《煤炭工業供暖通風與空氣調節設計標準》應用探討

王 晶

(中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120)

1 概 述

煤炭企業是國民經濟發展的重要支撐。煤炭行業為發電行業、運輸行業，提供了強大的能源保障。煤炭工業目前穩步推進煤炭基地建設，提高資源高效清潔利用水平。在這樣的背景下，近年來，國家陸續發布了多個涉及煤炭領域暖通專業相關設計標準，其中《煤炭工業供暖通風與空氣調節設計標準》(GB/T 50466—2018)[1](以下簡稱《煤暖標》)對暖通專業的設計起到了非常重要的作用。規范涉及供暖、通風、除塵、空調、生活供熱、井筒防凍、冷熱源、室外供熱管道等多個方面，全方位規定并制訂了實施辦法，指明了設計人在工作中的方向。

我國煤炭資料遼闊，各地域的煤質差別較大，各項目的基礎條件也不同，出現了一項目一議的常見現象。這就造成了暖通專業設計人員在工作中對于規范的理解難免出現疑惑，不能合理地解決各規范間的融會貫通問題。

國內很多設計工作者針對現行規范提出了自己的理解和觀點[2]，取得了不錯的效果。作為專業設計人員，尤其作為獨立行業的設計人員，希望的是本行業標準能夠做出最詳盡和全面的規定以指導工作。在具體工作中，《煤暖標》關于供暖熱負荷的估算、通風機防爆與否的確定、除塵性能指標、輸煤系統消防排煙等多處容易造成工作誤區，因此本文結合《煤暖標》在應用中存在一些問題展開討論。

2 規范應調整或完善的內容

2.1 《煤暖標》第2.1.6條第1款

原文：可行性研究和初步設計階段可按建筑物體積熱指標或面積熱指標估算。

該條規定了供暖熱負荷計算的基本原則，目前《煤炭工業礦井設計規范》(GB 50215—2015)[3](以下簡稱《礦規》)和《煤炭洗選工程設計規范》(GB 50359—2016)[4](以下簡稱《洗選規》)中均規定了供暖體積耗熱量指標，筆者發現在實際工作中，該指標過大，以某選煤廠主廠房設計為例，初步設計階段按照體積指標估算負荷1500kW，在施工圖設計階段實際負荷計算僅為300kW，即使再附加通風熱負荷等也不足500kW。熱負荷前期階段估算過大，導致熱源裝機容量偏大，前些年的一些礦井燃煤鍋爐房運行一部分容量即可滿足供熱需要。2013年《大氣污染防治行動計劃》執行后[5]，無法新建10t/h以下燃煤鍋爐，甚至有的地方標準20t/h燃煤鍋爐也不能新建，煤礦礦區供熱一直是行業難題，熱負荷計算偏大更加對熱源的選擇造成了不便。

在某偏遠礦區項目中無法利用天然氣，而當地峰谷電價優惠明顯，按《礦規》和《洗選規》計算后，計算負荷超出了礦井主變壓器容量，相應的暖通規范又沒有一個合適的面積熱指標供參考，只能利用現有的體積熱指標，雖然設計人知道指標偏大，但又無合適的方式替換。不同于燃煤鍋爐供熱，無論采用空氣源熱泵、燃氣鍋爐、電鍋爐還是余熱回收，設備及運行成本均偏高，建議在現階段供熱形勢下，在可研和初設階段確定設備容量時，熱負荷估算盡量準確?！睹号瘶恕坟叫璩雠_新的估算辦法來替代一刀切的體積熱指標法，建議《煤暖標》改版時，綜合其他行業估算辦法，提出具有行業特色的相對準確的估算指標[6]，并給出估算辦法。

2.2 《煤暖標》第2.1.6條第3款

原文：每天連續使用2h以上排風時，應對補風進入的空間計算冷空氣滲入耗熱量。

對于熱負荷計算時計算冷風滲透耗熱量是毋庸置疑的，但嚴寒及寒冷地區，地下卸煤溝、翻車機房、輸煤地道、轉載點以及準備車間等設置通風除塵裝置時，由于負壓除塵風量較大，同時此類建筑物的通風要求也較高，在熱平衡計算通風耗熱量時，往往造成負荷較大的情況，在設計工作中難免引起爭議，有時候存在濫用設備的情況發生，增加了工程造價。實際運行過程中在通風除塵時段只要達到不結凍的溫度即可滿足現場使用，《發電廠供暖通風與空氣調節設計規范》(DL/T 5035—2016)[7]中規定：冬季熱風平衡計算時，通風除塵系統運行期間的室內溫度可按5℃計算；按照維持室內溫度5℃校核散熱器供暖系統的熱補償能力，不足部分設置熱風供暖系統進行補償。筆者認為此規定對于上述場所進行熱平衡計算時，起到了平衡的作用，滿足了使用工況，不增加工程造價也明確了設計人員的工作方向。

