|
新闻主题 |
柴油发电机排烟管径尺寸计算及安装规范 |
摘要：柴油发电机组排烟管的各项参数（如管径、长度、弯头数量、材质、背压、保温等）对系统性能、可靠性和安全性有着直接且相互关联的影响。若管径过小，会急剧增加排气背压，导致发电机功率下降、油耗升高、机体过热；若管径过大会导致排烟动力不足，废气无法顺畅排出以及烟气在水平管道中滞留、冷凝水增多，加速管道腐蚀。因此，设计逻辑是往往需要牺牲一些安装便利性或初投资，来换取长期的发电效率、可靠性和低维护成本。
一、安装规范和注意事项
排烟管是通用部件，很多发动机或发电设备上都可以用到，其主要作为排出废气烟尘的功用。但是现有的柴油发电机排烟管在工作时会达到450°-650°，发热严重且热量白白流失。而且排烟管会随着柴油机震动，导致噪音大，还有雨水灌入排烟管内等问题。因此，柴油发电机排出的气体必须由一个正确设计的排放系统直接排出户外，该系统应不会对柴油发电机产生过多的压力。同时，排烟管上必须装上一个合规的排烟消音器以降低噪声，室内的排烟系统的部件应包上隔热材料以减少热的散发，室外的排烟管的外端应切成和水平成60°角，或者装上防雨雪的排气系统。
1、排烟管道设置规范
柴油发电机组的排烟管尺寸由产品决定，因为不同的品牌，机组的排烟量不一样。小则50mm，大则约400mm。首段排烟管的尺寸是根据机组排烟出口法兰的尺寸 来决定的。并且排烟管路的弯头也影响排烟管的尺寸。弯头越多，排烟阻力越大，管径就得增加。经过3个90度弯头的时候，管径增加 25.4mm。排烟管的长度和方向改变次数一定要减小。
（1）柴油发电机的位置应设在使排烟管尽可能短，曲弯和堵塞尽可能小的地方。通常，排烟管仲出建筑物外墙后继续沿着外墙向上直到屋顶。在墙孔处有一个套子去吸震并在管子上有一个伸缩接头来补偿因热胀冷缩而产生的长度差异。排烟管安装如图1和图2所示，一般不赞成柴油发电机排烟管道同其他设备共用一个烟道，因为其中一个会产生反压，从而对另一个操作产生有害的影响。
（2）排烟可以直接进入一个特殊的烟道，这烟道也可作为散热器的出口，同时也产生了隔音效果。消音器可以装在烟道内或房间内，它的尾管伸到外面。空气导向叶片应装在烟道内，以引导散热器排出的空气向上流动，并减少散热器风扇的流动阻力，或者隔音成曲线型以引导空气向上流动。对于在屋顶披房、户外独立蔽体或拖车上的柴油发电机，排气管道的排烟和散热器的排风可以蔽体上一起流动而无需一个烟道。有时为了达到这个目的，散热器水平固定，由一个电动马达驱动的风扇来垂直地排放空气。
（3）每台柴油机的排烟管应单独引出室外，宜架空敷设，也可敷设在地沟中。排烟引管和消声器应单独设置支撑，不得直接支撑在柴油机排烟总管或固定在柴油机其他部位上。排烟引管与排烟总管之间采用柔性连接。排烟管上的托架必须容许管子伸缩或是采用滚柱型托架，而短的柔性管或膨胀式波纹管应介于两个固定架之间的长管道，并组合为一体。
（4）排烟引管长度及与管径的配套要求，应根据厂家提供的数据确定。当排烟管需穿过墙壁时，应配置保护套。伸出室外沿墙垂直敷设，其管出口端应加防雨帽或切成320~450的斜角。所有排烟管道的壁厚应不小于3mm。
（5）排烟管的走向应能防火，伸出室外部分宜设0.3%~0.5%的坡度。坡向室外，便于油烟凝结液及冷凝水排出室外。水平管较长时在低点安装排污阀。
|
图1 柴油发电机排烟管安装实景图 |
图2 柴油发电机房排烟装置设计图 |
2、 排烟管安装的注意事项
（1）烟管与施工现场发电机之间应安装软连接，也就是波纹管（如图3所示），以吸收管道的热胀冷缩、发电机组的位移及振动，减少烟管对发电机组及烟管之间的重压；软连接应尽可能靠近发电机组排烟出口（增压器或排气歧管）。
（2）建议施工现场发电机不与火炉、锅炉或者其他设备共用排烟管道。运行中设备排放的炭尘、冷凝物的堆积会对非运行发电机组造成损害，被动驱动的增压器因缺乏润滑将导致轴承故障。
（3）排烟管终端应安装防雨帽、遮盖物及其他防雨设计以防止与雪进入。接近发电机组的烟管部分应安装有冷凝水收集器及排水阀。
（4）无支撑的消音器不能安装在发电机组歧管或发电机组增压器出口处。消声器及减震吊架安装如图4所示。
（5）排烟管的暴露部分不应该接近木材或其它易燃性物质。在建筑物内的排气管（包括安装在屋内的消音器），覆盖合适的隔热材料以防灼伤员工并可降低温度。
（6）柴油发电机排烟方便的出口并非适合位置，设计师应综合考虑风向、建筑物设计、布局、距离及排烟进入重要的新风入口（窗、门、进风口、发电机组燃烧新鲜空气入口、发电机组冷 却通风入口等等），防止新鲜空气遭受排烟的污染；还应减少烟囱噪音对工人及邻里影响以及排烟中含有的粉尘在相邻建筑上的堆积。
