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柴油发电机排烟管温度、背压及直径尺寸计算 |
摘要：根据康明斯官方给予数据，以康明斯柴油发电机组（发动机型号KTA50-G3）常载功率1000KW为例，背压6.8KPa，排烟量234.3m3/分钟，其排烟温度在频率60HZ情况下为529℃；在频率50HZ情况下为583℃。关于柴油发电机排烟系统的具体计算方法，康明斯公司在本文中进行了详细的公示，供于参考。
一、排烟系统的计算公式
1、烟气流速（常用数据）
W=25m/s...............................（公式1）
2、烟气需要的烟囱截面积
F=Vy÷3600÷W...............................（公式2）
式中，Vy——烟气流量；
F——烟囱截面积m2；
W——烟气流速，取值25m/s。
根据式（2）计算结果：
单台柴油发电机截面积0.1562 m2（计算值）,实际φ450,截面积0.15896 m2；故选用φ450直径排烟管。
3、烟气在烟囱内温度
（1）烟气在烟囱内每米高度的降温
∆t=27A÷N1/2...............................（公式3）
式中，A——修正系数,取A值为0.8；
N——柴油机功率，取值1000KW。
根据式（3）计算结果：
∆t=0.68℃/m
（2）烟气在烟囱内的总降温
T=∆t×H...............................（公式4）
式中，H——垂直烟囱高度，取值132米。
根据式（4）计算结果：
T=89.76℃
（3）烟气在烟囱出口的温度
t1=t0-∆t...............................（公式5）
式中，t0——烟气进口温度，取值520℃。
根据式（5）计算结果：
t1=519.32℃
（4）烟气平均温度
tp=（t1+t0）÷2...............................（公式6）
根据式（6）计算结果：
tp=519.66℃
（5）烟气平均密度
ρp=ρ0273÷（273+tp）...............................（公式7）
式中，ρ0——标准标态烟气密度，取值1.34Kg/m3。
根据式（7）计算结果：
ρp=0.4615 Kg/m3
4、烟囱自然抽力
hz=（ρ1-ρp）.（Z2-Z1)...............................（公式8）
式中，ρ1——室外空气密度1.293Kg/m3；
Ρp——烟气平均密度0.4615 Kg/m3；
Z2——烟囱顶标高；
Z1——烟囱底部标高。
根据式（8）计算结果：
hz=109.758 Pa
5、烟囱阻力
（1）烟囱磨檫阻力
∆h=λ×（L÷d）×（ρp×W2÷2)...............................（公式9）
式中，λ——磨檫阻力系数0.02 ；
L——烟道总长，取值144米；
D——烟囱当量直径，取值0.45；
Ρp——烟气平均密度0.4615Kg/m3；
W——烟气流速，取值25m/s。
根据式（9）计算结果：
∆h=923Pa
（2）90°弯头阻力
ξ=0.7...............................（公式10）
根据式（10）计算结果：
∆h1=931.56 Pa
（3）阻力合计
根据式（9）、式（10）计算结果：
Σ∆h=1854.56Pa
二、烟囱制作的技术要求
1、排烟管构造技术要求说明
（1）整条水平及垂直的排烟管道：内壁由SUS316不锈钢板制成，厚度1.0mm，外壁由SUS304不锈钢板制成，厚度0.8mm。此厚度适用于≤Ф800mm的烟管，属于专供柴油发电机排烟用的预制双层保温不锈钢排烟管。
（2）不锈钢排烟管须采用单面焊接，双面成型的焊接工艺（不用焊丝），确保烟囱使用寿命30年，并按照发电机组厂家所提供的安装要求进行施工。烟管在需要法兰连接的位置采用Ω卡箍连接，方管采用TFD法兰连接，并配有耐高温和气密的垫片。
（3）垂直排烟管道须采用承托框架，间隔6m左右，作为垂直排烟管道的导向和支承。水平管道须保证3-5‰的斜率。
（4）垂直排烟管的底部须设有清扫口/排污装置。
（5）每台设备排烟口配有消音器（由发电机组厂家自配）。
（6）整条排烟管道须尽量利用楼板、墙体和顶板作支撑，各承托支架必须不能与排烟管道直接接触。所有承托支架需容许排烟管道膨胀收缩时所引起的相应位移不会影响建筑结构。
（7）烟道三通须采用互补式，以利于烟气的排放流畅。
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柴油发电机排烟管走向图 |
柴油发电机房排烟管安装图 |
2、排烟管保温
（1）水平及垂直排烟管道须加以隔热和保温材料，保温材料需采用100mm厚的硅酸铝纤维棉隔热保温。
（2）柴油发电机的排烟温度为500℃，保温后烟囱外壁温度不高于60℃。
3、排烟管膨胀伸缩器
（1）须计算有关排烟管道的膨胀量和选取适当的膨胀补偿器，在适当的位置设置。
（2）提供的膨胀补偿器须为专供高温排烟系统的设计，所用材料均适用于高温操作，采用翻边满焊连接。
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