重康动力（深圳）有限公司

摘要：柴油发电机组在安装过程中，必须将排烟管道的气体排放至机房之外，同时将排气出口置于远离所有空气入口的位置，以避免废气再次进入机房。排气烟管的安装容易受各种环境条件影响，如极度高温、运行次数少和负荷较轻等，因此需要定期通过目视和听声检查排气系统，确保烟管保持气密性以及运行安全。本文系统阐述了排烟管安装的五大危险因素——吸入废气会导致窒息（排气系统须保持气密性，终端远离门窗及排气口）、热表面可能引发火灾（须使用经过批准的套管通过隔墙）、施加到发动机歧管的重量可能导致涡轮增压机损坏（消声器和排烟管道须独立支撑）、气体燃料排气浓度偏高（正确安放排气系统以防损坏涡轮增压机和氧传感器）、使用不合格消声器或擅自修改排气系统造成的损坏由安装人员承担责任；详细介绍了排烟管的安装要求——封闭式发电机组若在室内使用须咨询经销商、尽量使用密封接头式接口保证气密性（卡瓦式接口若接入不当会造成废气泄漏）、室内安装须遵循NFPA 37或当地标准、采用康明斯标准套管通过隔墙（绝缘套管用于可燃隔墙、非绝缘套管用于非可燃隔墙）、垂直管道排出端使用防雨盖（发电机组运行时冲力打开、停机时自动关闭）、使用排气软管连接并独立支撑排气系统（防止重量施加到发动机排气弯头）、使用全面大半径弯头并设置冷凝水疏水器（水平段向下倾斜远离发动机、向上处安装疏水器）、人员接触有潜在危险时排气管线应屏蔽或绝缘且与可燃隔墙保持≥305 mm间隙；并对排烟系统各组件的结构、功能及安装规范进行了详细识别说明。本文可为柴油发电机组排烟管道的规范化安装提供技术指导。

 

一、排烟管的危险因素

 

排烟管道的安装与运行涉及多种安全风险，须在设计、安装和运行维护各阶段予以充分重视。以下为五大核心危险因素及其防护措施：

1. 吸入废气会导致窒息

1）废气成分与危害：柴油机排气中含有大量一氧化碳（CO，浓度可达数百至数千ppm）、氮氧化物（NOx）和未燃碳氢化合物（HC）。CO为无色无味气体，与血红蛋白的亲和力比氧气高约250倍，吸入后会导致组织缺氧，严重时可致昏迷甚至死亡。

2）气密性要求：安装时须格外小心，以保证排气系统的气密性——所有接头（法兰连接、焊接连接）、波纹管、消声器接口等均须无泄漏。建议在满负荷运行时用烟雾检测器或肥皂水法检查所有接头。

3）终端布置要求：排气管道终端应远离封闭或掩蔽的区域（如地下室、通风井）、门窗及进气口（水平距离不应小于3 m，垂直距离不应小于1.5 m）。

4）严禁利用排气热量：请勿使用排放的热量加热房间、车厢或存储区——排气中的CO可能通过换热器泄漏进入热空气循环系统，造成人员中毒。

2. 热表面可能引发火灾

1）排气管表面温度：柴油机排气温度可达350～550 °C，排气管、消声器等外表面温度可超过200 °C，足以引燃木材（燃点约260 °C）、纸张、油污及可燃保温材料。

2）烧伤风险：热表面若被人员意外触碰，会造成严重烧伤（接触0.5秒即可导致二度烧伤）。

3）防护措施：使用经过批准的套管（康明斯标准套管），以便排气管道通过隔墙或分区——将高温烟管与可燃结构隔离。在人员可能触及的区域，排气管线须加装隔热护套（表面温度控制在60 °C以下）。

