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柴發(fā)機(jī)房通風(fēng)設(shè)置要求和排煙管道安裝規(guī)范 |
摘要∶隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,許多高層民用建筑在全國(guó)各地相繼建成或正在建設(shè)。這些高層民用建筑中大多數(shù)都配套建有柴發(fā)機(jī)房,而柴發(fā)機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期正常運(yùn)行是十分重要的。機(jī)房?jī)?nèi)適宜的環(huán)境條件是保證柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的前提,康明斯公司在本文闡述了柴發(fā)機(jī)房的設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn),總結(jié)柴發(fā)機(jī)房通風(fēng)方式及通風(fēng)換氣量計(jì)算及柴油發(fā)電機(jī)組排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,為今后柴發(fā)機(jī)房的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
一、柴發(fā)機(jī)房設(shè)計(jì)參數(shù)及布置
柴發(fā)機(jī)房通常有柴油發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)油間、進(jìn)排風(fēng)豎井、煙囪,除此之外還應(yīng)有油路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),其中冷卻系統(tǒng)又分為柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)和柴發(fā)機(jī)房的冷卻系統(tǒng)。對(duì)柴油機(jī)的散熱器冷卻又分為風(fēng)冷冷卻、水冷冷卻方式,而柴發(fā)機(jī)房的冷卻通常設(shè)計(jì)采用風(fēng)冷冷卻?,F(xiàn)在柴油發(fā)電機(jī)組由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、智能啟動(dòng)控制系統(tǒng)、柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)組成,是一個(gè)全自動(dòng)控制的產(chǎn)品,要使其正常運(yùn)轉(zhuǎn),需要有通風(fēng)冷卻管道系統(tǒng)和外部的給油系統(tǒng)。
1、柴發(fā)機(jī)房設(shè)計(jì)參數(shù)
柴油發(fā)電機(jī)在一定環(huán)境條件下才能發(fā)揮其額定功率。若環(huán)境條件有所改變,會(huì)直接影響柴油發(fā)電機(jī)的功率。柴油發(fā)電機(jī)的額定功率是指外界大氣壓力為100KPa(760mmHg),環(huán)境溫度為20℃,空氣相對(duì)濕度為50%的情況下,能以額定方式連續(xù)運(yùn)行12h的功率(包括超負(fù)荷10%運(yùn)行1h)。發(fā)電機(jī)房的溫度對(duì)發(fā)電機(jī)的效率影響較大,當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)40℃以上時(shí),每上升11℃,發(fā)電功率下降2%,因此為保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行,機(jī)房?jī)?nèi)各房間溫濕度宜符合表1要求。
表1 機(jī)房各房間溫濕度要求
房間名稱
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冬季
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夏季
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溫度(℃)
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濕度(%)
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溫度(℃)
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濕度(%)
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機(jī)房(就地操作)
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15~30
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30-60
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30-35
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40~75
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機(jī)房(隔室操作、自動(dòng)化)
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5~30
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30-60
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32~37
