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新聞主題 |
柴油發電機排煙管徑尺寸計算及安裝規范 |
摘要：柴油機排煙管是通用部件，很多柴油設備上都可以用到，作為排出廢氣煙塵的功用，但是現有的排煙管在工作時會達到450°-650°，發熱嚴重且熱量白白流失，而且排煙管會隨著柴油發電機組震動，導致噪音大，還有雨水灌入排煙管內等問題。因此，柴油發電機排出的氣體必須由一個正確設計的排放系統直接排出戶外，該系統應不會對柴油發電機產生過多的壓力。在戶內或戶外，排煙管上應裝上一個合適的排煙消音器，戶外的排煙系統的部件應包上隔熱材料以減少熱的散發。管的外端應切成和水平成60°角或者裝上防雨水或雪的排氣系統。
一、排煙管道設置規范
柴油發電機組的排煙管尺寸由產品決定，因為不同的品牌，機組的排煙量不一樣。小則50mm，大則約400mm。首段排煙管的尺寸是根據機組排煙出口法蘭的尺寸 來決定的。并且排煙管路的彎頭也影響排煙管的尺寸。彎頭越多，排煙阻力越大，管徑就得增加。經過3個90度彎頭的時候，管徑增加 25.4mm。排煙管的長度和方向改變次數一定要減小。
（1）柴油發電機的位置應設在使排煙管盡可能短，曲彎和堵塞盡可能小的地方。通常，排煙管仲出建筑物外墻后繼續沿著外墻向上直到屋頂。在墻孔處有一個套子去吸震并在管子上有一個伸縮接頭來補償因熱脹冷縮而產生的長度差異。排煙管安裝如圖1和圖2所示，一般不贊成柴油發電機排煙管道同其他設備共用一個煙道，因為其中一個會產生反壓，從而對另一個操作產生有害的影響。
（2）排煙可以直接進入一個特殊的煙道，這煙道也可作為散熱器的出口，同時也產生了隔音效果。消音器可以裝在煙道內或房間內，它的尾管伸到外面。空氣導向葉片應裝在煙道內，以引導散熱器排出的空氣向上流動，并減少散熱器風扇的流動阻力，或者隔音成曲線型以引導空氣向上流動。對于在屋頂披房、戶外獨立蔽體或拖車上的柴油發電機，排氣管道的排煙和散熱器的排風可以蔽體上一起流動而無需一個煙道。有時為了達到這個目的，散熱器水平固定，由一個電動馬達驅動的風扇來垂直地排放空氣。
（3）每臺柴油機的排煙管應單獨引出室外，宜架空敷設，也可敷設在地溝中。排煙引管和消聲器應單獨設置支撐，不得直接支撐在柴油機排煙總管或固定在柴油機其他部位上。排煙引管與排煙總管之間采用柔性連接。排煙管上的托架必須容許管子伸縮或是采用滾柱型托架，而短的柔性管或膨脹式波紋管應介于兩個固定架之間的長管道，并組合為一體。
（4）排煙引管長度及與管徑的配套要求，應根據廠家提供的數據確定。當排煙管需穿過墻壁時，應配置保護套。伸出室外沿墻垂直敷設，其管出口端應加防雨帽或切成320~450的斜角。所有排煙管道的壁厚應不小于3mm。
（5）排煙管的走向應能防火，伸出室外部分宜設0.3%~0.5%的坡度。坡向室外，便于油煙凝結液及冷凝水排出室外。水平管較長時在低點安裝排污閥。
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圖1 柴油發電機排煙管安裝實景圖 |
圖2 柴油發電機房排煙裝置設計圖 |
二、 排煙管安裝的注意事項
1、煙管與施工現場發電機之間應安裝軟連接，也就是波紋管（如圖3所示），以吸收管道的熱脹冷縮、發電機組的位移及振動，減少煙管對發電機組及煙管之間的重壓；軟連接應盡可能靠近發電機組排煙出口（增壓器或排氣歧管）。
2、建議施工現場發電機不與火爐、鍋爐或者其他設備共用排煙管道。運行中設備排放的炭塵、冷凝物的堆積會對非運行發電機組造成損害，被動驅動的增壓器因缺乏潤滑將導致軸承故障。
3、排煙管終端應安裝防雨帽、遮蓋物及其他防雨設計以防止與雪進入。接近發電機組的煙管部分應安裝有冷凝水收集器及排水閥。
4、無支撐的消音器不能安裝在發電機組歧管或發電機組增壓器出口處。消聲器及減震吊架安裝如圖4所示。
5、排煙管的暴露部分不應該接近木材或其它易燃性物質。在建筑物內的排氣管（包括安裝在屋內的消音器），覆蓋合適的隔熱材料以防灼傷員工并可降低溫度。
6、發電機排煙方便的出口并非適合位置，設計師應綜合考慮風向、建筑物設計、布局、距離及排煙進入重要的新風入口（窗、門、進風口、發電機組燃燒新鮮空氣入口、發電機組冷 卻通風入口等等），防止新鮮空氣遭受排煙的污染；還應減少煙囪噪音對工人及鄰里影響以及排煙中含有的粉塵在相鄰建筑上的堆積。
7、盡可能縮短排煙系統長度，從而減少系統的阻力（背壓）；便利于煙氣排放；減少氣體冷凝機會，降低煙氣程度。
8、盡可能降低排煙系統的背壓值。過高的背壓值會負面影響燃燒效率，增加排氣溫度，從而導致柴油發電機功率損失，縮短其工作壽命。因此，應盡量縮短煙管長度，減少彎頭個數，減少消音阻力及增大煙管直徑。
