随着供热事业的蓬勃发展，供热锅炉房建设项目逐日增加，锅炉和锅炉房的容量也越来越大。传统的供热锅炉房，一般是单台容量等于和小于14MW的采用单层布置，等于和大于29MW的多为双层布置。锅炉房采用双层布置，是由于大型锅炉结构和功能的需要，采用双层布置不仅增加了建设投资，而且建设工期也较单层布置要长，不易实现当年设计、当年建设、当年投入运行，即使不考虑投资，也很难达到用户对建设工期的要求，较单层布置弊端多很多。
近几年，曾做过一些单台锅炉功率大于14MW的供热锅炉房采用单层布置，但除渣和落细灰很难处理，存在除渣不便、清除炉排落灰需停炉以及诸多运行方面的问题。经过多年锅炉房供热运行实践，我们还深深体会到运行安全的重要性。辅机容易发生故障，而传统的锅炉房设计，集中上煤一般是一条皮带输送机给多台锅炉输煤的联合装置，集中除渣也是一台除渣机给多台锅炉除渣，上煤系统和除渣系统是极易发生故障而又难于修理的关键设备，其中一个环节损坏就会造成全面停止运行，后果不堪设想，这是管理和运行人员担忧的最大问题。如上问题，一直困扰着供热运行人员，期待能得以解决。
2010年，香河县在安平新建供热锅炉房，选定了总容量为4台46MW、温度参数为130℃/70℃的热水锅炉，确定当年建设两台，必须当年投入运行。可以看出，工期非常紧张，因此，我们在分析和策划如何进行设计和建设时，把保证当年投入运行和降低建设投资作为基本指导思想，确定采用单层布置；同时改进传统的上煤和除渣方式，采用双路上煤，每台锅炉独立除渣，以保证安全、可靠运行；水循环系统，采用当今先进的二级泵方式，以实现运行节能。为了实现上述要求，通过考察相近容量的锅炉房，针对常规锅炉房存在的问题，结合我们多年的锅炉房设计和运行经验，反复分析论证，确定落实上述要求，按着一种全新的理念对此锅炉房进行设计和建设。
二、具有双层布置功能的单层布置设计
1、大型锅炉房采用双层布置的原因
大型链条锅炉房采用双层布置，其主要原因是为了方便除渣和清除炉排夹杂的未燃尽煤粉和灰烬，由于大型链条锅炉的炉排长而宽，落渣不好处理，炉排夹杂的细灰也不易像小型链条锅炉那样在炉排返回时刮至炉前细灰坑（清灰时需停炉）。大型链条锅炉房采用双层布置，锅炉安装在二楼，炉排夹杂的未燃尽煤粉和灰烬，通常是在炉排返回行程经过炉排底板上开的孔洞落入与孔洞相连的落灰管，而后导入除渣沟。由于联合除渣机的运行轨道与炉排的运行方向相互垂直，且联合除渣机的宽度较窄，炉排又很长，为使落灰通畅地导入除渣沟，落灰管道需倾斜一定角度进行布置，而倾角又必须大于落灰时的自锁角，因而，由炉排底板至除渣机的上平面须有一定距离，根据锅炉大小和结构不同，一般高度均大于6米，若将联合除渣机布置在锅炉房±0.000地平面上，这就需要将安装锅炉的基础上平面从地平面抬高一定高度。为此，安装锅炉的基础上平面要高于锅炉房±0.000地平面至少两层楼高，而且是整个安装锅炉的平面都要抬高，这就是大型锅炉房需要双层布置的原因。可以看出，同样的锅炉高度，双层布置比单层布置的锅炉房要高6米以上。
2、单层布置与双层布置的建筑特点
单层布置常用于供热量较小的锅炉房，相对于双层布置的锅炉房，其建筑特点是锅炉房主体房间高度较低，一般在10米左右，配套用房（水泵间、控制间等）也低；支撑锅炉本体的锅炉基础与锅炉房自然地平一致，锅炉房整体抗震性优越，为典型的单质点抗震结构模型。
双层布置的锅炉房需要将锅炉主体架高，以解决大型锅炉的复杂工艺的要求（除渣、落灰、检修等），其锅炉主体房间要求的高度要高于单层布置的锅炉房，为典型双质点抗震结构模型，抗震性能明显劣于单层布置锅炉房。
3、大型锅炉房改做单层布置的革新措施
为将大型锅炉房双层布置改成单层布置，根据大型锅炉的结构特点和工艺要求，对安装锅炉的布置方式作如下改进设计：