3. 施加到发动机歧管的重量可能导致涡轮增压机损坏

1）危害机理：涡轮增压器壳体为铸铁材质，承受额外弯矩易导致裂纹、法兰变形或密封失效。发动机排气弯头通常设计为仅承受自身重量，不具备支撑外部管路的承载能力。

2）安装要求：对消声器和排气管道进行独立支撑（使用固定在建筑结构或地面上的支架），以保证没有重量或压力施加到发动机排气弯头（涡轮增压器出口法兰）。

3）支撑方式：在靠近发动机处设置固定支架，在管道中部和末端设置滑动支架，允许热膨胀位移，同时将重量传递至建筑结构而非发动机。

4. 气体燃料的排气浓度容易偏高

1）非正常工况：在冷启动、怠速或低负载运行时，柴油机燃烧不完全，排气中未燃HC和CO浓度偏高。

2）对设备的危害：高浓度未燃气体可能导致涡轮增压器超速（可燃气体在涡轮壳内二次燃烧）或氧传感器（HEGO，加热型废气氧传感器）中毒失效（积碳覆盖传感元件）。

3）安装要求：正确地安放/排列排气系统非常重要，可防止对涡轮增压机和氧传感器造成损坏。排气背压不应超过制造商允许值（通常不超过6.7 kPa）。

5. 使用不合格消声器或擅自修改排气系统

1）责任界定：因使用不合格的消声器（未经康明斯认证的产品）或擅自修改排气系统（如去除消声器内件、改变管道直径、取消催化器等）而造成的损坏和保修费用，由安装人员或执行修改的人员承担责任。

2）配件确认：是否合格或经过批准的排放系统部件，请与康明斯发电机组授权分销商联系确认，使用原厂或经认证的替代品。

 

二、排烟管的安装要求

 

为确保排气系统安全、可靠运行，排烟管安装须满足以下技术要求：

1. 封闭式发电机组的室内使用要求

封闭式发电机组通常不在建筑物内使用（设计为户外安装）。如果在建筑物内使用该发电机组，则必须有附加要求（包括延伸排气系统至室外、防火隔断、一氧化碳监测等），详情可咨询康明斯发电机组经销商。

2. 排气系统的密封性要求

若在建筑物内使用封闭式发电机组，则应延长排气系统以排放废气。尽量使用密封接头式接口（法兰连接带石墨垫片或焊接连接），以保证排气系统的气密性。使用卡瓦式接口（使用夹子固定的套筒连接）时，如果接入不当，可能会造成排放废气泄漏到建筑物内（卡瓦式接头的密封性不如法兰连接）。安装后应检查以确保没有排气泄漏（在满负荷运行时用烟雾检测器或肥皂水法检查所有接头）。

3. 设计标准与规范遵循

当柴油发电机组配备了部分安装的排气系统时，应按照固定式内燃机使用标准NFPA 37或适用的当地标准设计、制造和安装排气管和烟囱，并遵循安装现场的实际规程要求进行构建。

4. 室内安装的密封连接

室内安装时，排气系统应尽量使用密封接头式接口，以保证排气系统的气密性。使用卡瓦式接口（使用夹子固定）时，如果接入不当，可能会造成排放废气泄漏到建筑物内。安装后检查以确保没有排气泄漏。

5. 穿墙/穿顶板套管要求

应采用康明斯标准的套管（如图2所示），以便排气管道通过隔墙或分区：

（1）绝缘隔墙/顶板套管：用于排气管道通过可燃顶板或隔墙（包含木质框架、绝缘钢板、木龙骨结构等），套管与烟管之间填充不燃保温材料（如岩棉或陶瓷纤维，厚度不小于50 mm），防止高温引燃结构。

（2）非绝缘隔墙/顶板套管：用于排气管道通过水泥、砖石等非可燃的隔墙或顶板，仅起机械防护和定位作用。

6. 防雨盖

垂直排气管道的排出端可使用防雨盖。防雨盖夹在管道末端，发电机组运行时排气冲力可使其打开（自动开启，无需手动操作）；发电机组停止时，防雨盖自动关闭（靠重力或弹簧复位），从而保护排气系统免遭雨雪侵入（防止雨水进入烟管造成锈蚀和冷凝水积聚）。