9、 一般排煙管道系統是通過固定在天花板上的懸架固定的，如果現場不允許這種做法，則需從地面往上作支承（小功率發電機組可不作支撐）。
10、排氣管末端開口不應垂直向上，以防雨、雪及異物入內。若必須垂直向上安裝時，應在管口加裝防雨帽。
11、發電機房內安裝多臺發電機組時，排氣管道應分別獨立設置，不應該匯集經一總管排出，否則會導致柴油機損壞。
12、消聲器之后排氣管的直徑不得小于消聲器的出口直徑，在排氣管需要較長或排氣管路的彎頭較多時，應加大排氣管的口徑，以免引起發動機的排氣阻力過大而使發電機組功率下降及發動機過熱而損壞。
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圖3 柴油發電機排煙管及波紋管安裝 |
圖4 柴油發電機消聲器及減震吊架安裝 |
三、 減低排放流動阻力的方法
1、阻力的主要因素
通過管道讓排出的氣體自由地流動可減少排氣的反壓力。過大的排氣反壓嚴重地影響柴油發電機的輸出功率，造成高反壓的主要因素有：
（1）排煙管直徑太小；
（2）排煙管過長；
（3）排煙系統過多急彎；
（4）排煙消音器阻尼太高；
（5）某種臨界長度，直立壓力會導致高反壓。
如果管子超長，屈典較多，就需要增大管子口徑來避免過量的流動阻塞產生的反壓。在安裝階段就應計算反壓，確保它在柴油發電機的極限反壓之內。
2、煙管長度和直徑的計算
從預定的安裝線路圖去測量排煙管的長度，如圖5所示。參考柴油發電機性能規格文件中排氣流量數據和反壓極限，排氣消音器的允許阻力及任何管子的變位，計算出管子的最小直徑，從而避免使整個系統的阻力超過建議的排煙反壓。在設計時要同時考慮到因使用一段時間之后產生的垢片和變質造成的阻塞，排煙管變位的阻力很容易處理，可通過計算其直管的相應長度并加進管子的總長度得到解決。對一個90°的曲位，其相應直管長度可按下列公式計算：
L=2.5 x D
式中：L=相應直管長度（以英尺計算）；
D=管子直徑（以英寸計算）；
● 下列公式被用來計算一個排氣系統的反壓力：
P=C?L?R?Q2 / D5
式中：P=水銀的反壓力（以英寸計算）
C=0.00059（燃氣流量為100?400cfin的柴油發電機）=0.00056（燃氣流量為400-700cfm的柴油發電機）=0.00049（燃氣流量為700-2000cfm的柴油發電機）=0.00044（烯氣流量為2000-5400cfm的柴油發電機）；
L=排煙管長度（單位：英尺），測量長度示意圖如圖6所示。
R=每立方英尺的排煙密度（單位：磅）
R=4.41 / 排氣溫度°F+460°
Q=每分鐘排煙量（單位：立方英尺）
D=排煙管內徑（單位：英寸）
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圖5 柴油發電機排煙管長度測量 |
圖6 測量排煙管長度以確定柴油機排氣反壓 |
三、排煙管相關參數表
1、排煙管要求
（1） 排煙溫度外表溫度W45（TC時保溫層采用1層巖棉氈。排煙管外表面溫度N500°C時，保溫層采用二層。即接觸管壁的一層為硅酸鋁纖維氈，外包一層巖棉氈。硅酸鋁纖維氈厚度為表中所示，巖棉氈厚度為表中分母所示。
（2） 巖棉的物理性能：密度80-100kg/m3，導熱系數入=0.03-0.0407w/（m•k），硅酸鋁纖維的物理性能：密度150-250kg/m\導熱系數入=0.14-0.17w/（m•k)
表1 發電機組排煙技術參數表
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發電機組功率
KW
|
排煙溫度
℃
|
排煙量
m3/min
|
排煙管徑
mm
|
排煙管數量
|
消音器出口管徑
mm
|
排煙背壓
mm/H2o
|
|
60.8
|
568
|
16.4
|
77.6
|
1
|
77.6
|
612
|
|
68.7
|
576
|
17.3
|
||||
|
140.3
|
540
|
29.9
|
||||
|
105
|
573
|
29.7
|
79
|
1
|
79
|
1091
|
|
132
|
508
|
44.5
|
||||
|
190
|
528
|
44.5
|
||||
|
250
|
450
|
70.4
|
152.4
|
1
|
152.4
|
690
|
|
291
|
461
|
79.1
|
||||
|
329
|
474
|
86.6
|
||||
|
387.6
|
457
|
83
|
152.4
|
1
|
152.4
|
690
|
|
420.7
|
457
|
93.9
|
||||
|
607
|
430
|
!80
|
152.4
|
2
|
270
|
8!6
|
|
690
|
500
|
193
|
||||
|