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≤75
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控制及配電室
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16~18
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≤75
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28-30
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≤75
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值班室
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16~20
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≤75
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≤28
|
≤75
|
2、柴發(fā)布置要求
布置柴發(fā)機(jī)房時(shí)應(yīng)考慮柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)以及排煙等情況,根據(jù)JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求,柴發(fā)機(jī)房宜布置在首層,通常情況下民用建筑常位于黃金地帶,其首層可謂寸金寸土,并且發(fā)電機(jī)房設(shè)在首層會(huì)給周圍環(huán)境帶來(lái)一定噪聲污染,因此按照規(guī)范規(guī)定,的確有困難時(shí),也可布置在地下室。由于地下室通風(fēng)不暢,給機(jī)房設(shè)計(jì)帶來(lái)一系列不利因素,通常設(shè)計(jì)為豎井機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合豎井自然或機(jī)械進(jìn)風(fēng)的方案。設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)房的選址應(yīng)注意以下幾點(diǎn)∶
(1)應(yīng)設(shè)置在至少一面有外墻的房間,有利于冷卻豎井布置及排煙管道引出室外;
(2)盡量避開建筑物的主入口、正立面等部位,以免排煙、排風(fēng)對(duì)其造成影響;
(3)不應(yīng)設(shè)置在廁所、浴室等經(jīng)常有積水場(chǎng)所的正下方或貼鄰;
(4)注意柴油發(fā)電機(jī)噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響;
(5)宜靠近建筑物的變電所,這樣便于接線,減少電能損耗,也便于運(yùn)行管理。
二、柴發(fā)機(jī)房通風(fēng)要求
1、平時(shí)通風(fēng)
柴發(fā)機(jī)房及儲(chǔ)油間均按照6次/h換氣次數(shù)計(jì)算排風(fēng)量,設(shè)排風(fēng)機(jī)機(jī)械排風(fēng),由送風(fēng)豎井自然進(jìn)風(fēng)。
2、運(yùn)行時(shí)通風(fēng)
(1)柴發(fā)機(jī)房的降溫方式有三種∶
① 當(dāng)室內(nèi)外空氣溫差較大時(shí),宜利用室外空氣降低機(jī)房溫度;
② 當(dāng)水量充足且水溫能滿足要求時(shí),宜采用水冷方式降低機(jī)房溫度;
③ 當(dāng)室內(nèi)外空氣溫差較小且水量不足時(shí),宜采用直接蒸發(fā)式冷風(fēng)發(fā)電機(jī)組降低機(jī)房溫度。
(2)當(dāng)柴發(fā)機(jī)房采用空氣冷卻時(shí),按消除柴發(fā)機(jī)房?jī)?nèi)余熱計(jì)算進(jìn)風(fēng)量。
(3)當(dāng)柴發(fā)機(jī)房采用水冷卻時(shí),按排除柴發(fā)機(jī)房?jī)?nèi)有害氣體所需的通風(fēng)量經(jīng)計(jì)算確定,有害氣體的容許含量取∶C0為30mg/m³,丙烯醛為0.3mg/m³,或按大于等于20 m³/(kw·h)計(jì)算進(jìn)風(fēng)量。
(4)排風(fēng)量取進(jìn)風(fēng)量減去燃燒空氣量。
3、通風(fēng)換氣量計(jì)算(發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí))
(1)柴油燃燒空氣量Lr:
根據(jù)柴油機(jī)額定功率取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算:7m³/(kw.h)。
(2)柴發(fā)機(jī)房余熱量
柴發(fā)機(jī)房?jī)?nèi)的余熱量包括柴油機(jī)的散熱量Q、發(fā)電機(jī)的散熱量Q和排煙管道的散熱量Qy,即Qyu=Q1+Q2+Qy
● 柴油機(jī)的散熱量∶
Q1=1.5×10m-η1×q×Ne×B
式中,Q1——柴油機(jī)的散熱量,kW;η1——柴油機(jī)工作時(shí)散向周圍空氣的熱量系數(shù),%,見(jiàn)表2;q——柴油機(jī)燃料熱值??扇:41.87MJ/kg;Ne——柴油機(jī)額定功率,kW;B——柴油機(jī)的耗油率,kg/kWh,0.23取值;
表2 柴油機(jī)工作時(shí)的散熱量系數(shù)η1值
Ne
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η1(%)
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額定功率(KW)
