機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝

柴油發(fā)電機(jī)排氣煙囪的管道安裝布置

 

導(dǎo)讀：在大型的公共建筑中，為了滿足消防、應(yīng)急照明、工藝生產(chǎn)的要求，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，均設(shè)有應(yīng)急的柴油發(fā)電機(jī)。高溫?zé)煿苁遣裼桶l(fā)電機(jī)組煙管的重要組成部分，但它的安裝過程卻往往被人忽視。錯(cuò)誤的安裝會(huì)造成支架的變形，柴油發(fā)電機(jī)組效率下降、引發(fā)安全事故等不良后果。因此，以下將會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組煙管的安裝要點(diǎn)作簡(jiǎn)單的介紹。

 

一、排煙系統(tǒng)的布置

 

      按照國(guó)標(biāo)環(huán)保的要求，排煙管道應(yīng)引至屋頂室外高空處排放，或經(jīng)過消煙除塵處理后再行排放，以免污染環(huán)境。

1、絕大部分柴油發(fā)電機(jī)組的許用背壓為6.5kPa左右，因此煙管的布置以及管道長(zhǎng)度、管徑的大小必須以煙氣的流動(dòng)阻力不大于柴油發(fā)電機(jī)組的許用背壓為原則。過高的排煙阻力會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)組的性能下降，油耗增大，出口煙氣溫度升高，機(jī)組運(yùn)行無法達(dá)到標(biāo)定的額定功率。

2、消聲器屬于柴油發(fā)電機(jī)組的配件，它的阻力P1可以通過產(chǎn)品樣本查得，一般阻力值介于1.1～1.4kPa之間。

3、煙囪出口阻力一般按經(jīng)驗(yàn)估算，阻力值約為0.5kPa。

4、合理布置煙管走向，盡量縮短煙管長(zhǎng)度，可以減小煙管沿程阻力；同時(shí)通過繪制綜合管線圖，避免管道交叉，減少彎頭數(shù)量，可以減少煙氣的局部阻力。這樣不僅可以使P4的阻力下降，還可以節(jié)約施工成本，對(duì)于總價(jià)包干的項(xiàng)目尤為重要。

5、排煙管過墻處應(yīng)加保護(hù)套，伸出屋面或側(cè)墻的煙管出口端，應(yīng)加裝防雨帽。

6、非增壓柴油機(jī)和廢氣渦輪增壓柴油機(jī)均應(yīng)在排煙管上裝設(shè)消音器。兩臺(tái)柴油機(jī)不應(yīng)共用一個(gè)消音器，消音器應(yīng)單獨(dú)固定。

 

二、消除管道膨脹

 

1、正確選擇金屬膨脹節(jié)

（1）柴油發(fā)電機(jī)組在額定工況下工作時(shí)的排煙溫度一般在550℃左右，與煙管在安裝時(shí)30℃的室內(nèi)溫度相比，溫升高達(dá)520℃左右。查閱相關(guān)的資料可知，金屬管道的熱膨脹系數(shù)為：1.13mm/（m×100℃），這就意味著即使是30m長(zhǎng)的金屬煙管在使用時(shí)的膨脹量也有176mm之多。如果不設(shè)置膨脹節(jié)，煙管膨脹給設(shè)備、支架、建筑結(jié)構(gòu)帶來破壞可想而知。因此必須根據(jù)煙管的長(zhǎng)度、理論溫升、金屬管道的熱膨脹系數(shù)等參數(shù)計(jì)算出煙管的軸向膨脹量，合理選擇管道金屬膨脹節(jié)，使之足以抵消因溫升引起的管道膨脹，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）金屬膨脹節(jié)

      金屬膨脹節(jié)也就是我們平時(shí)所說的波紋管，位置如圖2所示。各類支架的布置柴油發(fā)電機(jī)組煙管大致包括金屬波紋管（膨脹節(jié)）、消聲器、、固定支架、導(dǎo)向支架、滑動(dòng)支架等一系列的組件，見圖1。

（3）固定支架

      主要作用是限制管道位移，它不僅要承擔(dān)煙管的重力，而且還要承擔(dān)煙管由于熱膨脹所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力，因此一定要對(duì)固定支架進(jìn)行受力計(jì)算，保證支架牢固可靠，避免出現(xiàn)安全事故。