建議后期改版時，增加關于通風熱補償的要求，冬季設有通風除塵的場所，可考慮只滿足5℃校核室內供暖系統。

2.3 《煤暖標》第3.1.4條

原文：排除含有易燃、易爆物質氣體的風機，應選用防爆產品。

該條在執行過程中，理解不一，有的觀點認為關于運煤的項目均有少量瓦斯，屬于易燃易爆物質，均應采用防爆產品?！哆x煤廠安全規程》(AQ 1010—2005)[8](以下簡稱《規程》)中規定：煤倉和原煤準備、干選、干燥車間等煤塵比較集中的地點電氣設備必須防爆或采取防爆措施?！豆I建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB 50019—2015)[9](以下簡稱《工規》)中規定：排除、輸送或處理有甲、乙類物質，其濃度為爆炸下限的10%及以上時以及排除、輸送或處理含有燃燒或爆炸危險的粉塵、纖維等物質，其含塵濃度為其爆炸下限的25%及以上時應采用防爆型設備。此條在實際工作中，選煤專業執行《選煤廠安全規程》在原煤階段一般采取防爆措施，而在洗選后(水洗)的系統往往不再采取防爆措施，說明《規程》中已經將洗選后的系統認定為無爆炸危險區域。而煤炭行業是一個特殊的行業，輸送的物料均含瓦斯(烷)和粉塵，瓦斯屬于甲類物質，粉塵屬于有爆炸危險的物質，《工規》中設置防爆措施對于瓦斯和粉塵均對含量做出了規定，在實際工作中又很難得到準確的含量，造成做法不一又各有道理，筆者認為在洗后的輸煤系統中煤塵含量已經大幅度降低，對于瓦斯礦井有害氣體含量也很低，電氣設備可不采取防爆措施。實際工作中洗后低瓦斯來煤，風機未采取防爆措施的項目基本運行正常。

建議《煤暖標》這一條綜合《規程》及《工規》的要求做出修改：①瓦斯礦井來煤時，煤倉和原煤準備、干選、干燥車間等煤塵比較集中的地點電氣設備應選用防爆產品；②高瓦斯及瓦斯突出礦井來煤時，輸煤系統電氣設備均采用防爆產品；③其他場所排除含有易燃、易爆物質氣體的風機，應選用防爆產品。

2.4 《煤暖標》第6.0.2條第1款

原文：立井與斜井應取當地歷年極端最低氣溫平均值。

該條規定了井筒空氣加熱室室外空氣計算溫度的取值。井筒防凍是煤炭行業暖通專業最具特色的工程設計[10]，在最新2015版《工規》中也首次在國家標準中納入了井筒保溫的相關條款。因此《煤暖標》作為行業標準應將設計原則規定得盡量詳盡，以指導設計。目前歷年極端最低氣溫平均值最近資料為《工規》附錄，但這個資料涉及地區偏少，而《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》又無此數據，大部分情況設計人需要查閱1979年編制的《暖通空調氣象資料集》，筆者通過對比發現，《暖通空調氣象資料集》與《工規》誤差一般為3～4℃，目前燃煤鍋爐在煤礦使用受限，供熱受到了很大的限制，為了使最具行業特色的井筒防凍設計負荷計算更加準確，筆者建議規范增加關于歷年極端最低氣溫平均值的附錄作為設計依據。

2.5 《煤暖標》第3.2.1條

原文：對散發粉塵的生產設備或生產環節應采取防塵、噴霧降塵或機械除塵措施。

該條為《煤暖標》關于除塵設置的原則，在除塵方面，《煤暖標》一筆帶過，筆者認為過于簡潔，除塵是輸煤系統設計中非常重要的一項設計，早些年煤炭行業的粗放管理導致了很多轉載運輸環節未設置除塵，隨著近幾年全國及各地大氣污染物排放要求越來越嚴，除塵已經是輸煤系統必不可少的設計之一[11]，規范給出明確的規定不僅有利于本行業的發展，對于火力發電廠、煤化工等等用煤企業的輸煤系統設計也有一定的參考意義。筆者參與的一項煤化工輸煤系統設計中[12]，前期按煤礦一般要求設計，在除塵設計時參考《規程》室內污染物濃度按10mg/m3設計，在后期工作中發現，這一指標早已不滿足國家現行的標準。《煤炭工業環境保護設計規范》(GB 50821—2012)[13]中指出：粉塵相關指標應符合《煤炭工業污染物排放標準》(GB 20426—2006)[14]的有關規定，而《煤炭工業污染物排放標準》(GB 20426—2006)中關于室內粉塵濃度規定不清，且排氣筒的外排及高度等相關指標早已不滿足實際使用需要。

