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機房設計與設備安裝 |
柴油發電機排煙管道及阻燃防火閥安裝 |
摘要：柴油燃燒后產生尾氣，含有炭黑、二氧化硫和氮氧化物等多種有害物質，如果直接排放至大氣中，將給大氣造成污染。因此，發電機組的尾氣需進行處理后才能排放。處理設備的增加，會增加煙氣排放的背壓，而根據發電機組特性，必須盡可能降低排煙系統的背壓值，過高的背壓會影響柴油的燃燒效率，增加排氣溫度，從而導致發動機功率損失，縮短柴油發電機組工作壽命。
一、排煙系統設計及考慮因素
1、排氣背壓計算方法
根據在排煙系統設計中，應盡量縮短煙管長度，減少彎頭個數，減少消聲器阻力及尾氣處理設備的阻力，排煙系統的阻力不能大于發電機組允許的背壓值，計算排煙系統阻力，可用以下公式：
P（Kpa）=[（L×δ×Q2×3.6×166）/D5 ]+P'
其中，P——排氣背壓Kpa
L——排煙管道的總等效長度m
δ——氣體密度Kg/m?
Q——廢氣流量m?/min
P′——消聲器等設備的阻力
從以上方程式可以看出，背壓與煙管的長度，氣體密度以及廢氣流量的平方值成正比，而與煙管管徑的五次方成反比，在煙管長度等因素一定的情況，適當擴大煙管管徑，將降低排煙系統的整體背壓。
2、設計與安裝考慮因素
在設計排煙系統和安裝時，需注意以下幾點：
（1）要盡量使用煙管路最短且彎頭最少，當必須采用彎頭時，則盡量選用大半徑的彎頭，以減少阻力；
（2）盡量將廢氣引至高空或不會對其他人及單位構成影響的地方。
（3）考慮煙管的熱膨冷縮，一般煙管為鋼制煙管，鋼管的熱膨脹度為1.13mm/m·100℃，即如果一條長50米的煙管，溫度由30℃升至450℃時，會升長237mm，因此在考慮直線段煙管較長時，應選取相應的補償器。
（4）對機房內和人易接觸的地方，應用隔熱材料(厚50mm)包裹煙管。在包扎排煙軟管或補償器時，則必須保證隔熱材料不能妨礙其自由膨縮。
（5）所有排煙管在焊接好后，必須將管內焊渣處理于凈后才可放回安裝及使用。
二、煙管的布置
煙管的布置盡量離開易燃易爆的物質，離開有特殊要求和溫度限制的地方。煙管布置盡量直，減小彎頭，以降低背壓。
1、煙管的安裝及隔振措施
當排煙管從側面穿墻的伸出方式，安裝如圖1所示；當排煙管從樓頂向上伸出的方式，安裝如圖2所示。
（1）煙管安裝應橫平豎直，所有煙管路應有良好的支撐和固定。
（2）為保證煙管的自由膨縮，應采用滑動支架或導向支架。
（3）煙管與發電機組之間應安裝軟連接(廢氣彈弓喉)，以吸收管道的熱脹冷縮、發電機組的位移及隔振。
（4）在安裝軟連接時，應使其盡量靠發電機組的排煙口 (增壓器)，一次消聲器盡量靠近發電機組，在支撐消聲器時，應采用隔振措施，選用減振吊架，排煙終端應安裝防雨帽，以防雨雪等進入。
（5）在豎直段煙管底端，應安裝有冷凝水收集器及排水閥。在煙管過墻時，應設置套管，并作好防水處理。
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圖1 柴油發電機排氣管安裝（穿過外墻） |
圖2 柴油發電機排氣管安裝（穿過外樓頂） |
2、煙色的處理
對于煙氣處理，在環保法規中，暫只對煙色進行處理，在環保法規執行嚴格的地方或執行國際質量體系IS014000的企業，將會要求對煙氣的二氧化硫和氮氧化物的含量進行控制，需達到一定的標準后排放。在本節中，根據(GB16297-1996)和(DB44-27-2001)的要求，只對柴油機煙色進行處理。
（1）水淋式黑煙處理裝置
在對煙色的處理上，一般地采用標準的沖擊式水浴除塵系統，也稱作尾氣噴淋塔（如圖3所示）。主要是通過煙氣高速撞擊水面，污染物由于動能作用被水面吸附，從而達到清洗煙氣和降低溫度的效果。
（2）干式尾氣處理裝置（顆粒捕集器）
目前最常見的水噴淋系統已經無法滿足國家環保部門的要求，日益規范的環保標準也提高了國民對環境的保護意識。水噴淋處理的效率低于30％，無法全效解決柴油發動機尾氣中排放的顆粒物以及CO、HC和氮氧化物等大氣污染物，同時早期水噴淋采用碳鋼板焊制，尾氣與噴淋水形成弱酸腐蝕箱體，造成二次污染。因此，康明斯公司提供了一種干式柴油發動機尾氣黑煙處理設備（如圖4所示），能有效凈化柴油機尾氣中的顆粒物，減弱排放的尾氣出現黑煙狀態。
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圖3 柴油機雙噴淋尾氣處理箱（水淋式） |
圖4 柴油發電機尾氣黑煙處理器（干式） |
3、專業煙井
煙氣除了采用鋼制煙管引至天面外（如圖5所示），也可以采用預制專業煙井的作法（如圖6所示）。一般混凝土的耐溫為50℃左右，因此不能作為專業煙管的材料。專業煙井一般采用耐火磚材料，且井壁分內中外三層，內層為耐火磚砌的工作層，外層為普通磚砌的裝飾層，中間為2～5mm厚的空氣層，作為保溫阻尼層。
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圖5 發電機房鋼制煙囪施工圖 |
圖6 柴油發電機房專業煙井設計圖 |
三、阻燃防火閥的安裝
排煙管道防火閥是建筑物消防設施中必不可少的一部分，其主要作用是在火災情況下，打開防火閥阻止火災蔓延，同時保證排煙系統正常工作，排出煙霧，提高疏散通道的通行能力。
1、防火閥選用
防火閥外觀結構如圖7所示，選用排煙管道防火閥時需要注意以下幾個方面：
（1）要選擇符合國家標準的排煙管道防火閥，保證其質量和性能；
（2）根據發電機房消防設計要求，正確的選擇防火閥的型號和數量；
（3）對于氣密性要求高的場合，要選擇配有電動防火閥。
2、防火閥的安裝方式
防火閥安裝圖紙如圖8所示。
（1）選擇合適的安裝位置：
排煙管道防火閥首先要安裝在發電機房的消防通道上，并根據設計要求設置合適的數量和位置。同時，為了方便定期維護和檢查，防火閥的安裝位置應該考慮到易于接近和操作。
（2）安裝支架：
將排煙管道防火閥安裝在支架上，并根據規范要求做好支架固定和防火閥固定。
（3）連接管道：
安裝排煙管道防火閥之前，需要先確定好各種管道的接口方向和間距，并按照指定的連接方式正確地連接到管道上。
（4）密封措施：
安裝完成后，需要對防火閥進行密封處理，以確保其氣密性。特別是在配有電動機的時候，需要對電動機和電纜的密封措施做好。
（5）防火閥的保護：
為保護排煙管道防火閥，應采用防護套或其他適當措施，以避免被機械損壞或者被其他原因影響正常使用。
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圖7 發電機房排煙管道防火閥 |
圖8 發電機房排煙防火閥安裝 |
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