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額定馬力(h·p)
|
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<37
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<50
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6
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37-74
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50-100
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5-5.5
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74-220
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100-300
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4-4.5
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>220
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>300
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3.5-4
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● 發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱量
Q2=P(1-η2)/ηz
式中:Q2——發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱量,kW;P——發(fā)動(dòng)機(jī)額定輸出功率,kW;ηz——發(fā)電效率,%,由發(fā)電機(jī)型號(hào)確定。
● 排煙管的散熱量
Qy=L×qe
qe+π(ty-tn)/1/2λ1nD/d+1/ad
式中,Qy——柴油發(fā)電機(jī)排煙管的散熱量,KW;
L——柴油發(fā)電機(jī)排煙管在機(jī)房?jī)?nèi)架空敷設(shè)的長(zhǎng)度,m;
qe——柴油發(fā)電機(jī)排煙管單位長(zhǎng)度散熱量,kW/m
ty——柴油發(fā)電機(jī)排煙管內(nèi)的煙氣計(jì)算溫度,℃,取ty=300-500℃;
tn——柴油發(fā)電機(jī)排煙管周圍空氣溫度,即機(jī)房?jī)?nèi)溫度,取tn=38℃;
λ——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫材料導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);
D——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫材料外徑,m;
d——柴油發(fā)電機(jī)排煙管外徑,m;
α——柴油發(fā)電機(jī)排煙管保溫層外表面向周圍空氣的放熱系數(shù),對(duì)架空敷設(shè)于機(jī)房?jī)?nèi)的排煙管,取=11.63W/(㎡·℃)。排煙管散熱量可取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值∶0.244KW/m。
圖1 柴發(fā)機(jī)房通風(fēng)設(shè)置 |
圖2 柴發(fā)機(jī)房排煙管道典型布置圖 |
4、風(fēng)量計(jì)算
(1)風(fēng)量確定
當(dāng)柴發(fā)機(jī)房采用水作為冷媒排除機(jī)房?jī)?nèi)余熱時(shí),按排除有害氣體低于允許濃度確定風(fēng)量
Ljs=Ne×q
式中,Ljs——水冷時(shí)排除有害氣體的進(jìn)風(fēng)量,m³/h;Ne——柴油機(jī)的額定功率,kW;q——排除有害氣體的進(jìn)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),≥20m³/(kw·h)。
(2)余熱量確定
當(dāng)柴發(fā)機(jī)房冷卻方式為風(fēng)冷,機(jī)房進(jìn)風(fēng)量按排除機(jī)房?jī)?nèi)余熱確定∶
Ljf=3600xQyu/{(tn-tw)×c×ρ}
式中,Qyu——機(jī)房?jī)?nèi)余熱,kW;tn—機(jī)房排風(fēng)溫度,取38℃;tw——夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度,℃;c——空氣比熱,1.01 kJ/(kg·℃)ρ——空氣密度,kg/m³;
(3)送、排風(fēng)量確定
柴發(fā)機(jī)房送風(fēng)量Ls=消除有害氣體或消除余熱送風(fēng)量Lj+燃燒空氣量Lr
柴發(fā)機(jī)房排風(fēng)量Lp=消除有害氣體或消除余熱送風(fēng)量Ly
三、柴發(fā)機(jī)房的排煙系統(tǒng)
排煙系統(tǒng)是將氣缸內(nèi)的煙氣排放到室外。排煙管道應(yīng)盡可能短,排煙系統(tǒng)阻力不宜過(guò)大。柴油發(fā)電機(jī)與排煙管應(yīng)采用柔性連接。當(dāng)有多臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí),各發(fā)電機(jī)組的排煙管可單獨(dú)引向室外,也可在機(jī)房?jī)?nèi)匯至母管引向室外,但排煙管支管上應(yīng)設(shè)單向閥。煙氣在排煙管道內(nèi)的溫度高達(dá)500℃~600℃,為防止?fàn)C傷工作人員,排煙系統(tǒng)的任何部位凡屬工作人員可接觸到的地方均應(yīng)做保溫,保溫后外表面溫度不應(yīng)高于40℃。柴油放電機(jī)的排煙設(shè)計(jì)溫度宜由設(shè)備廠商提供。此外,柴發(fā)機(jī)房的通風(fēng)應(yīng)有消聲、隔聲措施。
