燃氣發(fā)電機組（功率大、小型的分布式電站）

簡介

燃氣發(fā)電機充分利用各種天然氣或有害氣體作為燃料，變廢為寶、運行安全方便，成本效益高，排放污染低，并適宜熱、電聯(lián)產(chǎn)等優(yōu)點，市場前景十分廣闊。

我國的天然氣資源十分豐富，相對于我國豐富的天然氣儲量,天然氣在我國一次能源消費中所占比例顯得太小,未來具有大幅提高的潛力。

在我國，由于受到天然氣供應的影響，天然氣發(fā)電尚處于初始階段。真正大面積的天然氣發(fā)電作為分布能源站還要假以時日。小規(guī)模天然氣發(fā)電主要是在油田、氣田以及機場、酒店、醫(yī)院等?？梢灶A計，隨著天然氣供應的愈加充足、供應范圍的不斷擴大，近幾年天然氣發(fā)電將會得到一個飛速的發(fā)展。

優(yōu)點

燃氣發(fā)電機組具有輸出功率范圍廣，啟動和運行可靠高、發(fā)電質量好、重量輕、體積小、維護簡單、低頻噪聲小等優(yōu)點，一般它們具有以下四個優(yōu)點：

一、發(fā)電質量好

由于發(fā)電機組工作時只有旋轉運動，電調反應速度快，工作特別平穩(wěn)，發(fā)電機輸出電壓和頻率的精度高，波動小，在突加空減50%和75%負載時，機組運行非常穩(wěn)定，優(yōu)于柴油發(fā)電機組的電氣性能指標。

二、啟動性能好，啟動成功率高

從冷態(tài)啟動成功后到滿負載的時間僅為30秒鐘，而國際規(guī)定柴油發(fā)電機啟動成功后3分鐘帶負載。燃氣輪發(fā)電機組可以任何環(huán)境溫度和氣候下保證啟動的成功率。

三、噪聲低振動小

由于燃汽輪機處于高速旋轉狀態(tài)，它的振動非常小，而且低頻噪聲優(yōu)于柴油發(fā)電機組。

四、采用的可燃性氣體是清潔、廉價的能源

諸如：瓦斯氣，桔梗氣，沼氣等，以它們?yōu)槿剂系陌l(fā)電機組不僅運行可靠，成本低，而且能變廢為寶，不會產(chǎn)生污染。

噪聲處理

燃氣發(fā)電機組由燃氣發(fā)動機、發(fā)電機、控制柜等部件組成,燃氣發(fā)動機與發(fā)電機安裝在同一個鋼制底盤上。機組以天然氣、井口伴生氣、煤礦瓦斯氣、水煤氣、煉化尾氣、沼氣、焦爐煤氣、高爐煤氣等可燃性氣體為燃料,啟動迅速,經(jīng)濟性好,特別是由于高質量城市生活的需求,燃氣發(fā)電機組已廣泛應用于電信、郵局、銀行、圖書館、醫(yī)院、賓館等部門,作為后備電源。最初燃氣發(fā)電機組是針對礦場工況設計的,機組運行時產(chǎn)生的噪聲一般為95~110 dB(A)。GB 3096-93城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準對市區(qū)的噪聲狀況進行了嚴格的規(guī)定,對于2類區(qū)域(居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū))晝間為60 dB(A),夜間為50dB(A);對于1類區(qū)域(居住、文教機關區(qū))晝間為55 dB(A)、夜間為45 dB(A)。機組運行時產(chǎn)生的噪聲給城市環(huán)境帶來了嚴重的噪聲污染,影響了人們的正常工作和生活,也限制了燃氣發(fā)電機組的廣泛應用。本文就是針對燃氣發(fā)電機組噪聲污染問題,提出了一套整改措施,以期降低機組噪聲,促進燃氣發(fā)電機組的推廣應用。

1.聲源分析

燃氣發(fā)動機噪聲是燃氣發(fā)電機組的主要噪聲來源,燃氣發(fā)動機噪聲可分為空氣動力噪聲、燃燒噪聲、機械噪聲、排氣噪聲和振動噪聲?？諝鈩恿υ肼曋饕ㄟM、排氣和風扇旋轉引起的空氣振動噪聲,這部分噪聲直接向空氣中傳播。氣缸內燃燒所形成的壓力振動通過缸蓋，機體向外輻射的噪聲叫燃燒噪聲;活塞對缸套的撞擊,配氣機構、噴氣系統(tǒng)等運動部件產(chǎn)生的撞擊振動噪聲統(tǒng)稱為機械噪聲。機組工作時,廢氣從排氣門高速沖出,沿排氣歧管進入消聲器,最后從尾管排入大氣。排氣噪聲是發(fā)動機的最大噪聲,往往比發(fā)動機主機噪聲高15 dB(A)左右,其次分別是燃燒噪聲和機械噪聲、風扇噪聲、進氣噪聲。

