摘要：柴油发电机组的排烟系统安装设计是一个至关重要且专业性很强的环节，排烟系统的基本功能是将废气安全地排放到户外，并使废气、灰尘、噪声等远离建筑物和人群。因此，一个设计优良的排烟系统除了确保发电机组高效运行，还应达到环保标准、防止背压过高，并保障人员安全。以下是一份详细的柴油发电机组排烟系统安装设计指南，涵盖了核心原则、关键组件、设计要点和安装规范。

 

一、设计目标与系统组成

 

1、核心设计目标

（1）最小化排气背压：这是最重要的目标。过高的背压会导致发动机功率下降、燃油消耗增加、温度升高，并可能造成发动机严重损坏。

（2）有效降低噪音：柴油机排气噪音巨大，必须通过消声设备将其降至环保法规和职业健康要求的水平。

（3）有效散热与安全隔离：排烟管表面温度极高，必须进行保温隔热，防止烫伤并减少热辐射对机房环境的影响。

（4）补偿热膨胀与消除振动：系统必须能够吸收发动机的振动以及排烟管本身因热胀冷缩产生的位移，防止应力损坏。

（5）防止冷凝物倒流：管道布置应有一定的坡度，防止冷凝水倒流至发动机内部。

2、系统关键组件

  一个完整的排烟系统如图1所示，具体包括以下内容：

（1）发动机排气歧管接口

（2）柔性波纹管：用于连接发动机和刚性管道，吸收发动机振动和管道热位移。

（3）工业型消声器：根据降噪要求选择不同级别（如工业级、住宅级、超级静音级）。

（4）排烟管路：通常由无缝钢管或焊接钢管制成。

（5）排烟管支架/吊架：支撑管道重量，并允许管道热胀冷缩时滑动。

（6）热电偶/温度传感器接口

（7）雨帽/防雨罩：安装在排烟口末端，防止雨水和异物进入。

（8）保温套/隔热层：包裹在排烟管和消声器外部。

 

图1  柴油发电机组机房排烟管安装样图

 

二、管路系统设计要点

 

1、管道走向与坡度

（1）原则：尽可能短、弯头尽可能少。每一个90°弯头都会显著增加排气背压。

（2）坡度：管道应从发动机端向消声器/室外端保持至少1:100（即每米下降1厘米）的向下坡度，确保冷凝水能顺利向外排出，而不是流回发动机。

（3）弯头选择：优先使用两个45°弯头来代替一个90°弯头，以减小阻力。避免使用急转弯头。

2、管道直径

（1）基本原则：排烟管的内径不得小于发动机排气出口的直径。在管道较长或弯头较多的情况下，应适当增大管道直径（通常增大一级，如从100mm增至125mm）以补偿增加的背压。

（2）计算公式：背压的计算较为复杂，通常由专业软件或经验公式完成。一个简化的经验法则是：总背压（包括消声器、管道、弯头、雨帽等所有部件的阻力之和）应低于发动机制造商规定的最大值（通常为4-5 kPa或40-50 mbar）。

3、背压计算与校验

  在设计完成后，必须校验总背压。估算公式如下：

总背压≈消声器压损+管道摩擦压损+弯头/管件压损+雨帽压损

（1）消声器压损：查阅消声器产品手册。

（2）管道摩擦压损：与管道长度、直径、内壁粗糙度和排气流量有关。

（3）弯头/管件压损：将每个弯头等效为一定长度的直管（当量长度）进行计算。

（4）雨帽压损：查阅产品手册。

  如果计算总背压接近或超过允许值，必须通过增大管道直径、减少弯头数量或改用45°弯头、更换为低阻力消声器、缩短管道总长度等方式调整。

 

三、安装要求与材料选择

 

1、基本要求

（1）确保整个排烟系统的背压低于发电机组规定的最大允许值。

（2）确保排烟波纹管和涡轮增压器不受压力，并考虑热膨胀时有足够的伸缩空间。    

（3）在排烟系统中安装排烟消声器可有效控制噪音，排烟消声器会增加排烟系统背压，合理选择和安装排烟消声器，保证以最小的排气背压达到最佳的降噪效果。

（4）为更好防止排出的烟雾污染建筑物，建议排烟管高出建筑物的高度不少于排烟管直径的15倍。

（5）穿墙与穿屋顶：管道穿过墙壁或屋顶时，必须使用预埋的防水/防火套管。套管与管道之间应采用柔性耐火密封材料（如陶瓷纤维毯）填塞，既允许管道移动，又能起到防火、防水、隔振的作用。

（6）排烟口位置：

① 排烟口应设置在远离门窗、新风入口和敏感区域的位置。

② 雨帽的安装方向应避免强风直吹导致排气背压剧烈波动。

③ 符合当地环保部门对废气排放高度的要求。

特别提示：排烟管顶端高出建筑物时要做接地防雷击处理！

2、消声器的选择

（1）通常增大消声器的尺寸将改善消声效果，最为常用的是圆筒形消声器。通常圆筒形消声器的两端作为进气口和排气口。为减少冷凝物腐蚀，排烟消声器安装时应尽可能靠近发动机。

（2）排烟消声器有多种类型，一般发电机厂家会随机提供降低 10～14dBA工业用排烟消声器，如有特殊要求亦可提供降低20～25dBA住宅型排烟消声器。其具体尺寸根据设备机型来匹配，可参考表1中数据。计算方法如图2所示。

 

图2  柴油发电机组消声器尺寸标注图

 

3、柔性波纹管

（1）必须安装在最靠近发动机排气口的位置，其尺寸参考表1数据。

（2）不应承受管道重量，两端都应有支架支撑。

（2）安装时应保持自然状态，不允许被拉伸或压缩。

4、弯头

（1）弯曲半径：90°弯头的内弯半径建议为排烟管直径的3倍，具体可参考表1数据。

（2）弯头数量：不宜过多，应尽可能减少。有规范建议不超过两个直角弯。

（3）采样口位置：若排烟管上设置采样口，采样断面与弯头等的距离至少是烟道直径的1.5倍。更严格的规范要求是下游方向不小于2倍甚至4-6倍直径。

5、支架与吊架

（1）支架应安装在承重结构上（如梁、柱）。

（2）使用滑动支架或弹簧吊架，允许管道在热胀冷缩时自由移动。固定支架应设置在系统末端或转弯处，以控制膨胀方向。

（3）支架间距应根据管道尺寸和重量确定，防止管道下垂。

6、保温隔热

（1）目的：减少散热、防止烫伤、降低机房温度。

（2）材料：通常使用耐高温的玻璃棉或岩棉，外层用铝箔或镀锌铁皮包裹。

（3）范围：从距离发动机至少1米处开始，包裹所有可触及的排烟管、消声器、弯头等，直至穿出墙体。柔性波纹管部分也需使用专用的耐高温包裹材料。

7、专业烟井

  烟气除了采用钢制烟管引至天窗外，也可以采用预制专业的排风井。一般混凝土的耐热温度为50°C左右，因此不能作为专业的排烟井材料。专业烟井一般采用耐火材料，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，中间位2 ~5mm厚的空气层，作为保温阻尼层。

表1  柴油发电机组消声器、波纹管、弯头尺寸配置

 

总结：

为了获得最权威和可视化的指导，强烈建议你参考《柴油发电机组设计与安装》国家建筑标准设计图集（图集号15D202-2）。该图集提供了详细的排烟系统安装大样图、支架做法、保温结构等，是进行设计施工的终极依据。

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