1、排煙量L(m³/min)
L=0.785×d2×S×2n×i/Z
式中,d——氣缸直徑,m;S——活塞行程,m;n——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;Z——柴油機(jī)沖程數(shù);i——汽缸數(shù)。
2、排煙管直徑 d(m)
d=√[(273+t)/(273+20)]×[L/(60×0.785ν)]
式中,L一排煙量,m³/min;v——煙氣流速,支管20-25m/s,干管8-15m/s;t——煙氣溫度,支管按400℃,干管按200℃。
3、排煙管的設(shè)置
(1)柴油發(fā)電機(jī)排煙口和排煙管應(yīng)采用柔性連接。當(dāng)連接兩臺(tái)或兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)組時(shí),排煙支管上應(yīng)設(shè)置單向閥門。
(2)排煙管的室內(nèi)部分,應(yīng)做隔熱處理,其表面溫度不應(yīng)超過(guò)60℃。
(3)排煙管宜高空排放,煙囪一般高出屋面2m,煙囪出口處應(yīng)設(shè)置防雨罩。若排煙管至裙房或出正負(fù)零地面排放時(shí),需滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996的要求。
(4)排煙管出口處宜作消聲處理。
(5)排煙管在穿越地面、樓板、屋面、墻體時(shí)應(yīng)預(yù)埋套管,套管內(nèi)側(cè)與保溫外殼外徑間宜有50mm的間隙。
4、排煙系統(tǒng)材質(zhì)
(1)排煙系統(tǒng)管道、煙囪,可采用4-5mm厚的鋼板焊制,也可采用符合《雙層不銹鋼煙道及煙囪》CJ/T 288-2008的不銹鋼成型產(chǎn)品,當(dāng)采用鋼板焊制煙囪時(shí),其內(nèi)外表面需涂刷耐高溫的防銹漆并進(jìn)行保溫。
(2)排煙系統(tǒng)的所有配件,如消聲器、法蘭、墊片、螺釘、螺母等,必須用耐熱材質(zhì)制作。
5、排煙系統(tǒng)安裝
合格的排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要合理的背壓設(shè)計(jì),同進(jìn)排煙管系的正確安裝亦至關(guān)重要,在管系安裝時(shí),必須考濾以下幾個(gè)方面:
(1)煙管布置路線盡量取直線,減少?gòu)濐^的數(shù)量,當(dāng)彎頭不可避免時(shí),選用大半徑型號(hào);
(2)整個(gè)排煙管系盡量避免同機(jī)組或建筑物隔離;
(3)發(fā)電機(jī)組同排氣管之間加裝彈性波紋管,減輕振動(dòng)產(chǎn)生的疲勞應(yīng)力;緩解因溫度變化引起的熱脹冷縮,結(jié)構(gòu)件的塑性變形或基礎(chǔ)減振器的反作用力;
(4)在安裝前先收緊兩法蘭之間螺桿,防止波紋管在柔性狀態(tài)下安裝,在機(jī)組首次運(yùn)行之前,必須拆除此緊固件;
(5)一次消聲器用吊性減振吊架固定;
(6)煙管穿墻部分加設(shè)阻尼層;
(7)長(zhǎng)段煙管加設(shè)伸縮膨脹節(jié);
一般鋼結(jié)構(gòu)件的熱彭脹系數(shù)為1.13mm/m/100℃,如50米管線從室溫30℃,上升到機(jī)組排煙溫度500℃,其長(zhǎng)度將伸長(zhǎng)256mm,建議每50米煙管即加裝一個(gè)膨脹伸縮節(jié),其一端回定,另一端使用滑輪吊架,使其具備膨脹的空間;
(8)任何長(zhǎng)的水平或垂直的排煙管應(yīng)傾斜向下安裝并裝有排水閥,排水閥應(yīng)設(shè)在最低點(diǎn),以防止水流進(jìn)消聲器或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi);
(9)煙管出口處要考慮防雨設(shè)施;
(10)在建筑物內(nèi)或所有可能被人接觸得到的煙管部分必面進(jìn)行保溫處理,并標(biāo)明高溫標(biāo)記;
(11)多臺(tái)機(jī)組共用一條排煙管時(shí)要以防廢氣回流(用單向閥隔開)。
圖3 柴油發(fā)電機(jī)房排煙管安裝圖 |
圖4 排煙管道走向安裝圖 |
總結(jié):
某些用戶的發(fā)電機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)采用排風(fēng)、排煙合用,這項(xiàng)技術(shù)上具有先進(jìn)性,若系統(tǒng)布置合理,不僅可減少管道數(shù)量,節(jié)約空間,也可減少施工量,節(jié)約投資。另外排風(fēng)、排煙合用系統(tǒng)自控技術(shù)要求較高,排煙與排風(fēng)工況之間的轉(zhuǎn)換情況多樣,使用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同情況選擇合理的系統(tǒng)方式,盡可能降低自控系統(tǒng)的復(fù)雜程度,提高通風(fēng)、排煙系統(tǒng)的可靠性。柴發(fā)機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的好壞對(duì)保證柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行有比較大的影響,尤其在天氣炎熱地區(qū)或地下柴發(fā)機(jī)房。因此,柴發(fā)機(jī)房的通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的充分重視。
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