电厂扩建工程汽机房建筑设计研究

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摘要：以库尔纳调峰电厂扩建工程汽机房为例，从规划布局入手，通过对汽机房的单体设计、设计特点、设计缺陷等方面全方位多角度分析，阐述了整个汽机房建筑设计的塑造过程，希望能为今后同类项目的汽机房建筑设计提供参考。

关键词：电厂扩建；汽机房；孟加拉国；设计塑造

引言

海外电力市场需求日益强劲，具有广阔的市场机遇。随着国家“一带一路”倡议的提出，鼓励企业走出国门，国际业务将成为企业未来业绩不断增长的重要方向。创新是企业发展的根本动力，要求永福人打破思维惯性的牢笼，在创新中求生存，在创新中谋发展。共赢是时展的主题。从孟加拉国建筑的设计特点和设计存在的问题入手，并与国内相关工程进行比较分析，从建筑设计的角度为在孟加拉国当地设计钢结构工业厂房提供一些思路[1]。

1工程概况

库尔纳调峰电厂位于孟加拉国库尔纳，厂区已建一台150MW简单循环燃气轮发电机组，采用阿尔斯通GT13E2型燃机，由西班牙Isolux公司承建。项目业主为孟加拉国西北发电有限公司，业主在原厂区预留场地扩建蒸汽轮发电机组及其附属设施，形成燃气-蒸汽联合循环机组。库尔纳调峰电厂一期工程已建燃气轮发电机组及其附属设施，包括燃机厂房、化水处理车间、集控楼、行政办公楼和132kV配电装置等设施。库尔纳调峰电厂扩建工程由上海电气集团总承包。本期工程建设汽机房、旁路烟囱、余热锅炉房、化水楼、循环水泵房、汽机高厂变、汽机主变压器、冷却塔、净水站和取水泵房等设施，以满足扩建联合循环的需求。

2规划布局

本工程厂区总平面布置包含三个部分，分别为主厂区（包括汽机房、旁路烟囱、余热锅炉房、冷却塔及变压器等）、净水站区及取水泵房区。本期工程总用地面积为13265m2，厂区建构筑物用地面积5243m2。如图1所示。主厂区北侧与西侧紧邻已建调峰电厂，北侧为已建调峰电厂简单循环燃气轮发电机组、主控楼等生产区及油库区，西侧是已建调峰电厂的化水处理车间及132kV配电装置区，南侧为当地居民区，东侧为当地穆斯林墓地。汽机房布置在主厂区中间位置，其西侧从北到南依次布置旁路烟囱、余热锅炉房、烟囱、启动锅炉棚等；其南侧布置化水楼、酸碱棚、除盐水箱、废水池、循环水泵房、汽机高厂变、汽机主变压器等；其东侧从北到南依次布置警卫室、5座机力通风冷却塔。净水站区布置在已建调峰电厂北侧，为待拆除的居民区(已废弃)。净水站区主要的建构筑物有原水加药楼、机械加速澄清池、原水池、综合检修车间及材料库等。取水泵房区位于厂区北侧约500m距离的Bhairab河南岸边。

3汽机房单体设计

本工程在2014年4月完成初步设计审查，同年5月进入施工图设计阶段，同年年底完成所有建筑施工图。2016年8月竣工投产。汽机房是整个工程面积最大最核心的工业建筑。孟加拉国属于多雨国家，每年的5～9月为当地的雨季。雨季时间比较长，因此在土建施工上，为了提高施工效率，工业建筑优先考虑钢结构。汽机房为三层钢结构。汽机房的总长度为45.0m,总宽度为22.0m。6.6kV及415VPC配电室、加药间、厕所、凝结水泵、循环水泵等房间设置在一楼，层高4.50m。蓄电池室、祈祷室、气体消防钢瓶间和汽机MCC室设置在二楼，层高4.50m。汽轮机、热控电子设备间和电气继保间位于三楼，汽轮机周围的地面区域作为检修区域和布置汽轮机辅助设备，层高13.42m。汽机房内部设两部钢梯用于垂直交通，汽机房内任何一点到钢梯的距离不超过50m。汽机房的屋顶标高23.42m,屋面均采用有组织排水，为不上人屋面，布置有暖通专业自然通风器和风机。

4汽机房的设计风格

电厂内的生产建筑,其存在形态以各工艺专业的功能为依托。厂区建筑的平面布置，在满足工艺生产要求的前提下，结合流畅的交通组织、严格的防火分区及合理的建筑构造，设计出功能完善的建筑型式。在立面设计上，电厂内的生产建筑在结合建筑内部生产特征的基础上，以较为规则的平面来组合空间，并通过几何体的穿插咬合形成简洁明确、错落有致的建筑，以现代工业建筑的气势和明快来表现出整体环境。汽机房建筑平面布局紧凑，减少占地面积，节省造价；功能分区明确，方便运行人员检修与巡视。立面造型上，采用压型钢板外围护，色彩以白色为主辅以深褐色的色带，简约式建筑风格，建筑沉稳而典雅。设计中充分考虑建筑风格的个性塑造，利用横、竖向线条等建筑元素使立面分割整齐有序，增强建筑的视觉效果，使整个建筑给人舒展而不失稳重之感，体现工业化建筑的特色。

