電廠擴建工程汽機房建筑設(shè)計研究
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摘要：以庫爾納調(diào)峰電廠擴建工程汽機房為例，從規(guī)劃布局入手，通過對汽機房的單體設(shè)計、設(shè)計特點、設(shè)計缺陷等方面全方位多角度分析，闡述了整個汽機房建筑設(shè)計的塑造過程，希望能為今后同類項目的汽機房建筑設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：電廠擴建；汽機房；孟加拉國；設(shè)計塑造
引言
海外電力市場需求日益強勁，具有廣闊的市場機遇。隨著國家“一帶一路”倡議的提出，鼓勵企業(yè)走出國門，國際業(yè)務將成為企業(yè)未來業(yè)績不斷增長的重要方向。創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本動力，要求永福人打破思維慣性的牢籠，在創(chuàng)新中求生存，在創(chuàng)新中謀發(fā)展。共贏是時展的主題。從孟加拉國建筑的設(shè)計特點和設(shè)計存在的問題入手，并與國內(nèi)相關(guān)工程進行比較分析，從建筑設(shè)計的角度為在孟加拉國當?shù)卦O(shè)計鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房提供一些思路[1]。
1工程概況
庫爾納調(diào)峰電廠位于孟加拉國庫爾納，廠區(qū)已建一臺150MW簡單循環(huán)燃氣輪發(fā)電機組，采用阿爾斯通GT13E2型燃機，由西班牙Isolux公司承建。項目業(yè)主為孟加拉國西北發(fā)電有限公司，業(yè)主在原廠區(qū)預留場地擴建蒸汽輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)施，形成燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。庫爾納調(diào)峰電廠一期工程已建燃氣輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)施，包括燃機廠房、化水處理車間、集控樓、行政辦公樓和132kV配電裝置等設(shè)施。庫爾納調(diào)峰電廠擴建工程由上海電氣集團總承包。本期工程建設(shè)汽機房、旁路煙囪、余熱鍋爐房、化水樓、循環(huán)水泵房、汽機高廠變、汽機主變壓器、冷卻塔、凈水站和取水泵房等設(shè)施，以滿足擴建聯(lián)合循環(huán)的需求。
2規(guī)劃布局
本工程廠區(qū)總平面布置包含三個部分，分別為主廠區(qū)（包括汽機房、旁路煙囪、余熱鍋爐房、冷卻塔及變壓器等）、凈水站區(qū)及取水泵房區(qū)。本期工程總用地面積為13265m2，廠區(qū)建構(gòu)筑物用地面積5243m2。如圖1所示。主廠區(qū)北側(cè)與西側(cè)緊鄰已建調(diào)峰電廠，北側(cè)為已建調(diào)峰電廠簡單循環(huán)燃氣輪發(fā)電機組、主控樓等生產(chǎn)區(qū)及油庫區(qū)，西側(cè)是已建調(diào)峰電廠的化水處理車間及132kV配電裝置區(qū)，南側(cè)為當?shù)鼐用駞^(qū)，東側(cè)為當?shù)啬滤沽帜沟亍Ｆ麢C房布置在主廠區(qū)中間位置，其西側(cè)從北到南依次布置旁路煙囪、余熱鍋爐房、煙囪、啟動鍋爐棚等；其南側(cè)布置化水樓、酸堿棚、除鹽水箱、廢水池、循環(huán)水泵房、汽機高廠變、汽機主變壓器等；其東側(cè)從北到南依次布置警衛(wèi)室、5座機力通風冷卻塔。凈水站區(qū)布置在已建調(diào)峰電廠北側(cè)，為待拆除的居民區(qū)(已廢棄)。凈水站區(qū)主要的建構(gòu)筑物有原水加藥樓、機械加速澄清池、原水池、綜合檢修車間及材料庫等。取水泵房區(qū)位于廠區(qū)北側(cè)約500m距離的Bhairab河南岸邊。
3汽機房單體設(shè)計
