生物質發電廠的建筑設計

趙 蕾，耿 霏，劉志民，宋 飛

(北京國電華信誠電力技術咨詢有限公司，北 京 100029)

1 概述

中國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年產生秸稈6×108t，其中可以作為能源使用的約4×108t，全國林木總生物量約1.9×1010t，可獲得量為9×108t，可作為能源利用的總量約為3×108t。如加以有效利用，開發潛力將十分巨大。生物質發電就是利用生物質所具有的生物質能進行的發電，是可再生能源發電的一種。具有資源分布廣、環境影響小、可以永續利用等顯著特點，具有較好的經濟、生態和社會效益。作為一項21世紀的具有節能效益、社會效益和環境效益的現代化生物質發電工程，其建筑設計就必須與工藝完美結合，滿足工藝生產的各項要求，并充分體現生產過程中以人為本的設計要求。提取企業建筑的主色調。廠區整體風格和立面處理充分體現現代工業建筑的特點，并充分考慮其對環境、生態的影響與可持續發展問題，力爭體現企業精神，營造綠色環境、構建生態工廠。生物質發電的建筑設計要貫徹安全可靠、經濟實用、符合國情的基本設計原則，遵守各項相關法律法規及行業標準。注重經濟實用、環保節能、方便維護三項要素，根據本工程生產流程、功能要求、自然條件、建筑材料和建筑技術等特性，通過平面和空間組合等多方優化，力求創造出整潔、舒適、優美的運行環境，充分體現出現代工業企業的高效品質和現代文明管理水平。

2 工程實例分析

香河生物質發電工程位于蔣辛屯廠址位于香河縣縣城和蔣辛屯鎮之間、大香公路路東，主要以香河縣本地農業生產秸稈為燃料，在廠址周圍30km半徑內設置10個集中收購站，并各集中收購站在其附近設多個小收購點。燃料通過鄉間公路進入大香公路運輸到廠，運距離相對均衡。本工程新建2×18MW高溫高壓純凝汽式汽輪發電機組，配2×75t/h高溫高壓生物質燃料鍋爐。香河生物質電廠的建筑色彩、形象設計以融匯企業精神(奉獻綠色能源，服務社會公眾)和企業傳播語(和諧中電投，綠色能源情)的內在精神為原則，并符合電廠建筑、消防等設計規程的基本要求。

2.1 廠區立面色彩設計

見圖1效果圖

圖1 效果圖

本工程全廠建構筑物色彩協調統一，主色調采用珍珠白，裝飾色采用淺鈷藍色。主廠房色彩力求簡潔明快，主廠房的汽機房主體，以雕刻的處理手法，用大量的實墻面和異型窗形的構成，隱含出綠色植物、秸稈形態的影像，體現綠色能源的內涵。固定端豎向交通體，通過大實大虛的構成，用金屬和玻璃營造出現代化的企業氛圍。鍋爐房采用壓型鋼板封閉式爐體，通過藍灰、白的鋼板組合，打上企業色的印記。根據工藝專業要求，主廠房圍護結構采用全封閉設計，附屬建筑的風格、色彩、建筑材料選用方面與主廠房協調、統一，為了體現現代工業建筑的新形象，塑造生動的建筑造型。凸顯出建筑的龐大氣勢。廠區內的單體建筑在綠色植物、水景廣場、建筑小品的環抱中，體現“綠色環保”工業建筑的生態理念。

2.2 主廠房的設計

主廠房按兩機兩爐機組進行設計，裝機容量2×18MW，采用汽機房—除氧間－鍋爐房三列式布置，汽輪發電機采用縱向布置，汽機房跨度為18.0m，縱向柱距為6.00m，插入距為1.20m，縱向總長度為61.20m。汽機房運轉層標高7.0m，屋架下弦最低標高為17.00m。吊車梁軌頂標高為14.10m，設一臺20/5t橋式起重機。汽機房0.00m層設檢修場地滿足檢修汽機需要。并都符合建筑設計統一模數要求。主廠房的布置，為運行安全和操作方便創造條件，做到巡回檢查通道暢通。