（1）按单层布置方式将锅炉安装在锅炉房室内地平±0.000上，为解决锅炉除渣、落灰、检修等问题，参照民用建筑地下室的设计原则，根据锅炉基础资料和承重要求，将锅炉基础的承重支柱改成承重板墙以建成地下室，也就是将部分地上建筑物建在地下。
（2）按防火规范要求，将各锅炉基础可使用的地下空间用通道连通，满足双出入的疏散要求，也便于操作和维修工作。
（3）按通风规范要求，在适当位置加开通风孔，通过空气自由流通，使地下室自然通风。
如此布置，其功能与双层布置完全相同，却将锅炉房结构降低了，锅炉安装在地面上，解决了传统双层布置模式的建筑结构复杂，抗震性能差等不足之处，同时也便于安装施工和运行管理。综上所述可以看出，此种模式的大型供热锅炉房的单层布置已不是传统意义上的锅炉房单层布置了，其本质上是利用混凝土地下室的自身优势，将双层布置的一层改在地下室建成局部双层的新式单层布置，可称做大型供热锅炉房的后单层布置。
三、上煤选用双路大倾角输送系统
一般供热锅炉房的上煤系统，无论选用平皮带输送还是选用大倾角挡边皮带输送，多为单路输送系统（个别大容量锅炉房也有采用双路的），为保证上煤可靠，此次设计确定选用双路大倾角挡边皮带提升输送装置，一用一备，也可同时运行，分料间内的平皮带，仍选用一条带式输送机。这样处理是为解决大倾角皮带损坏后不便修理和维修周期长的问题，而平皮带不易损坏，即使局部损坏，也便于维修。这样做，可在尽量减少投资的基础上保证上煤系统安全可靠。
实践表明，输煤提升选用大倾角挡边皮带是安全可靠的，从占地面积和投资方面来看，具有明显优势，现在已逐步被业者认识和采用。
四、除渣采用每台锅炉独立除渣系统
近些年，大型供热锅炉房的除渣系统，已很少采用马丁除渣机和水力冲渣，大多是多台锅炉采用一条重型框链除渣机进行联合除渣。这种做法，简化了装置，降低了投资，同时节约运行电耗，深受用户青睐，但存在一个致命缺点，就是一旦除渣机一个链节损坏，将会导致所有锅炉停炉，全面停运，造成严重的恶劣的社会影响。为解决这个问题，我们这次设计采用了一台锅炉独立设一条除渣系统，除渣机设在地下室，使除渣机的运动方向与锅炉炉排的运行方向一致。由于锅炉炉排宽度较除渣机宽度宽很多，在落渣斗的设计上应做些工作；又由于除渣机的上平面低于锅炉底面约6米，当除渣机将渣提升到室外，为方便落渣，落渣口又要高于室外±0.000一定高度；除渣机从地下升到地面，可能要与地上的风机、除尘器等设备在设计上产生矛盾，在布置上要做巧妙安排和细致处理。实践表明，设计方案处理得当，运行是顺畅可靠的。 从上述可看出，将一条联合除渣机改成多条单台除渣机，设计难度将增加，投资也会加大一些，然而，却把困扰供热安全运行的难题解决了，还是值得的。
五、循环水泵采用二级泵系统
供热锅炉房循环水泵传统的做法是选择几台泵并联成一组泵，同时满足锅炉、热网和热用户的流量、扬程要求，称为单级泵系统。理论分析和实践表明，这种做法无效能耗高，电耗浪费大；近几年，一些专家教授发表了多篇论文，从理论上阐述了分布变频泵的做法，并做了节能分析。分布变频泵系统就是将锅炉、热网和热用户按需分别设置合适流量、扬程的循环泵，并采用水泵电机的变频技术，配合先进的自控系统。这种做法，可比传统的单级泵系统节能三分之二以上。据所知，一些供热单位在新建和改造的供热锅炉房中，采用了不同方案的分布变频泵技术，都收到了不同程度的节能效果。
2005年，笔者在做锅炉房设计时，首次将传统的水循环系统改成二级泵系统，二级泵系统是传统的单级泵系统与最佳的分布变频泵系统之间的过渡方案，它将传统的单级泵分设成锅炉泵和热网泵（包括热用户）。2006年根据设计和运行情况，总结出《在供热锅炉房中二级循环泵的应用》文章，发表在《区域供热》2007年第三期；而此后设计的几座新锅炉房和改造的多座既有锅炉房，又先后将锅炉泵和热网泵的设置位置做了不同方案尝试。2009年根据设计和运行的实际工况、调节的方便程度以及节能效果，总结出《供热锅炉房二级循环泵系统设计（改造）的有关问题》文章，发表在《区域供热》2009年第五期；也曾设计和指导运行了三座采用分布式变频泵方式的供热锅炉房，实际体验了分布变频泵设计和运行的特点。通过多年对水系统的改进、设计与运行实践，对二级泵系统和分布式变频泵系统各自的适用条件、设计特点、运行方式以及较传统的单级泵系统的节能效果和优越性有了进一步理解。我们深深体会到：无论是二级泵系统还是分布变频泵系统从理论上分析都能实现节能，分布变频泵较二级泵节能效果好，但投资大，不易操作。在实际设计和设备选型过程中，若过于粗放，可能会事与愿违，效果不佳。
