摘要：在大型的民用建筑中，為了滿足消防、應(yīng)急照明、工廠生產(chǎn)的要求，一般均設(shè)有應(yīng)急的柴油發(fā)電機(jī)組。高溫排煙管是柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)的重要組成部分，但它的安裝過(guò)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)效率下降、引發(fā)安全事故等不良后果。因此，康明斯公司在本文中介紹了柴油發(fā)電機(jī)的高溫排煙管道在施工安裝中的工藝要點(diǎn)，針對(duì)這些工藝要點(diǎn)提出相應(yīng)的解決方案。

一、合理布置排煙管，減少阻力

1、排氣背壓計(jì)算

      絕大部分柴油發(fā)電機(jī)的許用背壓為6.5kPa左右，因此排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)的許用背壓為原則。過(guò)高的排煙阻力會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)的性能下降，油耗增大，出口煙氣溫度升高，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行無(wú)法達(dá)到標(biāo)定的額定功率。排煙管的煙氣的阻力可以由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

P=P?+P?+P?+P?...................（公式1）

P——煙氣流動(dòng)總阻力kPa

P?——消聲器阻力(查產(chǎn)品樣本)kPa

P?——消煙凈化器阻力kPa

P?——排煙管出口阻力kPa

P?——排煙管沿程阻力以及局部阻力kPa

2、消聲器阻力

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

3、尾氣凈化裝置阻力

      消煙凈化器有水噴淋型和催化型兩種。水噴淋型的凈化器使用較為廣泛，降溫和去除煙色效果很好。按經(jīng)驗(yàn)估算它的阻力大概介于1.2～1.5kPa之間；催化型的消煙器價(jià)格高昂，國(guó)內(nèi)工程基本不使用，這里不再介紹。

      基于環(huán)保的要求，在歐美國(guó)家柴油發(fā)電機(jī)的制造有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備出口的煙氣已達(dá)歐3標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)需額外處理；由于國(guó)內(nèi)相關(guān)法律、法規(guī)的缺位，發(fā)達(dá)國(guó)家出口到中國(guó)的產(chǎn)品并未執(zhí)行相同的標(biāo)準(zhǔn)，因此煙氣凈化是必須的。

4、排煙管出口阻力

      排煙管出口阻力一般按經(jīng)驗(yàn)估算，阻力值約為0.5kPa。

      由以上的經(jīng)驗(yàn)公式可以看出，P?～P?的值基本保持穩(wěn)定，約占柴油發(fā)電機(jī)許用背壓的50%左右，因此減小P?的阻力成為施工階段機(jī)電承包商減小煙道阻力的主要手段。合理布置排煙管走向，盡量縮短排煙管長(zhǎng)度，可以減小排煙管沿程阻力；同時(shí)通過(guò)繪制綜合管線圖，避免管道交叉，減少?gòu)濐^數(shù)量，可以減少煙氣的局部阻力。這樣不僅可以使P?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。

二、消除管道膨脹

1、正確選擇金屬膨脹節(jié)

      柴油發(fā)電機(jī)在額定工況下工作時(shí)的排煙溫度一般在550℃左右，與排煙管在安裝時(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)的金屬排煙管在使用時(shí)的膨脹量也有176mm之多。如果不設(shè)置膨脹節(jié)，排煙管膨脹給設(shè)備、支架、建筑結(jié)構(gòu)帶來(lái)破壞可想而知。因此必須根據(jù)排煙管的長(zhǎng)度、理論溫升、金屬管道的熱膨脹系數(shù)等參數(shù)計(jì)算出排煙管的軸向膨脹量，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)、各類(lèi)支架的布置

      柴油發(fā)電機(jī)排煙管大致包括：金屬波紋軟管、消聲器、膨脹節(jié)、固定支架、導(dǎo)向支架、滑動(dòng)支架等一系列的組件。

（1）固定支架主要作用是限制管道位移，它不僅要承擔(dān)排煙管的重力，而且還要承擔(dān)排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)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為排煙管的直徑)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。滑動(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(shuō)明等情況確定。

（3）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。

（4）排煙管出口的防水是柴油發(fā)電機(jī)排煙管安裝的重點(diǎn)之一，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，推薦按圖1施工。

      特別提醒：由于排煙管溫度很高，在屋頂排煙管出口的周?chē)鷳?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)排煙管天面安裝圖

三、排煙管的保溫

1、保溫材料的選擇

      柴油發(fā)電機(jī)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排煙管的保溫材料，但查閱各廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)并得到歐文斯科寧、CSR等世界著名品牌廠家的技術(shù)工程師的確認(rèn)，這類(lèi)保溫材料的允許工作溫度均小于480℃。

表1  排煙管常用保溫材料的性能對(duì)比

      由表1可知，對(duì)于水噴淋處理前的排煙管，由于沒(méi)有采取降溫措施，玻璃棉無(wú)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)較低，保溫效果較好，價(jià)格也比較便宜。因此，參照大使館新館柴油發(fā)電機(jī)排煙管的設(shè)計(jì)，推薦使用水合硅酸鈣管殼作為排煙管的保溫材料。

2、保溫施工要點(diǎn)

      在保溫層安裝過(guò)程中，在排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，避免排煙管升溫膨脹破壞保溫層。

      在排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，避免排煙管升溫膨脹破壞保溫層，如圖2所示。

圖2  柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫層安裝圖

三、柴發(fā)消聲及防震

1、消聲措施

（1）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)，氣流高速流經(jīng)氣門(mén)，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。

（2）消聲器選擇

      柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的噪音頻率以中、高頻為主，因此排煙管的消聲器應(yīng)對(duì)中、高頻敏感，這是選擇消聲器的關(guān)鍵。由于市場(chǎng)上可供選擇的耐高溫消聲器并不多見(jiàn)，且質(zhì)量良莠不齊，因此推薦使用廠家配套的產(chǎn)品，既方便快捷，又可以保證質(zhì)量。

2、防振

      排煙管與柴油發(fā)電機(jī)間必須選用彈性不銹鋼波紋管連接，避免柴油發(fā)電機(jī)的震動(dòng)通過(guò)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)設(shè)備本體的震動(dòng)對(duì)排煙管的影響。排煙管穿越墻身、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。

3、施工中的其它注意事項(xiàng)

（1）水平排煙管保持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)；并在立管的底部設(shè)置DN20的全金屬閥門(mén)一個(gè)，用于暴雨后檢查、放水。

（2）柴油發(fā)電機(jī)的排煙管應(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)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)也必須單獨(dú)設(shè)置排煙系統(tǒng)。

（3）屋頂排煙管出口應(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(wú)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(guò)國(guó)家有關(guān)部門(mén)的驗(yàn)收。