2.改造設計

基于燃氣發(fā)電機組的工作原理,難以用降低聲源噪聲的方法來消聲,所以主要是要有效阻斷其噪聲傳播途徑。消聲技術的核心就是利用聲波在傳播中自然衰減的規(guī)律去縮小噪聲的污染面。具體降低噪聲的方法有以下幾種:吸聲、隔聲及改變噪聲傳播方向。在實際工程應用中往往只用其中一種,本文采用三種方法并用的措施,針對燃氣發(fā)電機組提出了新型組合降噪技術。

（1）組合消聲器

原來的消聲器以阻性消聲為主,功耗大,消聲效果不理想。經(jīng)仔細論證,應用三級組合降噪技術,將消聲器改造為新型組合式消聲器。該組合式消聲器的主要組成部件有對噴消聲減振腔、多孔式消聲罩及吸聲隔熱層和吸聲共振板等。聲源通過第一級的對噴消聲減振腔,可將中低頻聲源的噪聲能量充分進行抗性耗散。二級的多孔式阻性消聲罩可消去大部分高頻噪聲,增加了消聲器對高頻的適應性,而且在該腔內裝有高效吸聲材料,可對噪聲進行充分的吸收和變向,從而最大限度地消耗噪聲能量。第三級為專門設計的帶共振板的排氣管,進一步通過薄片的振動進行消聲。經(jīng)測試,新型消聲器的消聲量、消聲頻率范圍(主要為消聲量峰值的頻率范圍)及阻力損失三大指標均優(yōu)于原來的消聲器。此外該消聲器尺寸適宜,結構剛性好,安裝方便,并具有抑制再生噪聲的功能。而且后部的吸聲隔音層具有防腐性能,可有效地克服煙氣的低溫露點腐蝕,延長了消聲器的使用壽命。

（2）兩級隔振襯墊

控制機械噪聲和燃燒噪聲的有效辦法是對機組進行隔振處理。燃氣機、發(fā)電機與鋼制底盤間裝設復合隔振減振墊,底盤與基礎之間亦墊上高效減振膠墊。經(jīng)過兩級隔振處理,不僅使機組的振動被有效隔斷,而且使機組運行更加平穩(wěn),整體噪聲顯著降低。

（3）消聲排風道

風扇噪聲是由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。旋轉噪聲由旋轉風扇葉片切割空氣流產(chǎn)生周期性擾動而引起。渦流噪聲是在旋轉葉片截面上發(fā)生邊界層分離時,氣體滑脫或分裂而成的一系列的漩渦流,從而輻射出一種非穩(wěn)定的流動噪聲。排風道直接與外界相通,空氣流速很大,氣流噪聲、風扇噪聲和機械噪聲經(jīng)此通道輻射出去。為了控制風扇和排風通道的噪聲,設計了一個消音排風道。這個消音排風道長度較大,由導風槽和排風降噪腔組成。排風降噪腔的工作原理,類似于阻性消聲器?？赏ㄟ^更換吸音材料(改變材料的吸音系數(shù)),改變吸音材料厚度、排風通道長度和寬度等參數(shù)來提高消音效果。

（4）消聲進氣道

機組工作在封閉的機房里面,從廣義上講,進氣系統(tǒng)包括機組的進風通道和發(fā)動機的進氣系統(tǒng)。進風通道和排風通道一樣直接與外界相通,空氣的流速很大,氣流的噪聲和機組運轉的噪聲都經(jīng)進風通道輻射到外面。發(fā)動機進氣系統(tǒng)的噪聲是由進氣門周期性開、閉而產(chǎn)生的壓力波動所形成,其噪聲頻率一般處于500 Hz以下的低頻范圍。在機房墻上設置了兩個消聲進氣道,分別作為機房的進風口和發(fā)動機的進氣口。由于排風造成的室內負壓,使冷空氣自然通過消聲進氣道進入機房內,將機體散發(fā)的熱量順利排出。從而保證了機房內有足夠的新鮮空氣。

注意事項

1、燃氣發(fā)電機組機房應遠離明火區(qū)域；

2、燃氣發(fā)電機組機房應寬敞、明亮且要求安裝換氣扇以保證良好的通風；

3、燃氣發(fā)電機組安裝時底盤與地基應用平墊鐵找平。接觸面積應在60%以上，且分布均勻；

4、室內安裝照明、開關、線路及其電器應采用防爆措施,且固定牢固；

5、燃氣發(fā)電機組機房內應符合消防要求，配備滅火器等消防器械；

6、燃氣發(fā)電機組機房內安裝可燃氣體報警裝置，可燃氣體泄露時能及時發(fā)現(xiàn)；

7、60kw以下單臺燃氣發(fā)動機燃氣管路的外部主要管道內徑應不小于2吋，靠近發(fā)動機的部分內徑應不小于1吋。60kw以上燃氣發(fā)電機組則分別是3吋和兩吋。且必須安裝燃氣閥門（不銹鋼球閥）、型放水閥、防回火裝置，燃氣管路焊接完成應清理焊渣（用高壓空氣）；

8、燃氣必須脫硫、脫水、除塵，其中含流量≤0.25Nm，氫氣≤10%。