2、膨脹節(jié)的安裝

（1）膨脹節(jié)要靠近固定支架安裝，另一端的第一導(dǎo)向支架應(yīng)安裝在距離膨脹節(jié)4D（D為煙管的直徑）的位置，第二導(dǎo)向支架距離第一導(dǎo)向支架的距離為14D，其間布置滑動(dòng)支架，以便管道膨脹和收縮?；瑒?dòng)支架的布置間距應(yīng)參照相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范、產(chǎn)品說明等情況確定。

（2）膨脹節(jié)安裝前首先按計(jì)算的補(bǔ)償量進(jìn)行預(yù)拉伸，以便消除因溫升引起的管道膨脹。為減小膨脹節(jié)和管道同軸度的公差，建議先敷設(shè)好管道，然后于膨脹節(jié)安裝位置處用風(fēng)焊將管道切割掉一段（長(zhǎng)度等于膨脹節(jié)的自由長(zhǎng)度加預(yù)拉伸量），再將膨脹節(jié)安裝上去，焊接牢固。安裝完畢，拆除運(yùn)輸拉桿、限位螺母等，保證膨脹節(jié)的所有活動(dòng)部件不被卡死，使膨脹節(jié)能夠正常工作。

（3）煙囪出口的防水是柴油發(fā)電機(jī)組煙管安裝的重點(diǎn)之一，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，推薦按施工。

特別提醒：由于煙管溫度很高，在屋頂煙囪出口的周圍應(yīng)加設(shè)一定的防護(hù)設(shè)施，并于醒目位置懸掛“高溫危險(xiǎn)”的字樣，防止造成人身傷害。

 

圖1  柴油發(fā)電機(jī)組排煙管安裝圖

圖2  柴油發(fā)電機(jī)波紋管位置圖

 

三、消聲及防震

 

1、消聲噪聲聲源

① 燃燒噪音

      氣缸內(nèi)霧化柴油等可燃?xì)怏w劇烈燃燒，膨脹使曲軸等部件運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

② 氣體流動(dòng)噪音

      對(duì)于渦輪增壓柴油發(fā)電機(jī)組，氣流高速流經(jīng)氣門，形成強(qiáng)烈渦流而產(chǎn)生巨大的噪音。

③ 機(jī)械噪音

      機(jī)械活動(dòng)部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦和振動(dòng)噪音。柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的噪音頻率以中、高頻為主，因此煙管的消聲器應(yīng)對(duì)中、高頻敏感，這是選擇消聲器的關(guān)鍵。

2、消聲器類型

（1）阻性消聲器   

      阻性消聲器是利用聲波在多孔性吸聲材料中傳播時(shí)，摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，以達(dá)到消聲的目的。阻性消聲器具有良好的中、高頻消聲性能。

（2）抗性消聲器   

      該類消聲器是利用聲波的反射、干涉及共振等原理，吸收或阻礙聲能向外傳播。它適用于消除中、低頻率噪聲或窄帶早聲。

（3）微穿孔板消聲器   

      該類消聲器是建立在微孔聲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的既有阻又有抗共振式消聲器。此消聲器可受較高氣流速度的沖擊，耐高溫、不怕水，能耐一定粉塵。

（4）復(fù)合式消聲器   

      為了達(dá)到寬頻帶、高吸收的消聲效果，可將阻性和抗性消聲器組合為復(fù)合式消聲器。該類消聲器既有阻性吸聲材料，又有共振器、擴(kuò)張式、穿孔屏等聲學(xué)濾波器件。

（5）擴(kuò)容減壓、小孔噴注式消聲器

       是為降低高溫、高速、高壓排氣噴流噪聲而設(shè)計(jì)的排氣放空消聲器。從結(jié)構(gòu)上看，風(fēng)機(jī)消聲器、空壓機(jī)消聲器大都是阻性或炕復(fù)式消聲器，排氣噴流消聲器大都是節(jié)流降壓、擴(kuò)容降速，或小孔噴注型消聲器。

      由于市場(chǎng)上可供選擇的耐高溫消聲器并不多見，且質(zhì)量良莠不齊，因此推薦使用康明斯廠家配套的產(chǎn)品，既方便快捷，又可以保證質(zhì)量。

3、防震裝置

      防振煙管與柴油發(fā)電機(jī)組間必須選用彈性不銹鋼波紋管連接，避免柴油發(fā)電機(jī)組的震動(dòng)通過管道進(jìn)行傳遞。在消聲器以及消聲器前的管段上加裝彈簧減震吊碼，以減小柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備本體的震動(dòng)對(duì)煙管的影響。煙管穿越墻身、樓板處加入彈性阻尼層填堵，建議選用HiLTi、3M等公司的軟性防火填料填充。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖

