燃氣發電機組

燃氣發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，並適宜熱、電聯產等優點，市場前景十分廣闊。

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

在我國，由於受到天然氣供應的影響，天然氣發電尚處於初始階段。真正大面積的天然氣發電作為分佈能源站還要假以時日。小規模天然氣發電主要是在油田、氣田以及機場、酒店、醫院等。可以預計，隨著天然氣供應的愈加充足、供應範圍的不斷擴大，近幾年天然氣發電將會得到一個飛速的發展。

燃氣發電機組具有輸出功率範圍廣，啟動和運行可靠高、發電質量好、重量輕、體積小、維護簡單、低頻雜訊小等優點，一般它們具有以下四個優點：

一、發電質量好

由於發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，發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，機組運行非常穩定，優於柴油發電機組的電氣性能指標。

二、啟動性能好，啟動成功率高

從冷態啟動成功後到滿負載的時間僅為30秒鐘，而國際規定柴油發電機啟動成功后3分鐘帶負載。燃氣輪發電機組可以任何環境溫度和氣候下保證啟動的成功率。

三、雜訊低振動小

由於燃汽輪機處於高速旋轉狀態，它的振動非常小，而且低頻雜訊優於柴油發電機組。

四、採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，以它們為燃料的發電機組不僅運行可靠，成本低，而且能變廢為寶，不會產生污染。

燃氣發電機組由燃氣發動機、發電機、控制櫃等部件組成,燃氣發動機與發電機安裝在同一個鋼製底盤上。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,經濟性好,特別是由於高質量城市生活的需求,燃氣發電機組已廣泛應用於電信、郵局、銀行、圖書館、醫院、賓館等部門,作為後備電源。最初燃氣發電機組是針對礦場工況設計的,機組運行時產生的雜訊一般為95~110 dB(A)。GB 3096-93城市區域環境雜訊標準對市區的雜訊狀況進行了嚴格的規定,對於2類區域(居住、商業、工業混雜區)晝間為60 dB(A),夜間為50dB(A);對於1類區域(居住、文教機關區)晝間為55 dB(A)、夜間為45 dB(A)。機組運行時產生的雜訊給城市環境帶來了嚴重的雜訊污染,影響了人們的正常工作和生活,也限制了燃氣發電機組的廣泛應用。本文就是針對燃氣發電機組雜訊污染問題,提出了一套整改措施,以期降低機組雜訊,促進燃氣發電機組的推廣應用。

1.聲源分析

燃氣發動機雜訊是燃氣發電機組的主要雜訊來源,燃氣發動機雜訊可分為空氣動力雜訊、燃燒雜訊、機械雜訊、排氣雜訊和振動雜訊。空氣動力雜訊主要包括進、排氣和風扇旋轉引起的空氣振動雜訊,這部分雜訊直接向空氣中傳播。氣缸內燃燒所形成的壓力振動通過缸蓋，機體向外輻射的雜訊叫燃燒雜訊;活塞對缸套的撞擊,配氣機構、噴氣系統等運動部件產生的撞擊振動雜訊統稱為機械雜訊。機組工作時,廢氣從排氣門高速衝出,沿排氣歧管進入消聲器,最後從尾管排入大氣。排氣雜訊是發動機的最大雜訊,往往比發動機主機雜訊高15 dB(A)左右,其次分別是燃燒雜訊和機械雜訊、風扇雜訊、進氣雜訊。

2.改造設計

基於燃氣發電機組的工作原理,難以用降低聲源雜訊的方法來消聲,所以主要是要有效阻斷其雜訊傳播途徑。消聲技術的核心就是利用聲波在傳播中自然衰減的規律去縮小雜訊的污染面。具體降低雜訊的方法有以下幾種:吸聲、隔聲及改變雜訊傳播方向。在實際工程應用中往往只用其中一種,本文採用三種方法並用的措施,針對燃氣發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,可將中低頻聲源的雜訊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雜訊,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,可對雜訊進行充分的吸收和變向,從而最大限度地消耗雜訊能量。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。經測試,新型消聲器的消聲量、消聲頻率範圍(主要為消聲量峰值的頻率範圍)及阻力損失三大指標均優於原來的消聲器。此外該消聲器尺寸適宜,結構剛性好,安裝方便,並具有抑制再生雜訊的功能。而且後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

控制機械雜訊和燃燒雜訊的有效辦法是對機組進行隔振處理。燃氣機、發電機與鋼製底盤間裝設複合隔振減振墊,底盤與基礎之間亦墊上高效減振膠墊。經過兩級隔振處理,不僅使機組的振動被有效隔斷,而且使機組運行更加平穩,整體雜訊顯著降低。

（3）消聲排風道

風扇雜訊是由旋轉雜訊和渦流雜訊組成。旋轉雜訊由旋轉風扇葉片切割空氣流產生周期性擾動而引起。渦流雜訊是在旋轉葉片截面上發生邊界層分離時,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定的流動雜訊。排風道直接與外界相通,空氣流速很大,氣流雜訊、風扇雜訊和機械雜訊經此通道輻射出去。為了控制風扇和排風通道的雜訊,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,類似於阻性消聲器。可通過更換吸音材料(改變材料的吸音係數),改變吸音材料厚度、排風通道長度和寬度等參數來提高消音效果。

（4）消聲進氣道

機組工作在封閉的機房裡面,從廣義上講,進氣系統包括機組的進風通道和發動機的進氣系統。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,氣流的雜訊和機組運轉的雜訊都經進風通道輻射到外面。發動機進氣系統的雜訊是由進氣門周期性開、閉而產生的壓力波動所形成,其雜訊頻率一般處於500 Hz以下的低頻範圍。在機房牆上設置了兩個消聲進氣道,分別作為機房的進風口和發動機的進氣口。由於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,將機體散發的熱量順利排出。從而保證了機房內有足夠的新鮮空氣。

1、燃氣發電機組機房應遠離明火區域；

2、燃氣發電機組機房應寬敞、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，且分佈均勻；

4、室內安裝照明、開關、線路及其電器應採用防爆措施,且固定牢固；

5、燃氣發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現；

7、60kw以下單台燃氣發動機燃氣管路的外部主要管道內徑應不小於2吋，靠近發動機的部分內徑應不小於1吋。60kw以上燃氣發電機組則分別是3吋和兩吋。且必須安裝燃氣閥門（不鏽鋼球閥）、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%。