柴油发电机排烟系统的规划要求和装配规范

　　康明斯发电机组燃烧时除了会发生大量热气外，还会发生大量燃烧废气，机组的排气机构也就是将柴油发电机汽缸燃烧后发生的废气排至室外。烟管是柴油发电机排烟系统中的重要构造部分，但它的安装程序却往往被人忽视。错误的安装会造成支架的变形，柴油发电机效率下降、引发安全损坏等不佳后果。因此，

　　      柴油发电机组的排烟装置由消声器、膨胀波纹管、吊杆、管道、管夹、联接法兰、抗热接头等部件构造。

　　      在排烟装置中的连接须操作带抗热接头尺的联接法兰。在消声器后须连接碳钢或不锈钢波纹管，波纹管将烟气垂直向上排至室外。排烟管须由符合国标的黑色钢管、碳管或不锈钢管制作，或符合国家规范要点并由专业服务中心生产的不锈钢焊接烟管。

　　      排气管之弯头具有须等于3倍管径的最小弯曲半径，以满足康明斯发电机组的背压要点为准。自排烟口至排烟管末端的整个系统，除不锈钢的膨胀波纹管外，均须涂以抗热油漆。整个排烟系统须于镀锌金属网上，以符合国家标准的非燃性绝缘材料的保温层，金属网孔径及保温层厚度亦需满足国家标准要求，排烟管加保温层后外表温度应不大于70℃。全部排烟管道和消声器的表面须裹以厚度不小于0.8mm的铝金属或不锈钢包层。

　　      整个系统须由吊杆悬挂，悬挂吊杆的布置须经批准。

　　       如图1所示，用以抵御侧向水平地震力用途。

　　      如图2所示，用以抵御纵向水平地震力用途。

　　      排烟出口处所排出的废气烟色最高容许度不应高于林格曼黑度一度（RingeImannShade NO.1）、烟尘排放浓度不得高于80mg/m3，并须符合当地环保部门的规定。柴油发电机排放的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烃等污染气体需满足GB 20426一2006的要求，达到欧II以上排放规范。

　　（1）绝大部分柴油发电机的允许背压为6.5kPa左右，因此烟管的部署以及管道长度、管径的大小必须以烟气的流动阻力不大于柴油发电机的允许背压为原则。过高的排烟阻力会造成柴油发电机的性能下降，油耗增大，出口烟气温度升高，机组运行不能达到标定的额定功率。烟管的烟气的阻力可以由下面的经验公式计算：

　　（2）消声器属于柴油发电机的配件，它的阻力P，可以通过产品样本查得，一般阻力值介于1.1~1.4 kPa之间。

　　      柴油发电机组详细用于机房的供电，而康明斯发电机组其工作时会发生大量废气，废气的有毒物质较多，如果废气不经处理直接排放到大气中，会对大气造成较大的污染，且人体在吸入废气后，也会对身体造成较大的伤害。水喷淋型的净化器使用最为广泛，降温和去除烟色效果很好。按经验估算它的阻力简单介于1.2～1.5kPa之间（构成如图3所示）。

　　      康明斯发电机组尾气净化系统解除尾气中的一氧化碳、碳氢化合物，柴油发电机组尾气滤清器监控控制机构用于实时采集机构的温度和背压信息，构造如图4所示。通过电控单元发出相应的脉宽调制信号给定量喷射阀，喷射阀根据信号对尿素进行计量，从而保证精确的尿素喷射到排气管；通过对系统烟气量和SCR反应器入、出口NOX和温度的分析确定供应尿素量的多少，在背压过高的情况下控制相应的旁通阀打开，使净化器稳定安全的运转，提高尾气净化率。

　　      催化型的消烟器价格高昂，国内工程基础操作较少， 基于环保的要点，在欧美国家柴油发电机的制造有更严格的标准，装置出口的烟气已达欧III标准以上，因此无需额外排除；因为国内相关法律、法规的缺位，发达国家出口到中国的产品并未执行相同的标准，因此烟气净化是必须的。

