天然氣發(fā)電房優(yōu)化設計分析
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摘要：在沙漠地區(qū)建設多臺天然氣發(fā)電機組并聯(lián)運行電站，由于使用環(huán)境惡劣、運輸不便，對發(fā)電房的設計提出了更高的要求。本文針對天然氣發(fā)電房結(jié)構(gòu)、降噪系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、電控、發(fā)動機預熱、安防監(jiān)控及噴淋等配套設施的設計思路進行了闡述，使發(fā)電房滿足惡劣環(huán)境下的使用需求。
關鍵詞：沙漠地區(qū)；天然氣發(fā)電房；結(jié)構(gòu)；撬裝式；降噪系統(tǒng)；通風系統(tǒng)；配套設施
項目應用于新疆沙漠地區(qū)天然氣回收站。由于處地電網(wǎng)不夠完善，從經(jīng)濟性、可靠性以及能源利用等方面綜合考慮，決定自建天然氣發(fā)電機組電站。處于對電站供電質(zhì)量及供電可靠性、穩(wěn)定性的考慮，選用“濟柴”牌500kW(12V190)/400V天然氣發(fā)電機組8臺。根據(jù)天然氣機特點和現(xiàn)場的環(huán)境、布局、使用需求對電站的天然氣發(fā)電房進行了設計開發(fā)。
1天然氣發(fā)電房結(jié)構(gòu)設計
電站建設地點位于沙漠腹地，考慮到施工和運輸?shù)谋憷?，該發(fā)電房采用撬裝式底座結(jié)構(gòu)。房頂與墻體一體式結(jié)構(gòu)設計滿足整體吊裝，方便機組的安裝與維修。8套發(fā)電房并排擺放，每2套為1組現(xiàn)場拼接，增加了人員操作維護空間。天然氣電站使用現(xiàn)場見圖1。
1.1外形尺寸的確定
房體的尺寸取決于內(nèi)裝機組的型號尺寸，此外，還要充分考慮機房使用環(huán)境、進排風需求、冷卻方式、電控系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)等因素，在滿足國家公路一級超限要求的前提下，確定最終外形尺寸（長×寬×高）為：7000×3000×3100mm。
1.2底座結(jié)構(gòu)設計
天然氣發(fā)電機組應安裝在具有足夠剛度的底座上，并需將支承表面調(diào)整水平。底座設計為撬裝式，主體為工字鋼與槽鋼焊接而成。底座表面鋪設花紋鋼板，底面焊接密封鋼板。為滿足房體的整體吊裝需求，選用厚壁無縫鋼管貫穿底座，測算房體重心以確定吊點位置。底座內(nèi)部形成的腔體用來放置蓄電池、電纜線槽、油水管線等。規(guī)范布置天然氣管道(天然氣管道應采用無縫鋼管，管壁不能太薄，接頭處要密封可靠)、油底殼排污管道、電纜線，減少彎曲避免交叉。電纜出口設在底座端面，設置蓋板防止運輸途中沙塵通過出線口進入底座內(nèi)。在工字鋼上設置排污口，在冬季吊裝房體前，可通過排污口向封閉底座內(nèi)沖入蒸汽，解凍底座與地面結(jié)合處。
1.3房頂與墻體一體式結(jié)構(gòu)設計該發(fā)電房采用分體結(jié)構(gòu)設計，可滿足發(fā)電房整體吊裝和拆卸需求，方便機組的安裝與維修。
1.3.1房頂設計房頂由厚壁方鋼管焊接成主體框架，在框架內(nèi)合理布置加強支撐梁，用于支撐臥式散熱器與消音器。房頂上表面鋪設瓦楞板，在瓦楞板上開設空氣濾芯更換孔，配備帶合頁的蓋板和鎖緊裝置。房頂周圈設置導雨槽，避免雨水存積于房頂，長期浸泡破壞漆膜腐蝕鋼板。對房頂上的所有焊縫及鋼板做煤油試漏檢驗。房頂側(cè)梁上焊接吊裝限位裝置，保證吊裝過程的安全可靠。
1.3.2墻體設計墻體主體框架選用厚壁鋼管焊接，一側(cè)設置對開式集裝箱大門和維護門，另一側(cè)為敞開式結(jié)構(gòu)，其他部分鋪滿標準集裝箱式瓦楞板。兩機房并排擺放后通過子母粘連接密封。墻體與房頂焊接為一體，墻體與底座通過螺栓連接。