（7）尽可能缩短排烟系统长度，从而减少系统的阻力（背压）；便利于烟气排放；减少气体冷凝机会，降低烟气程度。
（8）尽可能降低排烟系统的背压值。过高的背压值会负面影响燃烧效率，增加排气温度，从而导致柴油发电机功率损失，缩短其工作寿命。因此，应尽量缩短烟管长度，减少弯头个数，减少消音阻力及增大烟管直径。
（9）一般排烟管道系统是通过固定在天花板上的悬架固定的，如果现场不允许这种做法，则需从地面往上作支承（小功率发电机组可不作支撑）。
（10）排气管末端开口不应垂直向上，以防雨、雪及异物入内。若必须垂直向上安装时，应在管口加装防雨帽。
（11）发电机房内安装多台发电机组时，排气管道应分别独立设置，不应该汇集经一总管排出，否则会导致柴油机损坏。
（12）消声器之后排气管的直径不得小于消声器的出口直径，在排气管需要较长或排气管路的弯头较多时，应加大排气管的口径，以免引起发动机的排气阻力过大而使发电机组功率下降及发动机过热而损坏。
|
图3 柴油发电机排烟管及波纹管安装 |
图4 柴油发电机消声器及减震吊架安装 |
二、 减低排放流动阻力的方法
在实际柴油发电机组安装工程中，通常通过优化排烟管径、减少弯头与变径、缩短管道长度、选用低阻力消音器等措施来降低流动阻力。
1、降低阻力的目的
（1）降低背压，提高效率：排烟阻力过大会导致排气背压升高，使废气难以顺畅排出，进而增加柴油机的吸气损耗和燃烧室残留废气量，降低燃烧效率，导致输出功率下降、油耗上升。
（2）减少功率损失，保证额定出力：流动阻力增大会使柴油发电机实际输出功率低于额定值，尤其在高负载运行时更为明显。降低阻力有助于维持发电机在标准工况下运行，避免因排气不畅导致功率不足。
（3）防止发动机过热：排气不畅会造成气缸内废气滞留，影响新鲜空气进入，使燃烧温度升高，进而导致冷却系统负荷加重、机油劣化加速。降低阻力有利于维持正常热平衡。
（4）降低燃油消耗率，减少排放：排气背压降低后，燃烧更充分，燃油经济性提高，同时可减少碳烟、一氧化碳等不完全燃烧产物的生成，有利于满足环保排放要求。
（5）提升系统可靠性，延长维护周期：排气阻力过大会加剧排气管路、消音器、涡轮增压器（若配备）等部件的振动和热负荷，增加故障风险。降低阻力可改善工作条件，延长设备寿命。
（6）减少排烟系统噪音与振动：阻力过大往往伴随气流速度不均、涡流加剧，产生额外噪音和振动。优化流动可降低排烟噪声，改善机房或周边环境。
2、阻力的主要因素
通过管道让排出的气体自由地流动可减少排气的反压力。过大的排气反压严重地影响柴油发电机的输出功率，造成高反压的主要因素有：
（1）排烟管直径太小；
（2）排烟管过长；
（3）排烟系统过多急弯；
（4）排烟消音器阻尼太高；
（5）某种临界长度，直立压力会导致高反压。
如果管子超长，屈典较多，就需要增大管子口径来避免过量的流动阻塞产生的反压。在安装阶段就应计算反压，确保它在柴油发电机的极限反压之内。
3、烟管长度和直径的计算
从预定的安装线路图去测量排烟管的长度，如图5所示。参考柴油发电机性能规格文件中排气流量数据和反压极限，排气消音器的允许阻力及任何管子的变位，计算出管子的最小直径，从而避免使整个系统的阻力超过建议的排烟反压。在设计时要同时考虑到因使用一段时间之后产生的垢片和变质造成的阻塞，排烟管变位的阻力很容易处理，可通过计算其直管的相应长度并加进管子的总长度得到解决。对一个90°的曲位，其相应直管长度可按下列公式计算：
L=2.5 x D
式中：L=相应直管长度（以英尺计算）；
D=管子直径（以英寸计算）；
● 下列公式被用来计算一个排气系统的反压力：
P=C・L・R・Q2 / D5
式中：P=水银的反压力（以英寸计算）
C=0.00059（燃气流量为100・400cfin的柴油发电机）=0.00056（燃气流量为400-700cfm的柴油发电机）=0.00049（燃气流量为700-2000cfm的柴油发电机）=0.00044（烯气流量为2000-5400cfm的柴油发电机）；
L=排烟管长度（单位：英尺），测量长度示意图如图6所示。
R=每立方英尺的排烟密度（单位：磅）
R=4.41 / 排气温度°F+460°
Q=每分钟排烟量（单位：立方英尺）
D=排烟管内径（单位：英寸）
|
图5 柴油发电机排烟管长度测量 |
图6 测量排烟管长度以确定柴油机排气反压 |
三、排烟管相关参数表
由于柴油发电机排烟管的参数涉及多个方面，以下从管径与壁厚、温度与背压、材料与保温、流速与坡度等维度进行说明。
