柴油发电机排烟系统的组成与材料选型参数

信息来源：www.sgfdj.com 发布日期：2025-11-15 浏览次数：

机房设计与设备安装

柴油发电机排烟系统的组成与材料选型参数

摘要：柴油发电机排烟系统不仅负责将高温废气安全地排出室外，还承担着降低噪音、减少污染、保证设备高效运行的重要任务。一个完整的排烟系统通常由由排烟管道、消音器、净化装置、支架及附件部分组成，您可以将其想象为废气从发动机到大气的一段“旅程”。因此，柴油发电机的排烟系统对保障设备正常运行和减少环境污染至关重要，安装时需严格遵循安全、降噪和环保规范。

一、排烟系统主要组成

1、法兰与柔性连接

（1）功能：这是排烟系统的起点，用于连接柴油发动机自带的排气歧管（出口）和后续的排烟管道。

（2）说明：柔性波纹管是此处的关键部件，它用于补偿发动机运行时产生的振动和热胀冷缩，防止振动传递给刚性管道导致连接处损坏或泄漏。

2、排烟管道

（1）功能：输送高温废气的主要通道。

（2）类型与材质：

① 普通钢管：一般采用直焊管，因成本较低，但必须现场包裹保温棉，施工复杂且外观不易统一。

② 预制双层保温不锈钢管：目前主流的专业选择，其结构走向如图1所示。通常内管为耐高温腐蚀的SUS316不锈钢，外管为SUS304不锈钢，中间填充保温材料，示例如图2所示。这种管道效率高、寿命长、外观整洁、安装快捷。

3、消音器

（1）功能：降低发动机排气产生的高分贝噪音，是满足环保法规的关键设备。

（2）类型：

① 工业型消音器：提供基本的降噪效果。

② 住宅型消音器：降噪效果更好，适用于对噪音敏感的环境（如居民区、医院、酒店等）。

③ 超级住宅型消音器：提供最高级别的降噪效果。

4、净化装置（后处理系统）

（1）功能：根据环保要求，过滤和减少废气中的有害物质。

（2）常见类型：

① 柴油颗粒捕集器（DPF）：捕捉并消除废气中的黑烟和颗粒物（PM）。

② 选择性催化还原（SCR）：通过注入尿素溶液，将氮氧化物（NOx）转化为无害的氮气和水。

③ 氧化型催化转化器（DOC）：将一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）氧化成二氧化碳和水。

5、支架与吊架

（1）功能：支撑和固定整个排烟管道及消音器。

（2）要求：

① 必须足够坚固，能承受管道、消音器和积碳的总重量。

② 应允许管道在受热时能纵向移动（滑动支架），避免将热应力传递给支撑结构。

③ 支架通常需要隔振安装，如在支架与建筑结构之间加装橡胶垫，以防止振动和噪音的传播。

6、排气末端（防雨帽/弯头）

（1）功能：这是排烟系统的出口，用于将最终处理过的废气排入大气。

（2）设计：通常采用向下弯曲的防雨帽或垂直向上的弯头，以防止雨水、雪和其他异物进入管道系统。末端的位置应仔细选择，确保废气不会飘回建筑物内或影响周边邻居。

柴油发电机组不锈钢烟囱走向图.png

图1 柴油发电机组不锈钢烟囱走向图

柴油发电机组不锈钢烟囱安装部分示意图.png

图2 柴油发电机组不锈钢烟囱安装部分示意图

二、常见选型参数

排烟系统设备包括烟管、阀门、法兰、温度补偿器、防雨帽等。

1、排烟管

（1）排烟管管径选择，一般可按下式计算：

式中：d为烟管内径，m；G为排烟量，kg/h；W为烟气流速，m/s，支管按W＝20～25m/s，母管按W＝8～15m/s考虑；γ_t为烟气比重。支管按400℃，γ₄₀₀＝0.535，母管按200℃，γ₂₀₀＝0.761考虑。

表1列出了各种柴油发电机组排烟管配管管径表，可供选用。

表1 柴油发电机与排烟管配管管径表

机组型号	额定功率 /kW	进气量 /(m³/h)	排烟量/（m³/h）		支管管径/mm	母管管径/mm
机组型号	额定功率 /kW	进气量 /(m³/h)	400℃	200℃	支管管径/mm	2台	3台	4台	5台
SC40AZ	40	306	715	502	108	219	219
50HD	50	285	668	470	108	219	219	273
GC50KH	50	306	715	502	108	219	219	273
1-60	60	347	810	568	108	219	219	273
SC64AZ	64	459	1070	752	133	273	273
GC75KH	75	459	1070	752	133	273	273	325	377
1-75Z-1	75	459	1070	752	133	273	273	325	377
1-84	84	516	1207	845	159	273	273	325
8-120A	120	516	1220	856	159	273	325	377
8C-120BG	120	920	2140	1500	159二根	325	377	426
D200KW-T	200	1350	3130	2200	219	377	478	529	630

