柴油发电机排烟机构的设计要求和装配规范

柴油发电机组燃烧时除了会产生大量热气外，还会发生大量燃烧废气，机组的排烟装置也就是将柴油发电机气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，但它的装配过程却往往被人忽视。不当的安装会造成支架的变形，柴油发电机效率下降、引发安全损坏等不良后果。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、抗热接头等部件组成。

      在排烟装置中的连接须使用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，或符合国家规范要求并由专业服务商生产的不锈钢焊接烟管。

      排烟管之弯头具有须等于3倍管径的较小弯曲半径，以满足柴油发电机组的背压要求为准。自排烟口至排气管末端的整个机构，除不锈钢的膨胀波纹管外，均须涂以抗热油漆。整个排气机构须于镀锌金属网上，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，排气管加保温层后外表温度应不大于70℃。全部排气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。

      整个机构须由吊杆悬挂，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作用。

      如图2所示，用以抵御纵向水平地震力作用。

      排气出口处所排出的废气烟色较高容许度不应高于林格曼黑度一度（RingeImannShade **）、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以上排放标准。

（1）绝大部分柴油发电机的允许背压为6.5kPa左右，因此烟管的布置以及管道长度、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。较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，机组运行无法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。

      柴发机组主要用于机房的供电，而柴油发电机组其作业时会产生大量废气，废气的有毒物质较多，如果废气不经解决直接排放到大气中，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较为广泛，降温和去除烟色效果很好。按经验估算它的阻力简易介于1.2～1.5kPa之间（组成如图3所示）。

      柴油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，柴发机组尾气过滤器监控控制装置用于实时采集装置的温度和背压信息，构成如图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烟管；通过对系统烟气量和SCR反应器入、出口NOX和温度的解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，国内工程基本操作较少， 基于环保的要求，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标准以上柴油机维保规程和要求，因此无需额外处理；由于国内相关法律、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的值基本保持稳定，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油机房工程承包商减小烟道阻力的详细措施。合理部署烟管走向，尽量缩短烟管长度，可以减少烟管沿程阻力；同时通过绘制综合管线图，避免管道交叉，减少弯头数量，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长的金属烟管在使用时的膨胀量也有176mm之多。如果不设置波纹管，烟管膨胀给装置、支架、建筑构造带来破坏可想而知。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参数计算出烟管的轴向膨胀量，合理选购管道金属波纹管，使之足以抵消因温升引起的管道膨胀，保证机构的正常运转。

      柴油发电机烟管大致包括金属波纹管、消声器、固定支架柴油发电机无法启动、导向支架、滑动支架等一系列的组件。波纹管装配如图5所示。

① 固定支架主要作用是限制管道位移，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，预防发生安全故障。

② 波纹管要靠近固定支架安装，另一端的第一导向支架应安装在距离波纹管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，其间布局滑动支架，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 波纹管装配前首先按计算的补偿量进行预拉伸，以便处置因温升致使的管道膨胀。为减小波纹管和管道同轴度的公差，建议先敷设好管道，然后于波纹管装配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），再将波纹管装配上去，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，使波纹管能够正常工作。

④ 烟囱出口的防水是柴油发电机烟管装配的重点之一，根据以往的施工经验，讲解按图6安装示意图施工。

特别提醒：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“过热危险”的字样，预防造成人身伤害。

      柴油发电机满载时柴油发电机故障符号，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，但查阅各代理商的产品说明书并得到欧文斯科宁、CSR等世界着名品牌服务站的技术工程师的确认，这类保温材料的允许工作温度均小于480℃。以下表1所示是三种烟管常用保温材料的性能对比：

      由上表可知，对于水喷淋解决前的烟管，因为没有采取降温举措，玻璃棉不能满足使用要求，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℃的发热环境下正常使用，但水合硅酸钙管壳在过热下传热系数较低，保温效果较好，价格也比较便宜。因此，参照大使馆新馆柴油发电机烟管的布置，讲解操作水合硅酸钙管壳作为烟管的保温材料。

      在保温层安装过程中，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，用于解除轴向膨胀，预防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，用于解决径向膨胀，预防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，膨胀使曲轴等部件运动发生的噪声。

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

      机械活动部件相对运动产生摩擦和震动噪声。

      柴油发电机发生的噪音频率以中、高频为主，因此烟管的消声器应对中、高频敏感，这是选定消声器的关键。因为市场上可供选定的耐过热消声器并不易见，且品质良莠不齐，因此推荐操作代理商配套的产品，既方便快捷，又可以保证品质。消声器外观如图7、图8所示。

      烟管与柴油发电机间必须选择弹性不锈钢波纹管连接，防范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振吊码，以减轻柴油发电机装置本体的振动对烟管的危害。烟管穿越墙身、楼板处加入弹性阻尼层填堵，建议购买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，用于暴雨后检测、放水。

（2）柴油发电机的烟管应该单独设置，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机构，即使型号完全相同的柴油发电机也必须单独设置排气装置。

（3）屋顶烟囱出口应当预防朝向其他建筑物、通道等。并且排放前必须淡化烟色，降低排放污染，无论是操作管道式烟尘净化器或者水喷淋的步骤，都必须通过国家有关部门的验收。

（9）为预防冷凝物倒流入柴发机组，平置的排气管应有坡度，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）在要素允许下的状况下，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。如果受装配要素限制，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）一般管的热膨胀度为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左右于是在装配时要考虑用波纹管或滚轮式排烟支撑装置。

（5）不让排气管的净重施加在发电机上，减小排气部件过度的震动疲劳应力。允许排烟部件相对移动。例如:因温度变化导致的热胀冷缩，任何构造件的塑性变形或柴发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烟是不允许的，因为运转柴油发电机组烟气中的水气会进入不运行的柴油发电机组中，较终冷凝造成发电机故障。

      众所周知，若需柴发机组开启后必然会发生排气，现阶段的柴油发电机组是在电网停电的状态下自起动的，极大程度的增强了人们的生活质量，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，在布置柴发机组机房的程序中，机房排烟就是康明斯需要重点清除的问题，以上所述的内容就是对柴油发电机排气机构的技术指标和专业技巧以及装配规范作了详细阐述。

      另外需要警示用户，如果是用于实验室的柴油发电机，应对其排气机构进行改善。由于柴油发电机试验室排气机构一般耗能偏高，操作率过低，可将柴油发电机试验室各自单独的排烟系统改为集中式排气装置，并引入变频技术和PLC控制程序，以排气总管负压为控制参量，组成试验室恒压排烟机构，使之能够根据试验室投入工作数量的改变引起排烟量发生的变化，实时做出相应的调节，不仅提高了设备操作效率，还取得了良好的节能效果。