711
|
438
|
183
|
152.4
|
2
|
254
|
949
|
|
807
|
465
|
200
|
816
|
|||
|
1013
|
465
|
245
|
250
|
2
|
304.8
|
949
|
|
1105
|
475
|
274
|
612
|
|||
|
1274
|
495
|
340
|
355.6
|
653
|
||
|
1159
|
469
|
353
|
949
|
|||
|
1276
|
439
|
343
|
949
|
|||
|
1490
|
493
|
387
|
673
|
注：假定排煙管采用工業用鋼或熟鐵制造，其反壓取決于管子內表面的光滑程度，如粗糙則會增加反壓。參考柴油發電機性能文件以取排出氣體濕度及空氣流量。
表2 柴油機排煙管保溫層厚度
|
項目
|
排煙管外表溫度（t）
|
||||||
|
排煙管外徑（Dw）
|
300℃
|
350℃
|
400℃
|
450℃
|
500℃
|
530℃
|
600℃
|
|
57
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
73
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
89
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
108
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
133
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
159
|
60
|
60
|
60
|
80
|
40/60
|
40/60
|
60/80
|
|
219
|
60
|
60
|
80
|
80
|
40/60
|
40/80
|
60/100
|
|
273
|
60
|
60
|
80
|
80
|
40/60
|
40/80
|
60/100
|
|
325
|
60
|
60
|
80
|
100
|
40/60
|
40/80
|
60/100
|
|
377
|
60
|
60
|
80
|
100
|
40/60
|
40/80
|
60/100
|
|
426
|
60
|
60
|
80
|
100
|
40/60
|
40/80
|
60/100
|
|
529
|
60
|
60
|
80
|
100
|
40/60
|
40/80
|
40/100
|
注：表2系按排煙管加保溫層后外表面溫度≤60°C，工作環境溫度20℃而制成。
2、消音器分類
（1）低級或工業用級消音器，可衰減10~15分貝。適用于工業環境，其反向噪音程度相對較高。
（2）中級或居住環境級消音器，可衰減15~25分貝。把排氣噪音降低到可接受程度。
（3）高級或臨界級消音器，可衰減30-40分貝。提供最大程度的消音，如醫院、學校、酒店等地方，消音器應裝在靠近柴油發電機的地方，可提供最佳整體消音效果，排氣管子從消音器通往戶外，或者它可以安裝在戶外的干墻上或屋頂上。
表3 柴油發電機消聲器常規型號及參數
|
型號
|
外徑（mm）
|
長度（mm）
|
法蘭內徑（mm）
|
法蘭外徑（mm）
|
氣流速度
|
|
D1
|
Φ200
|
1260
|
50
|
100
|
11.6
|
|
D2
|
Φ250
|
1260
|
80
|
130
|
14.3
|
|
D3
|
Φ400
|
1260
|
100
|
150
|
15.5
|
|
D4
|
Φ450
|
1260
|
150
|
200
|
17.4
|
|
D5
|
Φ600
|
1260
|
200
|
250
|
19.6
|
|
D6
|
Φ800
|
1260
|
200
|
250
|
19.8
|
|
D7
|
Φ900
|
1260
|
250
|
300
|
19.3
|
|
D8
|
Φ1000
|
1260
|
250
|
300
|
19.2
|
總結：
發電機房內的排煙管采用架空敷設時，室內部分應設隔熱保護層且距地面2米以下部分隔熱層厚度不應小于60毫米;當排煙管道架空敷設在燃油管下方或地溝敷設需穿越燃油管時，還應考慮安全措施。排煙管較長時，應采用自然補償段，若無條件，應裝設補償器。此外，排煙引管不宜拐彎過多，拐彎彎度應大于900，一般拐彎不應超過三次，否則會導致柴油發動機排煙不暢，影響柴油發動機組的功率輸出。因此，在安裝柴發機房的排煙系統時，請盡量參考上述文中的要求進行。
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