（2）排烟管管壁厚度，应根据防冲击波余压值和防锈蚀要求确定，表2列出了排烟管管壁厚度与压力对照表，可供设计时选用。

表2 排烟管管壁厚度及承受压力对照表

管壁厚度/mm
冲击波压力/kg	3~6		12		24		36
烟管外径/mm 敷设方法	地沟及明敷	被覆外敷设	地沟及明敷	被覆外敷设	地沟及明敷	被覆外敷设	地沟及明敷	被覆外敷设
89	3	4.5	3	4.5	3	4.5	4	5
108					4	5
133							5	6
159					4.5	6	5.5	7
219			4	5	5		7	8
273					6	7	8*	8*
325			4.5	6	7	8
377	4	5	5		8	8*
426				7	8*
478			5.5
*根据抗力计算采取加强措施

考虑到防止烟管的锈蚀，当烟管管径≤150mm时可选用钢管或铸铁管；当管径≥200mm时选用焊接钢管，表3列出了几种管材的规格。对大型电站，可采用排烟通道。

表3 管材规格表

公称直径Dg/mm	11/2"	2"	2 1/2"	3"	4"	5"	6"
外径x壁厚DH×S	48x3.5	60x3.5	75.5x3.75	88.5x4	114x4	140x4.5	165x4.5
重量/（kg/m）	3.84	4.88	6.64	8.34	10.85	15.04	17.81
公称直径Dg/mm	125	150	200	250	300	350	400
外径x壁厚DH×S	133x4	159x4.5	219x3	273x4.5	325x4.5	377x4.5	426x6
重量/（kg/m）	12.75	17.15	15.98	29.7	35.6	41.3	62.2
公称直径Dg/mm	450	500	600	700	800	900	1000
外径x壁厚DH×S	478x6	529x6	630x6	720x6	820x6	920x6	1020x6
重量/（kg/m）	69.8	77.4	92.3	105.7	120.5	135.2	150
注：6”以下为水煤气输送钢管，Φ200以上为直缝卷焊钢管，其余为无缝钢管

2、阀门

排烟管上的阀门应根据受冲击波余压的2倍及排烟温度选择，其密闭圈应为铸铁或不锈钢制成，常用的国产阀门规格见表4，一般可选用Z4W-10型，明杆平行双闸板闸阀。

表4 常用国产阀门规格表

阀门名称	型号	最高介质温度/℃	工作压力	试验压力	公称直径Dg/mm
阀门名称	型号	最高介质温度/℃	(kg/c㎡)		公称直径Dg/mm
明杆平行双闸板闸阀	Z44W-10	225	10	16	40,50,65,80,100,125,150,200, 250,300,350,400
明杆楔式双闸板闸阀	Z41H-16C	425	16	24
明杆楔式双闸板闸阀	Z41H-25	425~450	25	38
明杆楔式双闸板闸阀	Z41H-40	425~450	40	60
明杆楔式双闸板闸阀	Z41H-64	450	64	96

3、法兰

法兰的工作压力与阀门的工作压力相同，选用标推法兰，其垫片选用1.5～3mm厚的石棉板并涂以黑铅粉。

4、排烟管温度补偿

柴油发电机在运行以后，排烟管受膨胀的补偿方法有：

（1）排烟管终端做成滑动固定，利用其自由伸缩来进行补偿。

（2）当烟管弯头较多、角度较大时，可利用弯头的夹角变化来补偿。

（3）排烟管道直线段较长的可装设三波补偿器、套管补偿器或波纹管来进行补偿。三波补偿器可不经常检修，但承受压力较小，装设于不受冲击压力直接作用的管段；套管补偿器可承受较大压力，但需经常检修以保证其严密性，可装于受冲击压力直接作用并便于检修的管段；波纹管是较理想的温度补偿装置，它是一种具有横向波纹的圆柱形薄壁壳体，在载荷的作用下，可获得较大的轴向位移和角位移。表5和表6列出了三种补偿器的参数，供设计时选用。

