天然氣發(fā)電房優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

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摘要：在沙漠地區(qū)建設(shè)多臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行電站，由于使用環(huán)境惡劣、運(yùn)輸不便，對發(fā)電房的設(shè)計(jì)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(fēng)系統(tǒng)、電控、發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱、安防監(jiān)控及噴淋等配套設(shè)施的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了闡述，使發(fā)電房滿足惡劣環(huán)境下的使用需求。

關(guān)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(fēng)系統(tǒng)；配套設(shè)施

項(xiàng)目應(yīng)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(jì)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(jī)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(jì)柴”牌500kW(12V190)/400V天然氣發(fā)電機(jī)組8臺(tái)。根據(jù)天然氣機(jī)特點(diǎn)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(jìn)行了設(shè)計(jì)開發(fā)。

1天然氣發(fā)電房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電站建設(shè)地點(diǎn)位于沙漠腹地，考慮到施工和運(yùn)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(shè)計(jì)滿足整體吊裝，方便機(jī)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(hù)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(jī)組的型號(hào)尺寸，此外，還要充分考慮機(jī)房使用環(huán)境、進(jìn)排風(fēng)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(jí)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(shè)計(jì)

天然氣發(fā)電機(jī)組應(yīng)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(shè)計(jì)為撬裝式，主體為工字鋼與槽鋼焊接而成。底座表面鋪設(shè)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(diǎn)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(yīng)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(shè)在底座端面，設(shè)置蓋板防止運(yùn)輸途中沙塵通過出線口進(jìn)入底座內(nèi)。在工字鋼上設(shè)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(shè)計(jì)該發(fā)電房采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可滿足發(fā)電房整體吊裝和拆卸需求，方便機(jī)組的安裝與維修。

1.3.1房頂設(shè)計(jì)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(qiáng)支撐梁，用于支撐臥式散熱器與消音器。房頂上表面鋪設(shè)瓦楞板，在瓦楞板上開設(shè)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(shè)置導(dǎo)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(yàn)。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(shè)計(jì)墻體主體框架選用厚壁鋼管焊接，一側(cè)設(shè)置對開式集裝箱大門和維護(hù)門，另一側(cè)為敞開式結(jié)構(gòu)，其他部分鋪滿標(biāo)準(zhǔn)集裝箱式瓦楞板。兩機(jī)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(shè)計(jì)

天然氣發(fā)電機(jī)組在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，其中對整體噪聲影響最大的是排氣噪聲和機(jī)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(dòng)和排氣噪聲的傳播。同時(shí)，對排氣管道采用隔熱隔音的巖棉予以包扎，既可以減少機(jī)組熱量散發(fā)到機(jī)房內(nèi)，又可以降低排氣管引起的噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣出口與消音器連接管路的設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量減少彎管的使用數(shù)量，以使發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)械噪聲的控制：對機(jī)組進(jìn)行隔振處理，機(jī)組的隔振采用減振器或減振膠墊。在噪聲的傳播通道上進(jìn)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(jī)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(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)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(dòng)機(jī)的進(jìn)氣應(yīng)盡可能潔凈。一般情況下，進(jìn)、排風(fēng)口凈流通面積要大于散熱器芯正面面積的25%。通常在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處安裝百葉窗、降噪箱、防鼠網(wǎng)等，不管裝了什么都會(huì)使氣流阻力增大，因此，有必要進(jìn)一步增加流通面積。具體計(jì)算過程如下：進(jìn)風(fēng)口面積計(jì)算：A�進(jìn)（m2）≈1.2•A排（m2）；排風(fēng)口面積：A排（m2）=K•S水箱（m2）式中，S為水箱凈面積，K為風(fēng)阻系數(shù)，K值見表1。該天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)配置的是一個(gè)遠(yuǎn)置式散熱器，必須考慮對機(jī)房強(qiáng)制通風(fēng)，根據(jù)排風(fēng)量需求，在機(jī)房電機(jī)端配備兩臺(tái)防爆軸流風(fēng)機(jī)。在房體發(fā)動(dòng)機(jī)端合理位置安裝一個(gè)大面積的進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備吸收進(jìn)風(fēng)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(jī)房選用4組防風(fēng)沙一級(jí)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(shè)施

為保證天然氣發(fā)電機(jī)組安全、可靠地運(yùn)行，機(jī)房內(nèi)的配套設(shè)施必不可少，主要包括電控系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱設(shè)施、安防監(jiān)控設(shè)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(jī)房必不可少的一部分，房體內(nèi)設(shè)置防爆配電箱，用于控制房內(nèi)照明、風(fēng)機(jī)、預(yù)熱器等設(shè)施，電源引自電站低壓配電室。

2.2發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱設(shè)施

使用地區(qū)年最低氣溫達(dá)到-25℃，因此，配置發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱器以保證其在低溫環(huán)境下的啟動(dòng)性能是必要的。主要設(shè)施為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱器和機(jī)油加熱器，采用恒溫自動(dòng)循環(huán)控制。

2.3安防監(jiān)控設(shè)施

為滿足電站現(xiàn)場安防系統(tǒng)保護(hù)需求，機(jī)房內(nèi)配置可燃?xì)怏w探測器和火焰探測器。機(jī)房內(nèi)做好電源連接，將輸出信號(hào)引至防爆配電箱，供上位機(jī)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(diǎn)、沙漠地區(qū)的防風(fēng)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(hù)空間，減少了占地面積，實(shí)現(xiàn)了電站的模塊化組合。機(jī)房配置的降噪系統(tǒng)、進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)及配套設(shè)施為電站的可靠運(yùn)行提供了優(yōu)良保證。

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[2]閆福宏，何廷會(huì)，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(qiáng) 冉文香 宋明媚 張勁松 單位：濟(jì)柴動(dòng)力有限公司再制造分公司