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柴油發(fā)電機排氣煙囪的管道安裝布置
發(fā)布時間:2020-04-01 09:41:58  ▏閱讀:

 

機房設計與設備安裝

柴油發(fā)電機排氣煙囪的管道安裝布置

 

導讀:在大型的公共建筑中,為了滿足消防、應急照明、工藝生產(chǎn)的要求,保障人民生命財產(chǎn)的安全,均設有應急的柴油發(fā)電機。高溫煙管是柴油發(fā)電機組煙管的重要組成部分,但它的安裝過程卻往往被人忽視。錯誤的安裝會造成支架的變形,柴油發(fā)電機組效率下降、引發(fā)安全事故等不良后果。因此,以下將會對柴油發(fā)電機組煙管的安裝要點作簡單的介紹。

 

一、排煙系統(tǒng)的布置

 

      按照國標環(huán)保的要求,排煙管道應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)電機組的許用背壓為6.5kPa左右,因此煙管的布置以及管道長度、管徑的大小必須以煙氣的流動阻力不大于柴油發(fā)電機組的許用背壓為原則。過高的排煙阻力會造成柴油發(fā)電機組的性能下降,油耗增大,出口煙氣溫度升高,機組運行無法達到標定的額定功率。

2、消聲器屬于柴油發(fā)電機組的配件,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,盡量縮短煙管長度,可以減小煙管沿程阻力;同時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,對于總價包干的項目尤為重要。

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

6、非增壓柴油機和廢氣渦輪增壓柴油機均應在排煙管上裝設消音器。兩臺柴油機不應共用一個消音器,消音器應單獨固定。

 

二、消除管道膨脹

 

1、正確選擇金屬膨脹節(jié)

(1)柴油發(fā)電機組在額定工況下工作時的排煙溫度一般在550℃左右,與煙管在安裝時30℃的室內(nèi)溫度相比,溫升高達520℃左右。查閱相關的資料可知,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長的金屬煙管在使用時的膨脹量也有176mm之多。如果不設置膨脹節(jié),煙管膨脹給設備、支架、建筑結(jié)構(gòu)帶來破壞可想而知。因此必須根據(jù)煙管的長度、理論溫升、金屬管道的熱膨脹系數(shù)等參數(shù)計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)的正常運行。

(2)金屬膨脹節(jié)

      金屬膨脹節(jié)也就是我們平時所說的波紋管,位置如圖2所示。各類支架的布置柴油發(fā)電機組煙管大致包括金屬波紋管(膨脹節(jié))、消聲器、、固定支架、導向支架、滑動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,它不僅要承擔煙管的重力,而且還要承擔煙管由于熱膨脹所產(chǎn)生的軸向應力,因此一定要對固定支架進行受力計算,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,另一端的第一導向支架應安裝在距離膨脹節(jié)4D(D為煙管的直徑)的位置,第二導向支架距離第一導向支架的距離為14D,其間布置滑動支架,以便管道膨脹和收縮?;瑒又Ъ艿牟贾瞄g距應參照相應的國家規(guī)范、產(chǎn)品說明等情況確定。

(2)膨脹節(jié)安裝前首先按計算的補償量進行預拉伸,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,建議先敷設好管道,然后于膨脹節(jié)安裝位置處用風焊將管道切割掉一段(長度等于膨脹節(jié)的自由長度加預拉伸量),再將膨脹節(jié)安裝上去,焊接牢固。安裝完畢,拆除運輸拉桿、限位螺母等,保證膨脹節(jié)的所有活動部件不被卡死,使膨脹節(jié)能夠正常工作。

(3)煙囪出口的防水是柴油發(fā)電機組煙管安裝的重點之一,根據(jù)以往的施工經(jīng)驗,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加設一定的防護設施,并于醒目位置懸掛“高溫危險”的字樣,防止造成人身傷害。

 

柴油發(fā)電機組排煙管安裝圖.png

圖1  柴油發(fā)電機組排煙管安裝圖

排氣管結(jié)構(gòu)示意圖-柴油發(fā)電機組.png

圖2  柴油發(fā)電機波紋管位置圖

 

三、消聲及防震

 

1、消聲噪聲聲源

① 燃燒噪音

      氣缸內(nèi)霧化柴油等可燃氣體劇烈燃燒,膨脹使曲軸等部件運動產(chǎn)生的噪聲。

② 氣體流動噪音

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

③ 機械噪音

      機械活動部件相對運動產(chǎn)生摩擦和振動噪音。柴油發(fā)電機組產(chǎn)生的噪音頻率以中、高頻為主,因此煙管的消聲器應對中、高頻敏感,這是選擇消聲器的關鍵。

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,摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉,以達到消聲的目的。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)復合式消聲器   

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

(5)擴容減壓、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計的排氣放空消聲器。從結(jié)構(gòu)上看,風機消聲器、空壓機消聲器大都是阻性或炕復式消聲器,排氣噴流消聲器大都是節(jié)流降壓、擴容降速,或小孔噴注型消聲器。

      由于市場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)電機組間必須選用彈性不銹鋼波紋管連接,避免柴油發(fā)電機組的震動通過管道進行傳遞。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)電機組設備本體的震動對煙管的影響。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。

 

柴油發(fā)電機阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖.png

圖3  柴油發(fā)電機阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖

柴油發(fā)電機抗性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖.png

圖4  柴油發(fā)電機抗性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖

 

四、煙管的保溫

 

1、保溫材料的選擇

      柴油發(fā)電機組滿載時,煙氣的溫度高達550℃左右,國內(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工程師確認,這類保溫材料的允許工作溫度均小于480℃。

       對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?,嚴重影響保溫效果。而巖棉和水合硅酸鈣兩者均可在高達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,價格也比較便宜。因此,柴油發(fā)電機組煙管的設計,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

 

 排煙管外表面溫度(t)

300℃

350℃

400℃

450℃

500℃

530℃

600℃

排煙管外徑(DN)

57

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

73

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

89

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

108

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

133

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

159

60

60

60

80

40/60

40/60

40/80

219

60

60

80

80

40/60

40/100

40/80

273

60

60

80

80

40/60

40/100

40/80

325

60

60

80

100

40/60

40/80

40/100

377

60

60

80

100

40/60

40/100

40/80

426

60

60

80

100

40/60

40/100

40/80

注:本表系按排煙管加保溫層后外表面溫度<60℃,工作環(huán)境溫度20℃而制成。

2、保溫施工要點

      我國家規(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℃時保溫層采用1層巖棉氈,排煙管外表面溫度≥500℃時,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左右應設置5~10mm的伸縮預留縫,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

 

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)電機組;并在立管的底部設置DN20的全金屬閥門一個,用于暴雨后檢查、放水。

2、柴油發(fā)電機組的煙管應當單獨設置,不允許為了節(jié)省投資而兩臺或者多臺柴油發(fā)電機組共用一套排煙系統(tǒng),即使型號完全相同的柴油發(fā)電機組也必須單獨設置排煙系統(tǒng)。

3、屋頂煙囪出口應當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,都必須通過國家有關部門的驗收。

4、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。

5、排煙引管長度及與管徑的配套要求,應根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)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。

6、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(jié)液及冷凝水排出室外。水平管較長時在低點安裝排污閥。

7、機房內(nèi)的排煙管采用架空敷設時,室內(nèi)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。

8、排煙管較長時,應采用自然補償段,若無條件,應裝設補償器。

9、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(fā)動機排煙不暢,影響柴油發(fā)動機組的功率輸出。

 


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