本工程在2014年4月完成初步設(shè)計審查，同年5月進入施工圖設(shè)計階段，同年年底完成所有建筑施工圖。2016年8月竣工投產(chǎn)。汽機房是整個工程面積最大最核心的工業(yè)建筑。孟加拉國屬于多雨國家，每年的5～9月為當?shù)氐挠昙尽Ｓ昙緯r間比較長，因此在土建施工上，為了提高施工效率，工業(yè)建筑優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)。汽機房為三層鋼結(jié)構(gòu)。汽機房的總長度為45.0m,總寬度為22.0m。6.6kV及415VPC配電室、加藥間、廁所、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵等房間設(shè)置在一樓，層高4.50m。蓄電池室、祈禱室、氣體消防鋼瓶間和汽機MCC室設(shè)置在二樓，層高4.50m。汽輪機、熱控電子設(shè)備間和電氣繼保間位于三樓，汽輪機周圍的地面區(qū)域作為檢修區(qū)域和布置汽輪機輔助設(shè)備，層高13.42m。汽機房內(nèi)部設(shè)兩部鋼梯用于垂直交通，汽機房內(nèi)任何一點到鋼梯的距離不超過50m。汽機房的屋頂標高23.42m,屋面均采用有組織排水，為不上人屋面，布置有暖通專業(yè)自然通風器和風機。
4汽機房的設(shè)計風格
電廠內(nèi)的生產(chǎn)建筑,其存在形態(tài)以各工藝專業(yè)的功能為依托。廠區(qū)建筑的平面布置，在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下，結(jié)合流暢的交通組織、嚴格的防火分區(qū)及合理的建筑構(gòu)造，設(shè)計出功能完善的建筑型式。在立面設(shè)計上，電廠內(nèi)的生產(chǎn)建筑在結(jié)合建筑內(nèi)部生產(chǎn)特征的基礎(chǔ)上，以較為規(guī)則的平面來組合空間，并通過幾何體的穿插咬合形成簡潔明確、錯落有致的建筑，以現(xiàn)代工業(yè)建筑的氣勢和明快來表現(xiàn)出整體環(huán)境。汽機房建筑平面布局緊湊，減少占地面積，節(jié)省造價；功能分區(qū)明確，方便運行人員檢修與巡視。立面造型上，采用壓型鋼板外圍護，色彩以白色為主輔以深褐色的色帶，簡約式建筑風格，建筑沉穩(wěn)而典雅。設(shè)計中充分考慮建筑風格的個性塑造，利用橫、豎向線條等建筑元素使立面分割整齊有序，增強建筑的視覺效果，使整個建筑給人舒展而不失穩(wěn)重之感，體現(xiàn)工業(yè)化建筑的特色。
5汽機房的設(shè)計特點
5.1風俗習慣上的特點
由于工程地點在孟加拉國，所以必須深入了解當?shù)氐慕ㄖ攸c及風俗習慣，理清與國內(nèi)建筑設(shè)計的差異，及時調(diào)整建筑布局。在工程投標階段，業(yè)主的招標書上明確一些建筑設(shè)計要求：①廁所和小便池的朝向應設(shè)計成不與麥加方向(東西向)對齊，因此朝向上只能南朝北或北朝南。②建筑上需設(shè)計祈禱室，祈禱室的方向必須朝向麥加的方向。在地面裝修設(shè)計上，需要在釉面瓷磚地面上覆蓋地毯。③樓梯踏步高度范圍150～165mm，踏步寬度范圍250～300mm。
5.2建筑設(shè)計上的特點
（1）汽機房采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上加設(shè)了X型斜支撐增加建筑的穩(wěn)定性和抗震性。為了更好地利用空間，汽機房的斜支撐主要分布在外墻相鄰的柱與柱之間位置。這就導致了一個外門設(shè)置的問題：有斜支撐的位置，門的凈高無法滿足設(shè)計和設(shè)備搬運高度要求。在建筑施工圖設(shè)計上，采用避開斜支撐位置設(shè)置門的辦法。如果是設(shè)備原因，必須在斜支撐位置開門，通過與結(jié)構(gòu)專業(yè)人員進行溝通和復核，移動斜支撐的位置來解決問題。（2）每個建筑都要考慮日常屋面檢修和設(shè)備檢修，采用上人樓梯間或者采用上屋面鋼直梯。常規(guī)工業(yè)建筑設(shè)計，是考慮從室外直接設(shè)鋼直梯到屋面，但是由于汽機房建筑高度為23.42m，鋼直梯只適用于屋面高度≤10m的建筑，無法從室外開始起步設(shè)置，所以設(shè)計上是從熱控電子設(shè)備間墻上設(shè)個直爬梯上到14.0m頂板，然后在1軸處標高14.0m壓型鋼板外墻上開個小門。通過室外挑臺，帶護籠的直爬梯從標高14.0m處設(shè)置到屋頂。如圖2所示。
5.3構(gòu)造設(shè)計上的特點