7. 排气软管与独立支撑

在发动机和排气系统的剩余部分之间使用一段排气软管（不锈钢波纹管），以吸收发动机运行时的振动和热膨胀位移（补偿量约5～10 mm/m管长）。需对排气系统进行支撑（使用固定支架和滑动支架的组合），以防重量施加到发动机排气出口弯头/涡轮增压机连接。排气系统的设计应符合当地的规程要求。

8. 弯头设计与冷凝水排放

使用全面的大半径弯头以避免出现锐角弯头（建议90°弯头曲率半径≥3倍管径），并为消声器和尾管提供足够支撑。使排气管道的水平段向下倾斜（远离发动机，坡度0.3%～0.5%），以便冷凝液从发动机中排空（防止冷凝液倒流入涡轮增压器和气缸，避免酸性冷凝液腐蚀排气管路）。如果排气管道必须向上，请在开始上升处安装一个疏水器（如图1所示），用于收集和排出冷凝液（疏水器应设排水阀，定期排放）。

9. 隔热防护与安全间隙

如果人员接触有潜在危险（如管道位于人行通道上方或操作区域），则应使排气管线屏蔽或绝缘（采用保温层外包铝箔或镀锌铁皮保护壳）。如果管道紧靠可燃隔墙或分区，则应保证至少305 mm（12英寸）的间隙。在安装排气系统组件绝缘前，请检查排气系统在发电机组满负荷运行时是否有泄漏（观察是否有烟气逸出或使用检漏仪检测），并对泄漏进行处理。

 

图1 柴油发电机排烟管疏水器示意图

 

三、排烟系统组件识别

 

为便于现场安装和维护人员快速识别排烟系统各组件及其功能，以下对各关键部件进行详细说明。

1. 防雨盖（图2编号1）

1）安装位置：垂直排气管道的排出端（顶部出口处）。

2）结构与功能：防雨盖通过夹子固定在管道末端，发电机组运行时排气冲力可使其打开（自动开启）；发电机组停止时，防雨盖在重力或弹簧作用下自动关闭，保护排气系统免遭雨雪侵入，防止雨水进入烟管造成内部锈蚀和冷凝水积聚。

