天然气发电房优化设计分析

摘要：在沙漠地区建设多台天然气发电机组并联运行电站，由于使用环境恶劣、运输不便，对发电房的设计提出了更高的要求。本文针对天然气发电房结构、降噪系统、通风系统、电控、发动机预热、安防监控及喷淋等配套设施的设计思路进行了阐述，使发电房满足恶劣环境下的使用需求。

关键词：沙漠地区；天然气发电房；结构；撬装式；降噪系统；通风系统；配套设施

项目应用于新疆沙漠地区天然气回收站。由于处地电网不够完善，从经济性、可靠性以及能源利用等方面综合考虑，决定自建天然气发电机组电站。处于对电站供电质量及供电可靠性、稳定性的考虑，选用“济柴”牌500kW(12V190)/400V天然气发电机组8台。根据天然气机特点和现场的环境、布局、使用需求对电站的天然气发电房进行了设计开发。

1天然气发电房结构设计

电站建设地点位于沙漠腹地，考虑到施工和运输的便利性，该发电房采用撬装式底座结构。房顶与墙体一体式结构设计满足整体吊装，方便机组的安装与维修。8套发电房并排摆放，每2套为1组现场拼接，增加了人员操作维护空间。天然气电站使用现场见图1。

1.1外形尺寸的确定

房体的尺寸取决于内装机组的型号尺寸，此外，还要充分考虑机房使用环境、进排风需求、冷却方式、电控系统、天然气供给系统等因素，在满足国家公路一级超限要求的前提下，确定最终外形尺寸（长×宽×高）为：7000×3000×3100mm。

1.2底座结构设计

天然气发电机组应安装在具有足够刚度的底座上，并需将支承表面调整水平。底座设计为撬装式，主体为工字钢与槽钢焊接而成。底座表面铺设花纹钢板，底面焊接密封钢板。为满足房体的整体吊装需求，选用厚壁无缝钢管贯穿底座，测算房体重心以确定吊点位置。底座内部形成的腔体用来放置蓄电池、电缆线槽、油水管线等。规范布置天然气管道(天然气管道应采用无缝钢管，管壁不能太薄，接头处要密封可靠)、油底壳排污管道、电缆线，减少弯曲避免交叉。电缆出口设在底座端面，设置盖板防止运输途中沙尘通过出线口进入底座内。在工字钢上设置排污口，在冬季吊装房体前，可通过排污口向封闭底座内冲入蒸汽，解冻底座与地面结合处。

1.3房顶与墙体一体式结构设计该发电房采用分体结构设计，可满足发电房整体吊装和拆卸需求，方便机组的安装与维修。

1.3.1房顶设计房顶由厚壁方钢管焊接成主体框架，在框架内合理布置加强支撑梁，用于支撑卧式散热器与消音器。房顶上表面铺设瓦楞板，在瓦楞板上开设空气滤芯更换孔，配备带合页的盖板和锁紧装置。房顶周圈设置导雨槽，避免雨水存积于房顶，长期浸泡破坏漆膜腐蚀钢板。对房顶上的所有焊缝及钢板做煤油试漏检验。房顶侧梁上焊接吊装限位装置，保证吊装过程的安全可靠。

1.3.2墙体设计墙体主体框架选用厚壁钢管焊接，一侧设置对开式集装箱大门和维护门，另一侧为敞开式结构，其他部分铺满标准集装箱式瓦楞板。两机房并排摆放后通过子母粘连接密封。墙体与房顶焊接为一体，墙体与底座通过螺栓连接。

1.4降噪系统设计

天然气发电机组在工作时会产生噪声，其中对整体噪声影响最大的是排气噪声和机械噪声。排气噪声的控制：消音器是控制排气噪声的一种基本方法，能有效地隔断排气震动和排气噪声的传播。同时，对排气管道采用隔热隔音的岩棉予以包扎，既可以减少机组热量散发到机房内，又可以降低排气管引起的噪声。在发动机排气出口与消音器连接管路的设计上，应尽量减少弯管的使用数量，以使发动机总的排气背压不超过规定值。若排气背压超过规定值，必须加大排气管管径以减少背压。机械噪声的控制：对机组进行隔振处理，机组的隔振采用减振器或减振胶垫。在噪声的传播通道上进行降噪处理，减少声源对外的辐射。根据现场的使用需求，房体内表面装修材料需具有良好的绝热、保温、耐腐蚀和吸音性能。本机房内饰加装玻璃纤维棉外附无纺布与多孔钢板，可依据降噪要求合理选择玻璃纤维棉的厚度和容重。

1.5通风系统设计

为保证发动机的正常运行，发电房内要有充足的空气流通，以确保房内温度尽可能最低。此外，发动机的进气应尽可能洁净。一般情况下，进、排风口净流通面积要大于散热器芯正面面积的25%。通常在进风口和出风口处安装百叶窗、降噪箱、防鼠网等，不管装了什么都会使气流阻力增大，因此，有必要进一步增加流通面积。具体计算过程如下：进风口面积计算：A�进（m2）≈1.2•A排（m2）；排风口面积：A排（m2）=K•S水箱（m2）式中，S为水箱净面积，K为风阻系数，K值见表1。该天然气发动机配置的是一个远置式散热器，必须考虑对机房强制通风，根据排风量需求，在机房电机端配备两台防爆轴流风机。在房体发动机端合理位置安装一个大面积的进风口，进风口的结构应具备吸收进风噪音、防雨、防雪和防尘等功能，考虑到沙漠地区现场使用情况，每套机房选用4组防风沙一级过滤器（自制）。天然气发电房结构见图2。

2天然气发电房配套设施

为保证天然气发电机组安全、可靠地运行，机房内的配套设施必不可少，主要包括电控系统、发动机预热设施、安防监控设施等，电气平面布置见图3。

2.1电控系统

电控系统是机房必不可少的一部分，房体内设置防爆配电箱，用于控制房内照明、风机、预热器等设施，电源引自电站低压配电室。

2.2发动机预热设施

使用地区年最低气温达到-25℃，因此，配置发动机预热器以保证其在低温环境下的启动性能是必要的。主要设施为发动机冷却液加热器和机油加热器，采用恒温自动循环控制。

2.3安防监控设施

为满足电站现场安防系统保护需求，机房内配置可燃气体探测器和火焰探测器。机房内做好电源连接，将输出信号引至防爆配电箱，供上位机系统使用。

3结语

天然气发电房充分考虑了天然气易燃易爆的特点、沙漠地区的防风沙性能以及现场布局的优化，采用现场拼接结构，极大地提高了内部维护空间，减少了占地面积，实现了电站的模块化组合。机房配置的降噪系统、进排风系统及配套设施为电站的可靠运行提供了优良保证。

参考文献：

[1]李树生、孙思国、孙洁等.石油天然气钻井动力装备[M].北京石油工业出版社，2013.2198-204.

[2]闫福宏，何廷会，张立新等.施工作业用野营房[p].中国Q/CNPC98-20048-10.

作者：曹巍巍 王新 张杰 郑志强 冉文香 宋明媚 张劲松 单位：济柴动力有限公司再制造分公司