机房设计与设备安装 |
柴油发电机排烟管道及阻燃防火阀安装 |
摘要:柴油燃烧后产生尾气,含有炭黑、二氧化硫和氮氧化物等多种有害物质,如果直接排放至大气中,将给大气造成污染。因此,发电机组的尾气需进行处理后才能排放。处理设备的增加,会增加烟气排放的背压,而根据发电机组特性,必须尽可能降低排烟系统的背压值,过高的背压会影响柴油的燃烧效率,增加排气温度,从而导致发动机功率损失,缩短柴油发电机组工作寿命。
一、排烟系统设计及考虑因素
1、排气背压计算方法
根据在排烟系统设计中,应尽量缩短烟管长度,减少弯头个数,减少消声器阻力及尾气处理设备的阻力,排烟系统的阻力不能大于发电机组允许的背压值,计算排烟系统阻力,可用以下公式:
P(Kpa)=[(L×δ×Q2×3.6×166)/D5 ]+P'
其中,P——排气背压Kpa
L——排烟管道的总等效长度m
δ——气体密度Kg/m⁵
Q——废气流量m⁵/min
P′——消声器等设备的阻力
从以上方程式可以看出,背压与烟管的长度,气体密度以及废气流量的平方值成正比,而与烟管管径的五次方成反比,在烟管长度等因素一定的情况,适当扩大烟管管径,将降低排烟系统的整体背压。
2、设计与安装考虑因素
在设计排烟系统和安装时,需注意以下几点:
(1)要尽量使用烟管路最短且弯头最少,当必须采用弯头时,则尽量选用大半径的弯头,以减少阻力;
(2)尽量将废气引至高空或不会对其他人及单位构成影响的地方。
(3)考虑烟管的热膨冷缩,一般烟管为钢制烟管,钢管的热膨胀度为1.13mm/m·100℃,即如果一条长50米的烟管,温度由30℃升至450℃时,会升长237mm,因此在考虑直线段烟管较长时,应选取相应的补偿器。
(4)对机房内和人易接触的地方,应用隔热材料(厚50mm)包裹烟管。在包扎排烟软管或补偿器时,则必须保证隔热材料不能妨碍其自由膨缩。
(5)所有排烟管在焊接好后,必须将管内焊渣处理于净后才可放回安装及使用。
二、烟管的布置
烟管的布置尽量离开易燃易爆的物质,离开有特殊要求和温度限制的地方。烟管布置尽量直,减小弯头,以降低背压。
1、烟管的安装及隔振措施
当排烟管从侧面穿墙的伸出方式,安装如图1所示;当排烟管从楼顶向上伸出的方式,安装如图2所示。
(1)烟管安装应横平竖直,所有烟管路应有良好的支撑和固定。
(2)为保证烟管的自由膨缩,应采用滑动支架或导向支架。
(3)烟管与发电机组之间应安装软连接(废气弹弓喉),以吸收管道的热胀冷缩、发电机组的位移及隔振。
(4)在安装软连接时,应使其尽量靠发电机组的排烟口 (增压器),一次消声器尽量靠近发电机组,在支撑消声器时,应采用隔振措施,选用减振吊架,排烟终端应安装防雨帽,以防雨雪等进入。
(5)在竖直段烟管底端,应安装有冷凝水收集器及排水阀。在烟管过墙时,应设置套管,并作好防水处理。
图1 柴油发电机排气管安装(穿过外墙) |
图2 柴油发电机排气管安装(穿过外楼顶) |
2、烟色的处理
对于烟气处理,在环保法规中,暂只对烟色进行处理,在环保法规执行严格的地方或执行国际质量体系IS014000的企业,将会要求对烟气的二氧化硫和氮氧化物的含量进行控制,需达到一定的标准后排放。在本节中,根据(GB16297-1996)和(DB44-27-2001)的要求,只对柴油机烟色进行处理。
(1)水淋式黑烟处理装置
在对烟色的处理上,一般地采用标准的冲击式水浴除尘系统,也称作尾气喷淋塔(如图3所示)。主要是通过烟气高速撞击水面,污染物由于动能作用被水面吸附,从而达到清洗烟气和降低温度的效果。
(2)干式尾气处理装置(颗粒捕集器)
目前最常见的水喷淋系统已经无法满足国家环保部门的要求,日益规范的环保标准也提高了国民对环境的保护意识。水喷淋处理的效率低于30%,无法全效解决柴油发动机尾气中排放的颗粒物以及CO、HC和氮氧化物等大气污染物,同时早期水喷淋采用碳钢板焊制,尾气与喷淋水形成弱酸腐蚀箱体,造成二次污染。因此,康明斯公司提供了一种干式柴油发动机尾气黑烟处理设备(如图4所示),能有效净化柴油机尾气中的颗粒物,减弱排放的尾气出现黑烟状态。
图3 柴油机双喷淋尾气处理箱(水淋式) |
图4 柴油发电机尾气黑烟处理器(干式) |
3、专业烟井
烟气除了采用钢制烟管引至天面外(如图5所示),也可以采用预制专业烟井的作法(如图6所示)。一般混凝土的耐温为50℃左右,因此不能作为专业烟管的材料。专业烟井一般采用耐火砖材料,且井壁分内中外三层,内层为耐火砖砌的工作层,外层为普通砖砌的装饰层,中间为2~5mm厚的空气层,作为保温阻尼层。
图5 发电机房钢制烟囱施工图 |
图6 柴油发电机房专业烟井设计图 |
三、阻燃防火阀的安装
排烟管道防火阀是建筑物消防设施中必不可少的一部分,其主要作用是在火灾情况下,打开防火阀阻止火灾蔓延,同时保证排烟系统正常工作,排出烟雾,提高疏散通道的通行能力。
1、防火阀选用
防火阀外观结构如图7所示,选用排烟管道防火阀时需要注意以下几个方面:
(1)要选择符合国家标准的排烟管道防火阀,保证其质量和性能;
(2)根据发电机房消防设计要求,正确的选择防火阀的型号和数量;
(3)对于气密性要求高的场合,要选择配有电动防火阀。
2、防火阀的安装方式
防火阀安装图纸如图8所示。
(1)选择合适的安装位置:
排烟管道防火阀首先要安装在发电机房的消防通道上,并根据设计要求设置合适的数量和位置。同时,为了方便定期维护和检查,防火阀的安装位置应该考虑到易于接近和操作。
(2)安装支架:
将排烟管道防火阀安装在支架上,并根据规范要求做好支架固定和防火阀固定。
(3)连接管道:
安装排烟管道防火阀之前,需要先确定好各种管道的接口方向和间距,并按照指定的连接方式正确地连接到管道上。
(4)密封措施:
安装完成后,需要对防火阀进行密封处理,以确保其气密性。特别是在配有电动机的时候,需要对电动机和电缆的密封措施做好。
(5)防火阀的保护:
为保护排烟管道防火阀,应采用防护套或其他适当措施,以避免被机械损坏或者被其他原因影响正常使用。
图7 发电机房排烟管道防火阀 |
图8 发电机房排烟防火阀安装 |
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