　　（5）由以上的经验公式可以看出，P1~P3的值基础保持稳定，约占柴油发电机允许背压的50%左右，因此减轻P4的阻力成为施工阶段柴油柴油发电机房工程承包商减小烟道阻力的具体举措。合理部署烟管走向，尽量缩短烟管长度，可以减小烟管沿程阻力；同时通过绘制综合管线图，防止管道交叉，减轻弯头数量，可以减小烟气的局部阻力。这样不仅可以使P4的阻力下降，还可以节约施工成本，对于总价包干的项目尤为重要。

　　      柴油发电机在额定工况下作业时的排烟温度一般在550℃左右，与烟管在安装时30℃的室内温度相比，温升高达520℃左右。查阅相关的资料可知，金属管道的热膨胀系数为1.13mm/（m×100℃），这就意味着即使是30m长的金属烟管在操作时的膨胀量也有176mm之多。如果不设置波纹管，烟管膨胀给装置、支架、建筑结构带来破坏可想而知。因此必须根据烟管的长度、理论温升、金属管道的热膨胀系数等数据计算出烟管的轴向膨胀量，合理选择管道金属波纹管，使之足以抵消因温升引起的管道膨胀，保证装置的正常运转。

　　      柴油发电机烟管大致包括金属波纹管、消声器、固定支架、导向支架、滑动支架等一系列的组件。波纹管安装如图5所示。

　　① 固定支架主要功用是限制管道位移，它不仅要承担烟管的重力，而且还要承担烟管由于热膨胀所产生的轴向应力，因此一定要对固定支架进行受力计算，保证支架牢固可靠，避免出现安全事故。

　　② 波纹管要靠近固定支架装配，另一端的第一导向支架应装配在距离波纹管4D（D为烟管的直径）的位置，第二导向支架距离第一导向支架的距离为14D，其间布置滑动支架，以便管道膨胀和收缩。滑动支架的布局间距应参照相应的国家规范、产品说明等情况确定。

　　③ 波纹管安装前首先按计算的补偿量进行预拉伸，以便处置因温升导致的管道膨胀。为减少波纹管和管道同轴度的公差，建议先敷设好管道，然后于波纹管安装位置处用风焊将管道切割掉一段（长度等于波纹管的自由长度加预拉伸量），再将波纹管安装上去，焊接牢固。安装完毕，拆除运输拉杆、限位螺母等，保证波纹管的所有活动部件不被卡死，使波纹管能够正常作业。

　　④ 烟囱出口的防水是柴油发电机烟管安装的重点之一，根据以往的施工经验，引荐按图6装配示意图施工。

　　特别警示：由于烟管温度很高，在屋顶烟囱出口的周围应加设一定的防护设施，并于醒目位置悬挂“发热危险”的字样，防止造成人身伤害。

　　      柴油发电机满载时，烟气的温度高达550℃左右，国内的许多工程常采用玻璃棉管壳作为烟管的保温材料，但查阅各服务站的产品使用手册并得到欧文斯科宁、CSR等世界着名品牌公司的技术工程师的确认，这类保温材料的允许作业温度均小于480℃。以下表1所示是三种烟管常载保温材料的性能对比：

　　      由上表可知，对于水喷淋处理前的烟管，因为没有采用降温办法，玻璃棉无法满足使用要点，在高温下将很快脆化，变为粉末，严重影响保温效果。而岩棉和水合硅酸钙两者均可在高达650℃的高温环境下正常操作，但水合硅酸钙管壳在发烫下传热系数最低，保温效果最好，价格也比较便宜。因此，参照大使馆新馆柴油发电机烟管的设计，推荐操作水合硅酸钙管壳作为烟管的保温材料。

　　      在保温层安装程序中，在烟管的轴向上每间隔2m左右应设置5～10mm的伸缩预留缝，并用石棉绳填充，用于处置轴向膨胀，防止烟管升温膨胀破坏保温层。在烟管的外壁绑扎一层细铁丝网，使水合硅酸钙保温半圆管壳间形成3～5mm的缝隙，用石棉绳填充，用于处理径向膨胀，防范烟管升温膨胀破坏保温层。