表5 波纹管参数表（单位：mm）

排烟公称直径	波纹管型号	波纹管							套管	法兰盘
100	2AG-125×98×0.4+90	外径	公称内径	壁厚（单层）	最多波数	总长	单波轴向位移	最大耐压 /(kg/c㎡)	管径	公称内径	螺栓孔	外径
125	2AG-160×127×0.4+115	125	98	0.4	12	157	±1.2	3	90	98	4Φ18	205
150	2AG-125×98×0.4+90	160	127	0.4	13	250	±1.44	3	115	127	8φ18	235
200	2AG-210×164×0.4+150	210	164	0.4	11	310	±2.4	3	150	164	8φ18	260
250	2AG-250×211×0.4+200	250	211	0.4	10	246	±1.8	3	200	211	8φ18	315
300	2AG-320×262×0.4+250	320	262	0.4	8	283	±2.6	3	250	262	12φ18	370
350	2AG-370×324×0.4+310	370	324	0.4	10	346	±2.9	3	310	324	12φ23	435
400	2AG-400×352×0.4+340	400	352	0.4	9	343	±3.1	3	340	352	12φ23	485
450	2AG-460×400×0.4+390	460	400	0.4	8	321	±3.1	3	390	400	12φ23	535
500	2AG-530×478×0.4+460	530	478	0.4	6	324	±4	3	460	478	12φ23	590
630	2AG-560×503×0.4+490	560	503	0.4	8	355	±3.6	3	490	503	16φ23	640
	2AG-660×600×0.4+590	660	600	0.4	8	355	±3	3	590	600	20ф25	755

表6 补偿尺寸表（单位：mm）

公称直径	管外径	三波补偿器			套管伸缩节
Dg	Dg	外径	长度	补偿量	外径	长度	补偿量
100	108	356	270	30	185	850	250
125	133	381	270	30	212	850	250
150	159	406	270	30	248	1100	300
200	219	456	270	30	338	1230	300
250	273	508	420	21	390	1230	300
300	325	568	420	21	442	1230	300
350	377	618	420	21	490	1230	300
400	426	668	420	21	552	1450	400
450	478	718	420	21	606	1450	400
500	529	768	420	21	678	1515	400

烟管在各种温度下的伸长见表7。

表7 烟管在各种温度下伸长量

烟管工作温度/℃	100	200	300	400
管道伸长量/（mm/m）	0.96	2.16	3.36	4.56

5、防雨帽

排烟竖井露出地面不宜大高，以80cm左右为宜，应加装防雨帽，同时应考虑在冲击波作用时防雨帽被破坏不致堵塞管口。

三、安装规范与注意事项

要确保排烟系统长期稳定可靠，以下安装规范和细节需要特别注意：

1、管道安装与安全

（1）坡度与排污：整条水平管道应保证3-5‰的坡度，并在垂直管道的底部设置清扫口或排污装置，以便排出冷凝水和清理积垢。

（2）热膨胀与振动：管道安装时应考虑热胀冷缩，设置柔性连接（如波纹管）和补偿结构。排烟管与发电机排烟口的连接必须可靠，不得泄漏。

（3）安全间距：排烟管道在安装时，不得妨碍通道。当排烟管架空敷设在燃油管下方或沿地沟敷设需穿越燃油管时，必须采取额外的安全措施。

2、降噪与净化

（1）综合治理：除了安装消音器，还可以考虑在机房内采取吸声、隔声等综合降噪措施。

（2）净化维护：选择净化装置时，要考虑其净化效率和对多种污染物（有害气体、颗粒物等）的处理能力。同时，设计时应为后续的清洁和维护预留足够空间。

3、机房整体规划

（1）机房位置：柴油发电机房不宜布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻。地下机房至少应有一侧靠外墙，以便于布置热风和排烟管道。

（2）通风保障：机房内必须有足够的新风进口，通常宜设在正对发电机端或两侧。良好的进风是保证发电机充分燃烧和机房散热的前提。

总结：

柴油发电站排烟系统的任务是将燃油在柴油发电机汽缸内燃烧后所产生的高温废气从机房或地下工程内排出。由于废气具有高温（400～600℃）、高速（烟气流速约为20～30m/s）的特点，给排烟系统的设备提出了许多要求，例如保温（不让烟管热量散发到机房内）和消音问题。因此，柴油发电机排烟系统的设计与安装是一个综合性工程，需要你统筹考虑结构、安全、环保和维护等多个方面。一个合格的排烟系统，不仅管道和支架要安装牢固、走向合理，还必须有效控制噪音、减少排放，并为你自己或运维人员留下便捷的检修条件。

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