1.4降噪系統(tǒng)設計
天然氣發(fā)電機組在工作時會產(chǎn)生噪聲，其中對整體噪聲影響最大的是排氣噪聲和機械噪聲。排氣噪聲的控制：消音器是控制排氣噪聲的一種基本方法，能有效地隔斷排氣震動和排氣噪聲的傳播。同時，對排氣管道采用隔熱隔音的巖棉予以包扎，既可以減少機組熱量散發(fā)到機房內(nèi)，又可以降低排氣管引起的噪聲。在發(fā)動機排氣出口與消音器連接管路的設計上，應盡量減少彎管的使用數(shù)量，以使發(fā)動機總的排氣背壓不超過規(guī)定值。若排氣背壓超過規(guī)定值，必須加大排氣管管徑以減少背壓。機械噪聲的控制：對機組進行隔振處理，機組的隔振采用減振器或減振膠墊。在噪聲的傳播通道上進行降噪處理，減少聲源對外的輻射。根據(jù)現(xiàn)場的使用需求，房體內(nèi)表面裝修材料需具有良好的絕熱、保溫、耐腐蝕和吸音性能。本機房內(nèi)飾加裝玻璃纖維棉外附無紡布與多孔鋼板，可依據(jù)降噪要求合理選擇玻璃纖維棉的厚度和容重。
1.5通風系統(tǒng)設計
為保證發(fā)動機的正常運行，發(fā)電房內(nèi)要有充足的空氣流通，以確保房內(nèi)溫度盡可能最低。此外，發(fā)動機的進氣應盡可能潔凈。一般情況下，進、排風口凈流通面積要大于散熱器芯正面面積的25%。通常在進風口和出風口處安裝百葉窗、降噪箱、防鼠網(wǎng)等，不管裝了什么都會使氣流阻力增大，因此，有必要進一步增加流通面積。具體計算過程如下：進風口面積計算：A�進（m2）≈1.2•A排（m2）；排風口面積：A排（m2）=K•S水箱（m2）式中，S為水箱凈面積，K為風阻系數(shù)，K值見表1。該天然氣發(fā)動機配置的是一個遠置式散熱器，必須考慮對機房強制通風，根據(jù)排風量需求，在機房電機端配備兩臺防爆軸流風機。在房體發(fā)動機端合理位置安裝一個大面積的進風口，進風口的結(jié)構(gòu)應具備吸收進風噪音、防雨、防雪和防塵等功能，考慮到沙漠地區(qū)現(xiàn)場使用情況，每套機房選用4組防風沙一級過濾器（自制）。天然氣發(fā)電房結(jié)構(gòu)見圖2。
2天然氣發(fā)電房配套設施
為保證天然氣發(fā)電機組安全、可靠地運行，機房內(nèi)的配套設施必不可少，主要包括電控系統(tǒng)、發(fā)動機預熱設施、安防監(jiān)控設施等，電氣平面布置見圖3。
2.1電控系統(tǒng)
電控系統(tǒng)是機房必不可少的一部分，房體內(nèi)設置防爆配電箱，用于控制房內(nèi)照明、風機、預熱器等設施，電源引自電站低壓配電室。
2.2發(fā)動機預熱設施
使用地區(qū)年最低氣溫達到-25℃，因此，配置發(fā)動機預熱器以保證其在低溫環(huán)境下的啟動性能是必要的。主要設施為發(fā)動機冷卻液加熱器和機油加熱器，采用恒溫自動循環(huán)控制。
2.3安防監(jiān)控設施
為滿足電站現(xiàn)場安防系統(tǒng)保護需求，機房內(nèi)配置可燃氣體探測器和火焰探測器。機房內(nèi)做好電源連接，將輸出信號引至防爆配電箱，供上位機系統(tǒng)使用。
3結(jié)語
天然氣發(fā)電房充分考慮了天然氣易燃易爆的特點、沙漠地區(qū)的防風沙性能以及現(xiàn)場布局的優(yōu)化，采用現(xiàn)場拼接結(jié)構(gòu)，極大地提高了內(nèi)部維護空間，減少了占地面積，實現(xiàn)了電站的模塊化組合。機房配置的降噪系統(tǒng)、進排風系統(tǒng)及配套設施為電站的可靠運行提供了優(yōu)良保證。
參考文獻：
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[2]閆福宏，何廷會，張立新等.施工作業(yè)用野營房[p].中國Q/CNPC98-20048-10.
作者：曹巍巍 王新 張杰 鄭志強 冉文香 宋明媚 張勁松 單位：濟柴動力有限公司再制造分公司