主廠房內主要以天然采光為主，人工照明為輔。汽機房、鍋爐房等大部分車間，利用廠房的側窗基本上能滿足采光要求。配電間、控制室及鍋爐房的底層，由于自然采光不足，均增加人工照明。

主廠房的通風：汽機房通風系統采用自然進風、自然排風方式，室外空氣經汽機房A列的0.00m、7.00m層的建筑外窗進入汽機房，在吸收室內工藝設備和管道散發的熱量和濕量后，由安裝在汽機房屋面上的屋頂通風器排至室外，以維持汽機房內工作區溫度不超過33℃。汽機房通風進風溫度30℃，排風溫度39℃，通風量2.52×105kg/h。汽機房屋面上安裝一組長度20m、喉口寬度1500mm屋頂通風器。屋頂通風器閥板的啟、閉采用電動分段開啟的方式(具有手動開啟功能)，采用現場控制和遠程控制方式。屋頂通風器考慮防結露措施。除氧器屋面上安裝16個XDL500型屋面通風器，進行通風。

為使氣流組織順暢，應在中間層和運轉層的檢修平臺上開設必要的通風格柵。

鍋爐房為室內布置，夏季通風采用自然通風，自然排風的通風方式，以排出鍋爐房內設備和工藝管道散發的熱量。

室外空氣經鍋爐房可開啟的建筑門窗進入室內，吸收室內的余熱后經設在鍋爐頂部屋面的屋頂通風器排到室外。鍋爐房通風進風溫度30℃，排風溫度43℃，鍋爐房通風量為1.7×105kg/h。每個鍋爐房屋面上安裝一組長度10m、喉口寬度2500mm屋頂通風器。屋頂通風器閥板的啟、閉采用電動分段開啟的方式(具有手動開啟功能)，采用現場控制和遠程控制方式。屋頂通風器考慮防結露措施。

噪聲防治：從聲源著手進行噪聲控制，對有噪聲限制標準的設備，要求制造廠家提供符合要求的產品。對超標、高噪聲設備采取一定的防治措施，如：在送風機入口、對空排氣出口設消音器。此外，盡量選用低噪聲的設備和工藝，降低電廠總體噪聲水平。在設備、管道設計中，注意防振、防沖擊，以減輕振動噪聲，并注意改善氣體輸送時流場狀況，以減少空氣動力噪聲。汽機房運轉層8～10間布置機爐電集中控制室，控制室均采用雙層隔聲門，外墻設置的觀察玻璃窗采用中空玻璃；吊頂采用防火吸音板材。

主廠房為優化設計、控制成本、整合布置，沒有設置單獨的控制樓，把控制室設在7.00m的運行層中，因而集中控制室及電子設備間等重點房間裝修采用環保、節能型新型建筑材料，控制室均采用雙層隔聲門，外墻設置的觀察玻璃窗采用中空玻璃；吊頂采用防火吸音板材。

主廠房防火、防爆：汽機房A列外側布置有電氣設備，電氣設備與汽機房之間防火滿足《火力發電廠與變電所設計防火規范》要求。電纜溝進出主廠房外墻處采取防火封堵措施，由電氣專業考慮。集控室、配電室均設有防火門，頂棚、內墻面、通道出入口的布置、廠用電門及整個主廠房圍護結構的材料均滿足防火規范要求。位于油箱上方的鋼屋架及支撐涂防火涂料。

建筑節能：主廠房為高大建筑。而提高隔熱效果和降低能耗最積極的辦法是建筑物加強外圍護結構的保溫性能和提高圍護結構的密閉性，保證合理開窗和通風面積。建筑節能具體措施①建筑物體型系數≤0.4，減少散熱面；②建筑物外墻、屋面設置保溫層，減少熱量傳遞；③窗墻面積比≤0.7，減少熱量流失；④為減少機械通風能耗損失，控制外窗可開啟面積≥30%；⑤外窗氣密性≥4級，減少因房間氣密性差引起的熱量損失。

