多台机组共用一个烟道时，每台机组的排烟口应设置风门。
4.4、维修、管理要求
4.4.1、操作管理人员应进行培训，实行持证上岗制度，操作人员应常备使用说明书(操作手册)，并应对其内容十分了解；
4.4.2、在机组运行中发现异常情况，应立即停机，并采取必要的措施，确认安全后方可重新启动；
4.4.3、在炉膛内可能存在未燃气体时，严禁进行点火操作，未燃气体应迅速予以排除；
4.4.4、直燃机组安装完毕后，供给燃料前，应进行燃料配管系统的气密性试验，工程施工、安装及验收应严格执行有关规范、规程、确保工程质量；
4.4.5、安全装置应按规定的内容进行定期检查，出现异常时，不得使用；
4.4.6、应建立各项安全管理制度，加强值班，对机组应进行检查、维护、保养，使其在正常状态下进行。
5、建筑
目前，各地遇到此类问题，都是组织专家进行考察论证，为了避免重复劳动，建议公安部消防局尽快组织有关专家进行调研论证后，对《高层民用建筑设计防火规范》进行局部修订，以便在全国执行。
参考文献：
1. 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95)，中国计划出版社，1995
2《溴化锂吸收式冷(热)水机组安全要求》(中华人民共和国机械行业标准、报批稿)