（1）單層高強鍍鋁鋅壓型鋼板圍護系統(tǒng)用于汽機房的外墻(標高0.200m以下使用C20鋼筋混凝土)。汽機房內(nèi)部的房間，6.6kV及415VPC配電室、熱控電子設(shè)備間和電氣繼保間等房間需要考慮設(shè)備發(fā)熱量、溫度和相對濕度要求，加藥間間和蓄電池室等房間需要考慮耐腐蝕措施，因此內(nèi)部采用磚墻分隔是最好的選擇。常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑一般不設(shè)分隔墻或者采用壓型鋼板分隔。（2）壓型鋼板屋面在多雨地區(qū)極易腐蝕，且不易維修更換，因此汽機房的屋面采用在壓型鋼板底膜上澆筑混凝土板的辦法。這樣結(jié)構(gòu)施工快，屋面構(gòu)造也堅固耐用。屋面防水層采用高分子防水卷材，隔熱層采用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板。常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑屋面采用的是壓型鋼板屋面。
6汽機房設(shè)計缺陷
6.1設(shè)計過程缺陷
（1）問題：汽機房檢修鋼直梯設(shè)計從14.0m～23.42m，中間未設(shè)計休息平臺。初步設(shè)計審查時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此問題，但是查閱02（03）J401《鋼梯》[2]國標圖集之后發(fā)現(xiàn)這個高度在國內(nèi)規(guī)范中是允許的，且當時從節(jié)省造價角度考慮，因此取消鋼直梯中間休息平臺的設(shè)計。但是從安全上考慮，雖然有護籠，但是中途沒有休息，風險還是比較高。對策：建議以后汽機房屋面鋼梯的設(shè)計可以從上行車的鋼梯平臺位置開門，做個室外平臺通過鋼直梯上到屋面，鋼梯的高度適中且節(jié)省造價；或者在造價允許的條件下，加設(shè)個中間休息平臺，如圖3、圖4所示。（2）問題：由于鋼柱無法與磚墻直接拉結(jié)，汽機房內(nèi)部磚墻只能通過加設(shè)構(gòu)造柱與鋼柱連接，增加抗震穩(wěn)定性。汽機房構(gòu)造柱與鋼柱之間采用焊接的方式。這種剛性連接會破壞整體結(jié)構(gòu)抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)構(gòu)造柱與鋼柱之間的連接，最好采用彈性連接，不要采用剛性連接。對策：建議在以后工程中可以在構(gòu)造柱與鋼柱之間留縫，中間填充彈性材料，如輕質(zhì)聚氨酯泡沫。外表面通過鋼板與構(gòu)造柱、鋼柱用射釘連接。如圖5所示。
6.2現(xiàn)場反饋缺陷
（1）問題：6.6kV及415VPC配電室無法設(shè)置吊頂。汽機房一層4.5m層設(shè)有MCC配電間，因此配電間板底需設(shè)置電纜橋架。電纜橋架標高為3.0及3.3m，該兩層橋架位于0.0m層6.6kV及415VPC配電室內(nèi)的吊頂上方，敷設(shè)電纜后將導致此處吊頂蓋板無法安裝。對策：與現(xiàn)場工代、業(yè)主溝通后，取消6.6kV及415VPC配電室吊頂。（2）問題：一層6.6kV及415VPC配電室外墻上暖通專業(yè)軸流風機開孔碰到鋼結(jié)構(gòu)斜支撐，影響設(shè)備使用。對策：核實圖紙之后，將軸流風機墻上開孔位置移到別的位置。以后工程中汽機房內(nèi)部結(jié)構(gòu)專業(yè)加設(shè)斜支撐的位置，最好在平面圖和剖面圖上體現(xiàn)位置，提醒墻上有設(shè)備開孔的專業(yè)避開斜支撐。
7結(jié)語
不管是國內(nèi)或者國外的工程，汽機房內(nèi)建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、熱機等專業(yè)間的相互配合是至關(guān)重要的。完成施工圖的過程中，除了做好自己專業(yè)的內(nèi)容，還要密切留意與其他的專業(yè)之間有配合交叉的內(nèi)容。就建筑專業(yè)而言，暖通、電氣、熱機等專業(yè)的外墻孔洞與梁柱、水平系梁的碰撞；門的大小是否滿足電氣、熱機等專業(yè)設(shè)備檢修需求。這些與其他專業(yè)之間配合的細節(jié)問題更容易遺漏，在建筑施工的時候才被發(fā)現(xiàn)。因此在汽機房施工圖設(shè)計的時候，要精益求精，最好能在出圖之前再核實一遍各專業(yè)在施工圖階段的提資，才是對建筑專業(yè)、對其他專業(yè)負責。
參考文獻
[1]火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范：GB50229—2006[S].北京：中國計劃出版社，2006：5.
[2]02（03）J401鋼梯[S].北京：中國計劃出版社，2002：80.
作者：賴毅鵬 單位：福建永福電力設(shè)計股份有限公司