2.3 廠前區建筑設計

(1)建筑布局

建筑群主要由辦公樓、食堂、值班宿舍三個功能構成。結合北方地區氣候特點(氣候干燥、冬季寒冷、多風沙)，相對主廠房而言建筑體量較小(三部分合計約5000m2)，考慮到緊密結合廠區空間結構，三個功能結合處理為一個建筑群體量。在保證功能緊密結合、相對獨立的同時，建筑外部環境劃分為外部形象區和內部生活區，對外部街景也給與重要考慮。辦公樓主體四層，朝向廠區入口布局，建筑前有完整的水系、花園、綠地、停車等構成方整、嚴肅的廠前景觀，對外彰顯現代化企業形象。

宿舍樓正南向布局，構成嚴整街景，北側留有活動場地，為職工生活提供多樣性。場地同時處于辦公樓背面，形成“前朝后憩”的格局。

職工食堂處于兩者的結合部，通過開放時間的調整，可以滿足辦公和宿舍功能上的的可分可和，形成“緊密結合的獨立”態勢。

兩個功能區共用一個疏散樓梯，提高了投資的使用效率。

(2)建筑立面

通過面磚、金屬、石材和玻璃的建筑材料組合，采用動態開窗方式，綜合體現建筑的科技含量和人文氣質。構成企業文化的一部分。

(3)建筑結構

采用鋼筋混凝土框架結構，7度抗震設防。

(4)節能環保

在滿足節能建筑設計規范的同時，積極引入，綜合利用成熟的太陽能技術，在園林照明、生活熱水等方面提高節能效果。

2.4 燃料輸送系統建筑

主要包括：料庫、采光間、輸送棧橋、地下料斗等。燃料庫設計在生物質發電廠中，燃料是它最大的特點和亮點，它用的不是傳統的煤炭，而是本地農業生產廢棄物秸稈等，具有易燃、燃燒速度快的特性，所以用來儲存燃料的倉庫也是我們設計的重點。香河生物質發電廠的燃料庫采用排架結構，屋架為鋼屋架和鋼支撐，屋面為無保溫壓型鋼板屋面板，排架柱為鋼筋混凝土結構，基礎為鋼筋混凝土獨立基礎。采用自然的通風和采光，主體采用鋼結構，在倉庫里堆放有燃料，還有貨車、叉車、燃料破碎機等多種設備在里面工作，所以做好消防很關鍵，燃料庫的地面要承載10 t以上貨車通行，所以要按照重載地面的做法考慮，對地基承載力和壓實系數等都有相應規定和要求。

2.5 其它附屬建筑

其余輔助、附屬建筑都是按照生物質發電廠的生產流程、功能要求，結合工藝設計，進行平面布置和空間組合，同時充分考慮建筑群體立面的協調統一，與主廠房立面相呼應。

3 結語

從建筑的角度講，不論什么樣的工程，只有設計者熟悉了工藝流程，建筑的用途，結合相應的規程規范，以人為本，才能做出“安全、適用、經濟、美觀”的建筑。對具體工程具體分析，結合實際，采用不同的設計方法，以求達到更好的效果。同時要在實踐中要不斷總結經驗教訓，加強學習，建筑設計者才能跟上時代的步伐，設計出優秀的作品。

[1]GB 500XX－200X，秸稈發電廠設計規范(征求意見稿)[S]．

[2]GB50229－2006，火力發電廠與變電站設計防火規范[S]．

[3]GB50016－2006，建筑設計防火規范 [S]．

[4]朱茜，張樹軍．全國民用建筑工程技術措施節能專篇－建筑[M]．北京：中國計劃出版社，2007．