3）注意事项：防雨盖应转动灵活，不受阻碍；冬季使用时应定期检查是否因冰冻而卡滞。

2. 滴水挑檐（图2编号2）

1）安装位置：防雨盖下方的管道外壁上，围绕管道一周设置的凸出檐口。

2）功能：引导沿管道外壁流下的雨水向外滴落，防止水沿管道流向墙体或进入套管内部。

3）尺寸要求：挑檐伸出管道外壁至少30 mm。

3. 内套底部孔洞（图2编号3）

1）安装位置：内套管底部（靠近室内一侧）。

2）功能：提供冷凝水或雨水的排出通道，防止水分积聚在套管内部造成锈蚀，同时允许少量空气流通以冷却套管间隙。

4. 顶板与隔墙（图2编号4、9）

1）顶板（编号4）：建筑物楼层或屋顶结构，排气管道穿越的位置。当顶板为可燃材料时须使用绝缘套管。

2）外侧或隔墙（编号9）：管道穿越的外墙或内部隔墙结构。根据墙体的可燃性选择相应的套管类型。

5. 最小间距要求（图2编号5、8）

1）编号5（最小230 mm/9英寸）：套管与管道之间的径向间隙最小尺寸，用于填充不燃保温材料，确保隔热效果。

2）编号8（最小230 mm/9英寸）：套管伸出墙体或顶板的最小长度，防止高温烟气加热墙体结构。

6. 管道直径加304 mm（图2编号6）

排气管直径加304 mm（12英寸）——即套管的内径至少为排气管外径加304 mm，以形成足够厚度的空气隔热层或保温材料填充层。

7. 遮雨板（图2编号7）

1）安装位置：套管伸出墙体外侧或顶板上方的部分。

2）功能：防止雨水沿管道外壁流入套管与墙体之间的间隙，保护建筑物内部不受水浸。

8. 排气套管（图3编号1）

1）定义：排气管道穿过隔墙或楼板时的保护性外套管。

2）功能：将高温排气管与建筑结构隔离，防止热传导引燃可燃材料，同时允许排气管自由热胀冷缩。

9. 支架（图3编号2）

1）功能：固定和支撑排气管道，将管道、消声器的重量传递至建筑结构。

2）类型：固定支架（限制管道位移）和滑动支架（允许轴向滑动，补偿热膨胀）。

3）安装间距：水平管道支架间距一般不超过2 m，垂直管道不超过4 m。

10. 挠性波纹管（图3编号3）

1）功能：连接发动机排气出口与刚性排烟管道，吸收发动机运行时的振动和热膨胀，防止将振动和热应力传递至管道系统。

2）材质：不锈钢（304或321不锈钢），壁厚0.5～1.0 mm，波纹结构提供柔性。

3）安装位置：应尽量靠近发动机排气出口，其前后应设置固定支架，防止波纹管承受拉伸或压缩载荷超过其补偿能力。

11. 带排水口的聚水器/疏水器（图3编号4）

1）功能：收集和排出排气管道中的冷凝液（柴油燃烧产物中的水蒸气在管道中冷却凝结成液态水，呈酸性，pH值约3～5）。

2）安装位置：排气管道最低点或水平管道开始上升处（如图1所示）。

3）排水要求：疏水器底部应设置排水阀（球阀或旋塞），定期排放冷凝液，防止积液导致管道截面积减小（增加排气背压）或酸性液体腐蚀管道。

12. 消声器（图3编号5）

1）功能：降低排气噪声（工业级消声器的插入损失通常为20～35 dB(A)）。

2）类型：分为第一级消声器（靠近发动机）和第二级消声器（靠近管道出口），根据噪声要求组合使用。

3）安装要求：消声器应独立支撑，不得将重量传递至发动机排气弯头。

13. 排气管道（图3编号6）

1）材质与壁厚：排气管一般采用不锈钢或碳钢（壁厚≥3 mm），高温段（靠近发动机）推荐使用不锈钢（304或316L）。

2）走向原则：尽可能减少弯头数量（不超过3个），水平段保持0.3%～0.5%坡度，冷凝液低点设置疏水器。

备注：有关排气系统管道和接头尺寸的更多详细信息，请参阅康明斯应用手册T-030《液冷式发电机组》。

图2  排烟套管结构图
编号	说明	编号	说明
1	防雨盖	6	排气管直径加304毫米(12英寸)
2	滴水挑檐	7	遮雨板
3	内套底部孔洞	8	最小230毫米(9英寸)
4	顶板	9	外侧或隔墙
5	最小230毫米(9英寸)

 

图3 悬挂式排烟系统
编号	说明	编号	说明
1	排气套管	4	带排水口的聚水器
2	支架	5	消声器
3	挠性波纹管	6	排气管道

 

总结

柴油发电机组排烟管道的规范化安装是保障排气系统安全运行、防止人员中毒和火灾事故的关键环节。五大危险因素——吸入废气导致窒息（CO，终端距门窗≥3 m）、热表面引发火灾（表面温度350～550 °C）、重量导致涡轮增压机损坏（独立支撑）、排气浓度偏高（背压≤6.7 kPa）、不合格消声器责任归属——必须在设计、安装和维护中逐一落实防护措施。安装中须特别注意排气系统的气密性（密封接头式接口优于卡瓦式接口）、热表面的隔离防护（使用康明斯标准套管通过隔墙，可燃隔墙用绝缘套管）、管道的独立支撑（防止重量施加到涡轮增压机，消声器和管道须独立支撑）、冷凝水的排放（水平段向下倾斜0.3%～0.5%，向上处安装疏水器）以及防雨盖的安装（垂直管道末端防雨盖自动关闭）。排烟系统各组件——防雨盖、滴水挑檐、套管、支架、挠性波纹管（不锈钢）、疏水器、消声器（插入损失20～35 dB(A)）——均有明确的功能定位和安装要求。使用不合格消声器或擅自修改排气系统造成的损坏由安装人员负责。定期通过目视和听声检查排气系统，确保烟管保持气密性及运行安全，是防止一氧化碳中毒和火灾事故的重要措施。

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