据所知，个别单位所做的分布变频泵系统的运行情况和节能效果并不如人意，反而加大了投资。因此，在实施对水循环系统进行改造时应注意以下三点：一是究竟是采用二级泵系统还是采用分布变频泵系统要根据系统的实际情况、投资和节能效果认真论证；二是必须对系统的实际工况进行分析计算，水泵的流量、扬程必须与系统的水力工况相匹配，更重要的是不能仅仅依靠采用变频器变频运行来弥补粗放选型带来的不足；三是自动控制理念和功能要能够根据气温变化和配合用户的主动调节而自动调节运行。本工程接入的原系统的既有用户已建有多座换热站，为方便与其连接和运行调节，确定采用后置锅炉泵的二级循环泵系统。采暖期实践表明，运行灵活，节能效果显著。
在供热锅炉房水循环系统的设计和改造工程中，二级泵系统和分布变频泵系统究竟如何选用，要看具体情况。在节能方面，分布变频泵系统优于二级泵系统；在工程实施、运行调节和设计的难易程度方面，二级泵系统更容易实施，便于操作，尤其是对既有锅炉房进行改造；在投资方面，二级泵系统远远低于分布变频泵系统。
六、大型锅炉房单层布置革新设计的效果
1、降低投资。众所周知，一个建筑工程，其每平米造价与建筑层高增大成正比，不同建筑仅仅是比率不同。大型锅炉房双层布置改为后单层布置，同型号的锅炉，锅炉房高度可降低6米以上，配套用房高度也随之降低，高度降低，抗风力增强，提高了抗震稳定性，建筑物的钢柱钢梁（或混凝土柱梁）等构件断面均随之减小，便于施工，节省材料，降低了主体结构的土建投资。锅炉房主体高度降低，使锅炉房的上煤斜廊垂直高度降低，大倾角挡边皮带的长度也随之减短、锅炉房占地面积也相应减少，辅机和工艺管道都随着垂直高度降低减少了用量。综合如上多种因素，大大降低了建设费用。
2、缩短建设工期，实现了当年投入运行。本锅炉房设计总容量为46MW×4，当年安装两台，按如上革新理念将锅炉基础改成局部地下室，主体建筑按单层布置进行建设，破土时先将兼做地下室的锅炉基础建好后，可锅炉安装与锅炉房建设可以同时进行。2010年5月下旬动工到10月底竣工，缩短了建设工期，满足了11月上旬具备供暖条件的要求。
3、提高输煤、除渣系统的安全系数。双路上煤系统和每台锅炉独立除渣系统的改进方案，虽然增加了设计难度，投资也有所提高，但消除了对易发生故障的关键设备的担忧，即使发生故障，处理故障时也不会停止供热，从保证安全运行角度看是值得的。
4、实现水循环系统节电运行。采用二级泵水循环系统，实现了锅炉额定流量运行，消除了由于传统的单级泵大流量流经锅炉造成锅炉的水阻力增加；根据供热需求调节运行锅炉台数时，可配合起停锅炉泵，降低锅炉房的运行电耗。锅炉额定流量下运行，在满足供回水温差的基础上，会使锅炉的供回水温度按锅炉参数运行，使锅炉更好烧，提高锅炉效率。这种运行方式，既能节电，又能节煤。
按此理念设计、建设的锅炉房，通过一个采暖期运行，基本上达到了预想效果。由于经验不足，又是首次实施，不当之处请同行们指正。--- 廊坊市开发区热力中心 谷晓波； 廊坊市科华建筑勘察设计有限公司 黄建兴； 廊坊市香河县三强热力公司 李金利； 廊坊市热力总公司 谷守棣
参考文献
［1］谷晓波等.在供热锅炉房中二级循环泵的应用《区域供热》2007年第三期
［2］谷晓波等.供热锅炉房二级循环泵系统设计（改造）的有关问题《区域供热》2009年第五期
