3.6 排气系统


3.6.1 每台柴油机消防泵组应设置独立的排气系统,且综合排气阻力不得超过柴油机制造商规定的限值,并应符合下列规定:
    1 在柴油机排气口及排气管道间应用无缝或焊接的波纹挠性管连接,波纹管内应装有导流套管,排气管道任意一点通径不得小于引擎排气口直径,且应尽可能短;
    2 安装时,排气管道与易燃物间应至少间隔200mm;
    3 室内的排气管道应采用耐高温的隔热材料或其他材料包裹;
    4 当排气管道直接穿过屋顶、楼板或墙体时,在穿透部位应布置金属套管。排烟管通过混凝土楼板或屋顶时,套管应伸出板面上、下各100mm且套管直径应至少比排气管道直径大100mm;排烟管通过易燃材料的楼板或屋顶时,套管应伸出板面上、下各200mm且套管直径应至少比排气管道直径大150mm;
    5 柴油机排气管道应有不小于2%的向下斜度通往泵房外,排气口不得靠近人员通道和危险建筑物,且不得靠近包含可燃性气体、蒸气和粉尘的周边环境;
    6 排气管道应采取防止雨水灌入和小动物进入的措施,出口宜采取火花消除措施,并应远离可燃物;
    7 排气管道应防止湿气进入柴油机;垂直管道的出口上应使用防雨罩或直角弯管,水平管道的底部应设排水口。
3.6.2 柴油机消防泵组泵房通风设备应符合下列规定:
    1 通风设备应能满足冷却系统所需的足够新鲜空气进入泵房内,并应将热气排出;
    2 采用散热器冷却的柴油机,散热器排出口应接至室外并防止未经冷却的空气再短路循环至室内;
    3 采用散热器冷却的柴油机,若安装在寒冷地区,宜在进风口、排风口加装自动温控风门调节系统。
 
条文说明

3.6.1 柴油机排气波纹管带有导流套管,如图6,不采用带导流套的排气波纹管将大幅度增加发动机的排气阻力而导致功率下降及缩短发动机的使用寿命,排气管道的安装可参考图7,排气管道采用耐高温的隔热材料或其他材料包裹的主要作用是减少热辐射,同时避免人员烫伤。
图6 带有导流套管的发动机排气波纹管示意
3.6.2 柴油机消防泵组泵房的进排风量计算参考。
    参数设定:
    轻柴油往复式发动机工作效率(热能效比)η,取值约为35%~42%;能量比率如下:
    单位时间内消耗燃料总能量E;
图7 排气管道安装要求示意
    发动机消耗燃料总功率W e
    输出轴功率W 0,W 0=K 0×W e
    (K 0一般取值35%~42%,符合要求的采用热交换器型冷却系统柴油发动机,其典型值约为40%)
    燃烧后排放废气功率W d=K d×W e。(K d≈32%)
    机身热辐射功率W r=K r×W e(K r≈4%,未计算排烟管道的热辐射)
    通过散热器或热交换器带走的热量功率W s=K s×W e(K s≈24%)
    实例:一台输出轴功率为500kW的发动机,消耗燃料总功率为:
W s=W 0/K 0=1250kW(K 0=40%)
    1 采用散热器型冷却系统的机组排风量(Lp1)设计一般为(60~80)(m³/h)/kW,对应环境气温为35℃~50℃。因消防泵需要满足49℃的工作环境要求,所以采用Lp1=80(m³/h)/kw为参考标准。
    2 采用热交换器型冷却系统的机组,其辅助排风量设计(Lp2)一般为(1~5)(m³/h)/kW(视室外环境导致的进风温度、室内排烟管道的保温效果及进风口与排风口的对流条件取值),正常条件下可取Lp2=2.5(m³/h)/kw。
    3 发动机燃烧的空气量Lp3一般为(3.5~4.5)(m3/h)/kw(与增压比、燃烧室设计、排放指标有关)。一般设计可按最大值Lp3=4.5(m³/h)/kW选用。
        1)采用散热器型冷却系统时:
        机组排风量约为L1=Lp1×W。=40000m³/h;
        发动机燃烧的空气量为L3=Lp3×W 0=2250m³/h;
        该发动机总需消耗空气量为L=L1+L3=42250m³/h。
        2)采用热交换器型冷却系统时:
        机组其辅助排风量L2=Lp2×W 0=2500m³/h;[按最差的对流条件及49℃的工作环境,Lp2=5(m³/h)/kW]
        发动机燃烧的空气量为L3=Lp3×W 0=2250m³/h;
        该发动机总需消耗空气量为L=L2+L3=4750m3/h。
        注:1 原则上泵房进风不需加压送风,除非进风的管道较长、阻力大;
               2 为了系统可靠,泵房的进风量一般为空气总消耗量的1.2倍。
    根据以上实例可以看出,采用散热器型冷却系统的泵房进风量较大,泵房的通风设备应进行专门设计,设计可参考图8、图9。
    采用热交换器型冷却系统的泵房设计可参考图10。
 
图8 地面泵房采用散热器型冷却系统的通风设计示意
图9 地下泵房采用散热器型冷却系统的通风设计示意
图10 采用热交换器型冷却系统的典型设计示意

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