1、排烟管要求
（1） 排烟温度外表温度W45（TC时保温层采用1层岩棉毡。排烟管外表面温度N500°C时，保温层采用二层。即接触管壁的一层为硅酸铝纤维毡，外包一层岩棉毡。硅酸铝纤维毡厚度为表中所示，岩棉毡厚度为表中分母所示。
（2） 岩棉的物理性能：密度80-100kg/m3，导热系数入=0.03-0.0407w/（m•k），硅酸铝纤维的物理性能：密度150-250kg/m\导热系数入=0.14-0.17w/（m•k)
表1 发电机组排烟技术参数表
|
发电机组功率
KW
|
排烟温度
℃
|
排烟量
m3/min
|
排烟管径
mm
|
排烟管数量
|
消音器出口管径
mm
|
排烟背压
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：假定排烟管采用工业用钢或熟铁制造，其反压取决于管子内表面的光滑程度，如粗糙则会增加反压。参考柴油发电机性能文件以取排出气体湿度及空气流量。
表2 柴油机排烟管保温层厚度
|
项目
|
排烟管外表温度（t）
|
||||||
|
排烟管外径（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系按排烟管加保温层后外表面温度≤60°C，工作环境温度20℃而制成。
表3 柴油发电机组排烟管管径与壁厚参数
|
参数
|
参考数值/要求
|
说明
|
|
管内径(d)
|
与发电机功率匹配，需满足流速要求
|
支管流速：20~25 m/s，母管流速：8~15 m/s
|
|
管壁厚度
|
内壁≥1.0mm，外壁≥0.8mm
|
适用于≤Ф800mm的管道
|
|
弯头半径
|
≥3倍管径(R≥3D)
|
减少局部阻力，满足背压要求
|
|
水平管道坡度
|
3‰~5‰(0.3%-0.5%)
|
坡向立管或室外，防止冷凝水倒流
|
表4 柴油发电机组排烟管材质要求
|
部件/参数
|
推荐材料/数值
|
说明
|
|
主管道材质
|
SUS304/SUS316不锈钢或符合国标的黑钢管
|
耐高温、耐腐蚀，使用寿命长
|
|
膨胀节材质
|
不锈钢波纹管
|
吸收热膨胀（系数约1.13mm/m·100℃）
|
|
保温层厚度
|
≥50mm(推荐使用岩棉或水合硅酸钙)
|
耐温需>550℃
|
|
外护层厚度
|
≥0.8mm(铝或不锈钢)
|
保护保温层，防雨防腐
|
|
表面温度
|
≤70℃(保温后)
|
防止烫伤，降低机房温度
|
2、消音器分类
（1）低级或工业用级消音器，可衰减10~15分贝。适用于工业环境，其反向噪音程度相对较高。
（2）中级或居住环境级消音器，可衰减15~25分贝。把排气噪音降低到可接受程度。
（3）高级或临界级消音器，可衰减30-40分贝。提供最大程度的消音，如医院、学校、酒店等地方，消音器应装在靠近柴油发电机的地方，可提供最佳整体消音效果，排气管子从消音器通往户外，或者它可以安装在户外的干墙上或屋顶上。
表5 柴油发电机消声器常规型号及参数
|
型号
|
外径（mm）
|
长度（mm）
|
法兰内径（mm）
|
法兰外径（mm）
|
气流速度
|
|
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
|
3、流速与安装参数
（1）烟气流速：支管流速建议为20~25 m/s，母管（水平干管）流速建议为8~15 m/s。流速过高会增加阻力，过低则所需管径过大。
（2）弯头限制：排烟管弯头不应超过3个，且转弯处应有大圆角过渡。
（3）膨胀补偿：直线段较长时必须设置波纹补偿器或滑动支架。例如，50米长的管道从30℃升至450℃时，膨胀量可达237mm。
（4）冷凝排放：在垂直烟管的底部必须设置排水阀（如DN20金属阀门），用于排放冷凝水。
总结：
综上所述，柴油发电机组排烟管径决定了排气的实际流通能力，需要按推荐流速（支管20-25 m/s，母管8-15 m/s）精确计算。因此，在控制总背压的前提下，应综合平衡管径、长度、弯头、保温、材质和坡度等参数。例如，发电机房内的排烟管采用架空敷设时，室内部分应设隔热保护层且距地面2米以下部分隔热层厚度不应小于60毫米。此外，排烟引管不宜拐弯过多，拐弯弯度应大于900，一般拐弯不应超过三次，否则会导致柴油发动机排烟不畅，影响柴油发动机组的功率输出。因此，在安装发电机房排烟系统时，请尽量参考上述文中的要求进行。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