圖4  柴油發(fā)電機(jī)抗性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖

 

四、煙管的保溫

 

1、保溫材料的選擇

      柴油發(fā)電機(jī)組滿載時(shí)，煙氣的溫度高達(dá)550℃左右，國(guó)內(nèi)的許多工程常采用玻璃棉管殼作為煙管的保溫材料，但著名品牌康明斯廠家的技術(shù)工程師確認(rèn)，這類保溫材料的允許工作溫度均小于480℃。

       對(duì)于水噴淋處理前的煙管，由于沒有采取降溫措施，玻璃棉無法滿足使用要求，在高溫下將很快脆化，變?yōu)榉勰瑖?yán)重影響保溫效果。而巖棉和水合硅酸鈣兩者均可在高達(dá)650℃的高溫環(huán)境下正常使用，但水合硅酸鈣管殼在高溫下傳熱系數(shù)最低，保溫效果最好，價(jià)格也比較便宜。因此，柴油發(fā)電機(jī)組煙管的設(shè)計(jì)，推薦使用水合硅酸鈣管殼作為煙管的保溫材料。 排煙管保溫層厚度選擇如表1所列。

表1    排煙管保溫層厚度（mm）選擇

 

2、保溫施工要點(diǎn)

      我國(guó)家規(guī)范規(guī)定，在人能觸及到的2米以下裝置表面超過70度都要進(jìn)行保溫，且保溫后的裝置表面溫度不超過40℃。裝排煙管要盡可能順暢、少彎且不能有向下的彎、不能有 u 型彎，并以最短的路徑到達(dá)排煙的目的，并經(jīng)可能離開人能接觸位置空間。

 

（1）排煙管外表面溫度≤450℃時(shí)保溫層采用1層巖棉氈，排煙管外表面溫度≥500℃時(shí)，保溫層采用2層，即接觸管壁的1層為硅酸鋁纖維氈，外包1層巖棉氈，硅酸鋁纖維氈的厚度為表中分子所示，巖棉氈的厚度為表中分母所示。

 

（2）巖棉的物理性能：密度80~100kg/m³，導(dǎo)熱系數(shù)入=0.03~0.0407W/（mxK）。硅酸鋁纖維的物理性能：密度150~250kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)入=0.14~0.174W/(mxK)。

（3）在保溫層安裝過程中，在煙管的軸向上每間隔2m左右應(yīng)設(shè)置5～10mm的伸縮預(yù)留縫，并用石棉繩填充，用于消除軸向膨脹，避免煙管升溫膨脹破壞保溫層。在煙管的外壁綁扎一層細(xì)鐵絲網(wǎng)，使水合硅酸鈣保溫半圓管殼間形成3～5mm的縫隙，用石棉繩填充，用于消除徑向膨脹，避免煙管升溫膨脹破壞保溫層。

 

五、施工中的其它注意事項(xiàng)

 

1、水平煙管保持0.5％的坡度，坡向立管，以防止雨水意外流入柴油發(fā)電機(jī)組；并在立管的底部設(shè)置DN20的全金屬閥門一個(gè)，用于暴雨后檢查、放水。

2、柴油發(fā)電機(jī)組的煙管應(yīng)當(dāng)單獨(dú)設(shè)置，不允許為了節(jié)省投資而兩臺(tái)或者多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組共用一套排煙系統(tǒng)，即使型號(hào)完全相同的柴油發(fā)電機(jī)組也必須單獨(dú)設(shè)置排煙系統(tǒng)。

3、屋頂煙囪出口應(yīng)當(dāng)避免朝向其他建筑物、通道等。并且排放前必須淡化煙色，降低排放污染，無論是使用管道式煙塵凈化器或者水噴淋的方式，都必須通過國(guó)家有關(guān)部門的驗(yàn)收。

4、每臺(tái)柴油機(jī)的排煙管應(yīng)單獨(dú)引出室外，宜架空敷設(shè)，也可敷設(shè)在地溝中。排煙引管和消聲器應(yīng)單獨(dú)設(shè)置支撐，不得直接支撐在柴油機(jī)排煙總管或固定在柴油機(jī)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(yīng)介于兩個(gè)固定架之間的長(zhǎng)管道，并組合為一體。

 

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