生物质发电厂的建筑设计

赵 蕾，耿 霏，刘志民，宋 飞

(北京国电华信诚电力技术咨询有限公司，北 京 100029)

1 概述

中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6×108t，其中可以作为能源使用的约4×108t，全国林木总生物量约1.9×1010t，可获得量为9×108t，可作为能源利用的总量约为3×108t。如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。生物质发电就是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。具有资源分布广、环境影响小、可以永续利用等显著特点，具有较好的经济、生态和社会效益。作为一项21世纪的具有节能效益、社会效益和环境效益的现代化生物质发电工程，其建筑设计就必须与工艺完美结合，满足工艺生产的各项要求，并充分体现生产过程中以人为本的设计要求。提取企业建筑的主色调。厂区整体风格和立面处理充分体现现代工业建筑的特点，并充分考虑其对环境、生态的影响与可持续发展问题，力争体现企业精神，营造绿色环境、构建生态工厂。生物质发电的建筑设计要贯彻安全可靠、经济实用、符合国情的基本设计原则，遵守各项相关法律法规及行业标准。注重经济实用、环保节能、方便维护三项要素，根据本工程生产流程、功能要求、自然条件、建筑材料和建筑技术等特性，通过平面和空间组合等多方优化，力求创造出整洁、舒适、优美的运行环境，充分体现出现代工业企业的高效品质和现代文明管理水平。

2 工程实例分析

香河生物质发电工程位于蒋辛屯厂址位于香河县县城和蒋辛屯镇之间、大香公路路东，主要以香河县本地农业生产秸秆为燃料，在厂址周围30km半径内设置10个集中收购站，并各集中收购站在其附近设多个小收购点。燃料通过乡间公路进入大香公路运输到厂，运距离相对均衡。本工程新建2×18MW高温高压纯凝汽式汽轮发电机组，配2×75t/h高温高压生物质燃料锅炉。香河生物质电厂的建筑色彩、形象设计以融汇企业精神(奉献绿色能源，服务社会公众)和企业传播语(和谐中电投，绿色能源情)的内在精神为原则，并符合电厂建筑、消防等设计规程的基本要求。

2.1 厂区立面色彩设计

见图1效果图

图1 效果图

本工程全厂建构筑物色彩协调统一，主色调采用珍珠白，装饰色采用浅钴蓝色。主厂房色彩力求简洁明快，主厂房的汽机房主体，以雕刻的处理手法，用大量的实墙面和异型窗形的构成，隐含出绿色植物、秸秆形态的影像，体现绿色能源的内涵。固定端竖向交通体，通过大实大虚的构成，用金属和玻璃营造出现代化的企业氛围。锅炉房采用压型钢板封闭式炉体，通过蓝灰、白的钢板组合，打上企业色的印记。根据工艺专业要求，主厂房围护结构采用全封闭设计，附属建筑的风格、色彩、建筑材料选用方面与主厂房协调、统一，为了体现现代工业建筑的新形象，塑造生动的建筑造型。凸显出建筑的庞大气势。厂区内的单体建筑在绿色植物、水景广场、建筑小品的环抱中，体现“绿色环保”工业建筑的生态理念。

2.2 主厂房的设计

主厂房按两机两炉机组进行设计，装机容量2×18MW，采用汽机房—除氧间－锅炉房三列式布置，汽轮发电机采用纵向布置，汽机房跨度为18.0m，纵向柱距为6.00m，插入距为1.20m，纵向总长度为61.20m。汽机房运转层标高7.0m，屋架下弦最低标高为17.00m。吊车梁轨顶标高为14.10m，设一台20/5t桥式起重机。汽机房0.00m层设检修场地满足检修汽机需要。并都符合建筑设计统一模数要求。主厂房的布置，为运行安全和操作方便创造条件，做到巡回检查通道畅通。

主厂房内主要以天然采光为主，人工照明为辅。汽机房、锅炉房等大部分车间，利用厂房的侧窗基本上能满足采光要求。配电间、控制室及锅炉房的底层，由于自然采光不足，均增加人工照明。

主厂房的通风：汽机房通风系统采用自然进风、自然排风方式，室外空气经汽机房A列的0.00m、7.00m层的建筑外窗进入汽机房，在吸收室内工艺设备和管道散发的热量和湿量后，由安装在汽机房屋面上的屋顶通风器排至室外，以维持汽机房内工作区温度不超过33℃。汽机房通风进风温度30℃，排风温度39℃，通风量2.52×105kg/h。汽机房屋面上安装一组长度20m、喉口宽度1500mm屋顶通风器。屋顶通风器阀板的启、闭采用电动分段开启的方式(具有手动开启功能)，采用现场控制和远程控制方式。屋顶通风器考虑防结露措施。除氧器屋面上安装16个XDL500型屋面通风器，进行通风。

为使气流组织顺畅，应在中间层和运转层的检修平台上开设必要的通风格栅。

锅炉房为室内布置，夏季通风采用自然通风，自然排风的通风方式，以排出锅炉房内设备和工艺管道散发的热量。

室外空气经锅炉房可开启的建筑门窗进入室内，吸收室内的余热后经设在锅炉顶部屋面的屋顶通风器排到室外。锅炉房通风进风温度30℃，排风温度43℃，锅炉房通风量为1.7×105kg/h。每个锅炉房屋面上安装一组长度10m、喉口宽度2500mm屋顶通风器。屋顶通风器阀板的启、闭采用电动分段开启的方式(具有手动开启功能)，采用现场控制和远程控制方式。屋顶通风器考虑防结露措施。