5汽机房的设计特点

5.1风俗习惯上的特点

由于工程地点在孟加拉国，所以必须深入了解当地的建筑特点及风俗习惯，理清与国内建筑设计的差异，及时调整建筑布局。在工程投标阶段，业主的招标书上明确一些建筑设计要求：①厕所和小便池的朝向应设计成不与麦加方向(东西向)对齐，因此朝向上只能南朝北或北朝南。②建筑上需设计祈祷室，祈祷室的方向必须朝向麦加的方向。在地面装修设计上，需要在釉面瓷砖地面上覆盖地毯。③楼梯踏步高度范围150～165mm，踏步宽度范围250～300mm。

5.2建筑设计上的特点

（1）汽机房采用钢结构，结构设计上加设了X型斜支撑增加建筑的稳定性和抗震性。为了更好地利用空间，汽机房的斜支撑主要分布在外墙相邻的柱与柱之间位置。这就导致了一个外门设置的问题：有斜支撑的位置，门的净高无法满足设计和设备搬运高度要求。在建筑施工图设计上，采用避开斜支撑位置设置门的办法。如果是设备原因，必须在斜支撑位置开门，通过与结构专业人员进行沟通和复核，移动斜支撑的位置来解决问题。（2）每个建筑都要考虑日常屋面检修和设备检修，采用上人楼梯间或者采用上屋面钢直梯。常规工业建筑设计，是考虑从室外直接设钢直梯到屋面，但是由于汽机房建筑高度为23.42m，钢直梯只适用于屋面高度≤10m的建筑，无法从室外开始起步设置，所以设计上是从热控电子设备间墙上设个直爬梯上到14.0m顶板，然后在1轴处标高14.0m压型钢板外墙上开个小门。通过室外挑台，带护笼的直爬梯从标高14.0m处设置到屋顶。如图2所示。

5.3构造设计上的特点

（1）单层高强镀铝锌压型钢板围护系统用于汽机房的外墙(标高0.200m以下使用C20钢筋混凝土)。汽机房内部的房间，6.6kV及415VPC配电室、热控电子设备间和电气继保间等房间需要考虑设备发热量、温度和相对湿度要求，加药间间和蓄电池室等房间需要考虑耐腐蚀措施，因此内部采用砖墙分隔是最好的选择。常规钢结构工业建筑一般不设分隔墙或者采用压型钢板分隔。（2）压型钢板屋面在多雨地区极易腐蚀，且不易维修更换，因此汽机房的屋面采用在压型钢板底膜上浇筑混凝土板的办法。这样结构施工快，屋面构造也坚固耐用。屋面防水层采用高分子防水卷材，隔热层采用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板。常规钢结构工业建筑屋面采用的是压型钢板屋面。

6汽机房设计缺陷

6.1设计过程缺陷

（1）问题：汽机房检修钢直梯设计从14.0m～23.42m，中间未设计休息平台。初步设计审查时已经发现此问题，但是查阅02（03）J401《钢梯》[2]国标图集之后发现这个高度在国内规范中是允许的，且当时从节省造价角度考虑，因此取消钢直梯中间休息平台的设计。但是从安全上考虑，虽然有护笼，但是中途没有休息，风险还是比较高。对策：建议以后汽机房屋面钢梯的设计可以从上行车的钢梯平台位置开门，做个室外平台通过钢直梯上到屋面，钢梯的高度适中且节省造价；或者在造价允许的条件下，加设个中间休息平台，如图3、图4所示。（2）问题：由于钢柱无法与砖墙直接拉结，汽机房内部砖墙只能通过加设构造柱与钢柱连接，增加抗震稳定性。汽机房构造柱与钢柱之间采用焊接的方式。这种刚性连接会破坏整体结构抗震性能。钢结构建筑内构造柱与钢柱之间的连接，最好采用弹性连接，不要采用刚性连接。对策：建议在以后工程中可以在构造柱与钢柱之间留缝，中间填充弹性材料，如轻质聚氨酯泡沫。外表面通过钢板与构造柱、钢柱用射钉连接。如图5所示。

6.2现场反馈缺陷

（1）问题：6.6kV及415VPC配电室无法设置吊顶。汽机房一层4.5m层设有MCC配电间，因此配电间板底需设置电缆桥架。电缆桥架标高为3.0及3.3m，该两层桥架位于0.0m层6.6kV及415VPC配电室内的吊顶上方，敷设电缆后将导致此处吊顶盖板无法安装。对策：与现场工代、业主沟通后，取消6.6kV及415VPC配电室吊顶。（2）问题：一层6.6kV及415VPC配电室外墙上暖通专业轴流风机开孔碰到钢结构斜支撑，影响设备使用。对策：核实图纸之后，将轴流风机墙上开孔位置移到别的位置。以后工程中汽机房内部结构专业加设斜支撑的位置，最好在平面图和剖面图上体现位置，提醒墙上有设备开孔的专业避开斜支撑。

7结语

不管是国内或者国外的工程，汽机房内建筑、结构、暖通、电气、热机等专业间的相互配合是至关重要的。完成施工图的过程中，除了做好自己专业的内容，还要密切留意与其他的专业之间有配合交叉的内容。就建筑专业而言，暖通、电气、热机等专业的外墙孔洞与梁柱、水平系梁的碰撞；门的大小是否满足电气、热机等专业设备检修需求。这些与其他专业之间配合的细节问题更容易遗漏，在建筑施工的时候才被发现。因此在汽机房施工图设计的时候，要精益求精，最好能在出图之前再核实一遍各专业在施工图阶段的提资，才是对建筑专业、对其他专业负责。

参考文献

[1]火力发电厂与变电站设计防火规范：GB50229—2006[S].北京：中国计划出版社，2006：5.

[2]02（03）J401钢梯[S].北京：中国计划出版社，2002：80.

作者：赖毅鹏 单位：福建永福电力设计股份有限公司