　　       气缸内雾化柴油等可燃气体剧烈燃烧，膨胀使主轴等部件运动产生的噪声。

　　      对于涡轮增压柴油发电机，气流高速流经气门，形成强烈涡流而发生巨大的噪声。

　　      机械活动部件相对运动发生摩擦和振动噪音中国发电机十大品牌。

　　      柴油发电机产生的噪声频率以中、高频为主，因此烟管的消声器应对中、高频敏感，这是选取消声器的关键。由于市场上可供选用的耐发烫消声器并不多发，且质量良莠不齐，因此讲解使用服务商配套的产品，既方便快捷，又可以保证质量。消声器外观如图7、图8所示。

　　      烟管与柴油发电机间必须选用弹性不锈钢波纹管连接，预防柴油发电机的振动通过管道进行传递。在消声器以及消声器前的管段上加装弹簧减震吊码，以减轻柴油发电机设备本体的震动对烟管的影响。烟管穿越墙身、楼板处加入弹性阻尼层填堵，建议采取HiLTi、3M等公司的软性防火填料填充。

　　（1）水平烟管保持0.5%的坡度，坡向立管，以防止雨水意外流入柴油发电机；并在立管的底部设置DN20的全金属阀门一个柴油发电机照片实拍，用于暴雨后查验、放水。

　　（2）柴油发电机的烟管应当单独设置，不允许为了节省投资而两台或者多台柴油发电机共用一套排烟系统，即使类型完全相同的柴油发电机也必须单独设置排气系统。

　　（3）屋顶烟囱出口应当防止朝向其他建筑物、通道等。并且排放前必须淡化烟色，减小排放污染，无论是使用管道式烟尘净化器或者水喷淋的程序，都必须通过国家有关部门的验收。

　　（9）为防范冷凝物倒流入康明斯发电机组，平置的排烟管应有坡度，低端远离发电机;在消声器及其它任何有冷凝水滴流的管路部分，如烟管垂直转向处，应设置排水口。

　　（11）在因素允许下的情形下，尽可能将绝大部分烟管布局在机房外以降低辐射热;室内的烟管应全部加装隔热护套。如果受安装条件限制，须将消声器及其余的管路皆置于室内时，运用50毫米厚的高密度隔热材料外加铝质护套将整个管路包扎隔热。

　　（2）通常管的热膨胀度为1.33mm/（m.℃），因此温度自35℃升到500℃时，一条10m长的管道会延伸出50mm左右故而在安装时要考虑用波纹管或滚轮式排气支撑装置。

　　（5）不让排气管的重量施加在发电机上，降低排烟部件过度的震动疲劳应力柴油发电机耗油量计算公式。允许排气部件相对移动。例如:因温度变化导致的热胀冷缩，任何组成件的塑性变形或康明斯发电机组装在弹簧类避震器上产生的反力矩。

　　（9）多台康明斯柴油发电机组共用一根烟管排气是不允许的，因为运转柴油发电机组烟气中的水气会进入不运转的康明斯发电机组中，最终冷凝造成发电机故障。

　　      众所周知，若需柴油发电机组开启后必然会产生排气，现阶段的康明斯发电机组是在大电停电的状态下自起动的，极大程度的提升了人们的生活质量，现在都是讲究环保的时代，柴油发电机组大多数是存放在室内的，在设计柴油发电机组机房的步骤中，机房排烟就是康明斯需要重点排除的问题，以上所述的内容就是对柴油发电机排气系统的技术要点和关注要点以及安装规范作了主要诠释。

　　      另外需要提醒用户，如果是用于实验室的柴油发电机，应对其排烟系统进行改善。因为柴油发电机试验室排气机构通常耗能过高，操作率较低，可将柴油发电机试验室各自单独的排气系统改为集中式排气机构，并引入变频技术和PLC控制方式，以排气总管负压为控制参量，构造试验室恒压排烟机构，使之能够根据试验室投入作业数量的改变导致排气量产生的变化，实时做出相应的调节，不仅提高了装置使用效率，还取得了良好的节能效果。