噪声防治：从声源着手进行噪声控制，对有噪声限制标准的设备，要求制造厂家提供符合要求的产品。对超标、高噪声设备采取一定的防治措施，如：在送风机入口、对空排气出口设消音器。此外，尽量选用低噪声的设备和工艺，降低电厂总体噪声水平。在设备、管道设计中，注意防振、防冲击，以减轻振动噪声，并注意改善气体输送时流场状况，以减少空气动力噪声。汽机房运转层8～10间布置机炉电集中控制室，控制室均采用双层隔声门，外墙设置的观察玻璃窗采用中空玻璃；吊顶采用防火吸音板材。

主厂房为优化设计、控制成本、整合布置，没有设置单独的控制楼，把控制室设在7.00m的运行层中，因而集中控制室及电子设备间等重点房间装修采用环保、节能型新型建筑材料，控制室均采用双层隔声门，外墙设置的观察玻璃窗采用中空玻璃；吊顶采用防火吸音板材。

主厂房防火、防爆：汽机房A列外侧布置有电气设备，电气设备与汽机房之间防火满足《火力发电厂与变电所设计防火规范》要求。电缆沟进出主厂房外墙处采取防火封堵措施，由电气专业考虑。集控室、配电室均设有防火门，顶棚、内墙面、通道出入口的布置、厂用电门及整个主厂房围护结构的材料均满足防火规范要求。位于油箱上方的钢屋架及支撑涂防火涂料。

建筑节能：主厂房为高大建筑。而提高隔热效果和降低能耗最积极的办法是建筑物加强外围护结构的保温性能和提高围护结构的密闭性，保证合理开窗和通风面积。建筑节能具体措施①建筑物体型系数≤0.4，减少散热面；②建筑物外墙、屋面设置保温层，减少热量传递；③窗墙面积比≤0.7，减少热量流失；④为减少机械通风能耗损失，控制外窗可开启面积≥30%；⑤外窗气密性≥4级，减少因房间气密性差引起的热量损失。

2.3 厂前区建筑设计

(1)建筑布局

建筑群主要由办公楼、食堂、值班宿舍三个功能构成。结合北方地区气候特点(气候干燥、冬季寒冷、多风沙)，相对主厂房而言建筑体量较小(三部分合计约5000m2)，考虑到紧密结合厂区空间结构，三个功能结合处理为一个建筑群体量。在保证功能紧密结合、相对独立的同时，建筑外部环境划分为外部形象区和内部生活区，对外部街景也给与重要考虑。办公楼主体四层，朝向厂区入口布局，建筑前有完整的水系、花园、绿地、停车等构成方整、严肃的厂前景观，对外彰显现代化企业形象。

宿舍楼正南向布局，构成严整街景，北侧留有活动场地，为职工生活提供多样性。场地同时处于办公楼背面，形成“前朝后憩”的格局。

职工食堂处于两者的结合部，通过开放时间的调整，可以满足办公和宿舍功能上的的可分可和，形成“紧密结合的独立”态势。

两个功能区共用一个疏散楼梯，提高了投资的使用效率。

(2)建筑立面

通过面砖、金属、石材和玻璃的建筑材料组合，采用动态开窗方式，综合体现建筑的科技含量和人文气质。构成企业文化的一部分。

(3)建筑结构

采用钢筋混凝土框架结构，7度抗震设防。

(4)节能环保

在满足节能建筑设计规范的同时，积极引入，综合利用成熟的太阳能技术，在园林照明、生活热水等方面提高节能效果。

2.4 燃料输送系统建筑

主要包括：料库、采光间、输送栈桥、地下料斗等。燃料库设计在生物质发电厂中，燃料是它最大的特点和亮点，它用的不是传统的煤炭，而是本地农业生产废弃物秸秆等，具有易燃、燃烧速度快的特性，所以用来储存燃料的仓库也是我们设计的重点。香河生物质发电厂的燃料库采用排架结构，屋架为钢屋架和钢支撑，屋面为无保温压型钢板屋面板，排架柱为钢筋混凝土结构，基础为钢筋混凝土独立基础。采用自然的通风和采光，主体采用钢结构，在仓库里堆放有燃料，还有货车、叉车、燃料破碎机等多种设备在里面工作，所以做好消防很关键，燃料库的地面要承载10 t以上货车通行，所以要按照重载地面的做法考虑，对地基承载力和压实系数等都有相应规定和要求。

2.5 其它附属建筑

其余辅助、附属建筑都是按照生物质发电厂的生产流程、功能要求，结合工艺设计，进行平面布置和空间组合，同时充分考虑建筑群体立面的协调统一，与主厂房立面相呼应。

3 结语

从建筑的角度讲，不论什么样的工程，只有设计者熟悉了工艺流程，建筑的用途，结合相应的规程规范，以人为本，才能做出“安全、适用、经济、美观”的建筑。对具体工程具体分析，结合实际，采用不同的设计方法，以求达到更好的效果。同时要在实践中要不断总结经验教训，加强学习，建筑设计者才能跟上时代的步伐，设计出优秀的作品。

[1]GB 500XX－200X，秸秆发电厂设计规范(征求意见稿)[S]．

[2]GB50229－2006，火力发电厂与变电站设计防火规范[S]．

[3]GB50016－2006，建筑设计防火规范 [S]．

[4]朱茜，张树军．全国民用建筑工程技术措施节能专篇－建筑[M]．北京：中国计划出版社，2007．