建議《煤暖標》除塵章節做出以下調整：

1)建議修改為：輸煤系統在卸料、輸送、貯存、破碎和篩分作業時產生的粉塵，應根據粉塵性質及作業條件采用密閉防塵、防塵屏障、噴灑抑塵劑、慣性降塵、噴霧抑塵和除塵器除塵等方式進行防塵、降塵、抑塵和除塵；輸煤系統的設備、物料轉運點管道、導料槽和帶式輸送機應有密閉、防塵和防止撒落煤的措施。

2)補充工作場所的煤塵濃度要求，補充關于排氣筒高度及有組織排放的要求。

3)補充輸煤系統防塵、降塵、抑塵、除塵、清掃以及粉塵監控方面內容。建議有條件的情況下出臺關于煤塵防治專業規范。

2.6 《煤暖標》3.1.8條

原文：防煙、排煙設計應按現行國家標準《建筑設計防火規范》(GB 50016)執行。

輸煤系統的轉載點、原煤準備車間、輸煤地道、原煤帶式輸送機棧橋等均為丙類生產建筑，煤炭屬于可燃物質，按照《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014(2018版))[15](以下簡稱《建規》)的要求是需要考慮排煙設施的，筆者參與的大部分此類項目均未考慮排煙設施，原因是煤礦地面生產系統有其工藝以及建筑的特殊性，煤雖為可燃物質，但煤不是易燃物質，其燃燒特點是燜燃而不是轟燃，火災發生時起火速度較慢，加上帶式輸送機、密封條一般為難燃材料，受煤坑、輸煤地道等建筑物通風量也比較大，氣流順暢，在國內大部分礦井選煤廠的工作經驗表明，此類建筑物火災危險性較低。但筆者近年來發現此類建筑在部分工作中業主提出了排煙要求，也有個別設計單位為輸煤地下建筑物統統設計了排煙設施，因規范規定，做排煙好像也有其道理，設計人在工作時經常產生困惑。

根據國務院 《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》和生態環境部的要求，煤礦、電力企業的煤炭儲存幾乎已經沒有露天或者半露天堆放型式，全部為封閉式儲存，因此近些年國家建造了大量的室內儲煤場，原煤儲煤場為丙類建筑，占地面積一般均超過1000m2，工作中也發現有部分設計人員在封閉式儲煤場設計中設置了機械排煙，筆者認為此類建筑不必按《建規》要求設置排煙設施，原因如下：室內儲煤場具有完善的自然通風系統，煤自然時，煙氣可以隨著自然通風的氣流組織順利排至室外；同時室內儲煤場設有消防炮，安全出口不少于2個，周圍設有環形消防車道；室內儲煤場為大空間場所，屋頂下部的空間形成自然蓄煙層，并且運行人員很少，發生火災時，可以保證人員安全疏散。

《建規》總則中指出，當有專門的行業標準時，宜從其規定。《煤炭礦井設計防火規范》未對防排煙做出任何說明，而《煤炭洗選工程設計防火規范》又遲遲未發布，針對行業建筑的特殊性，《煤暖標》作為煤炭行業暖通設計標準，應該對防排煙做出明確的規定。

建議該條修改為：選煤廠受煤坑、地道、封閉式儲煤場等各生產建筑不考慮排煙設施，其防煙及其他場所的防煙、排煙設計應按現行國家標準《建筑設計防火規范》(GB50016)執行。

3 結 語

《煤暖標》對煤炭行業暖通設計起到了指導作用，為了使《煤暖標》更具權威性和實用性，使煤炭行業暖通專業實現精細化、專業化、可實施化管理，筆者提出了以下幾點關于修訂及下一步增補的方向，為廣大專家學者及專業設計人員提供參考。

1)《煤暖標》應明確可研和初設階段的估算指標，調整《礦規》和《洗選規》中的體積熱指標，提出更加準確、合理的估算辦法。

2)《煤暖標》應明確對于有通風除塵裝置時，熱平衡計算溫度，建議明確為5℃。

3)《煤暖標》應進一步明確關于通風機防爆的規定，建議以輸送物料為原煤、洗后煤、高瓦斯和瓦斯突出礦井區分。

4)《煤暖標》應增加關于歷年極端最低氣溫平均值的參考數據。

5)《煤暖標》應針對輸煤系統在卸料、輸送、貯存、破碎和篩分作業時產生的粉塵做出明確規定，充實關于除塵章節的條文。

6)《煤暖標》應明確關于輸煤系統消防的規定，建議增加對于輸煤系統不設排煙設施的規定，有必要時可請消防專家會審確定原則。