一、柴油发电机房暖通设计的基本需求与特点

(一)维持室内温度

依据《民用建筑设计统一标准》,柴油发电机房室内温度应控制在 35℃以内。这一要求旨在确保机组在适宜的环境温度下高效运行,避免因过热导致机组性能下降或故障。

(二)充足的进风量

柴油发电机房需保证足够的进风量,以满足设备燃烧所需的空气量及冷却系统的补风需求。进风量的确定应综合考虑机组的冷却通风量和燃烧空气量,具体数值可参考机组厂家提供的技术参数。

品牌
500kW 排风量 (CMH)
500kW 进风量 (CMH)
720kW 排风量 (CMH)
720kW 进风量 (CMH)
1000kW 排风量 (CMH)
1000kW 进风量 (CMH)
1200kW 排风量 (CMH)
1200kW 进风量 (CMH)
沃尔奔达
40020
42840
108000
112980
108000
113880
10800
115200
康明斯
45000
47700
67680
71748
63000
69300
69840
75780
卡特彼勒
39600
42120
72300
75600
74760
80760
96840
102840

(三)烟气正常排出

柴油机燃烧产生的烟气需通过排烟管道顺畅排出室外。排烟管道的设计应确保柴发机组能够克服管道、消声器、烟气处理装置等阻力,并在烟囱出口形成足够的抽力,使烟气得以正常排放。需要根据现场实际情况进行复核。经过调研,不同类型柴油发电机组风扇经过散热器后能用于克服风道阻力的余压具有一定差距,具体详见下表:

品牌
180~320kW
400~720kW
800~1800kW
卡特彼勒
60Pa
118 Pa
190 Pa
沃尔奔达
294 Pa
118 Pa
——
佩特波
——
——
118 Pa

(四)机房及储油间的通风换气

柴油发电机房和储油间均需设置独立的通风系统。机房平时通风量按 6~8 次 / 时换气次数设计,以满足柴油发电机不开启时的通风需求及消除有害物质;储油间通风量则应不小于 12 次 / 时换气次数,并采用防爆风机,确保油蒸汽能够及时排出,降低爆炸风险。

二、通风竖井断面尺寸的确定

(一)风速的选取

不同类型、不同容量的柴油发电机组,其进、排风风速的取值范围有所差异。通常情况下,中型容量机组排风风速取 4~4.5m / s,送风竖井风速取 1~2.5m / s;大容量机组排风风速取值范围为 4~6m / s,送风竖井风速仍取 1~2.5m / s。

(二)断面尺寸的计算

根据进、排风井道的风速以及设备的风量,可计算出井道的断面尺寸。计算公式为:断面面积 = 风量 /(3600 × 风速)。在计算过程中,还需考虑进、排风百叶的镂空率对风量的影响,一般取镂空率约为 0.5 进行修正。若实际项目的柴油发电机房布置与典型机房布置不符且差距较大时。应适当降低风速,增大风道断面尺寸。进而减小通风阻力。

三、排烟管道设计

(一)阻力计算

排烟管道阻力计算公式为:²⁶⁵

其中,P 代表排烟管路的阻力(单位:kPa),L 为排烟管道的总等效长度(单位:m),Q 表示排烟量(单位:m³ / h),D 是排烟管道内直径(单位:mm),S 为气体密度(单位:kg / m³,随排烟绝对温度变化,计算公式为 (),为排烟温度,单位:℃),P’ 则是消声器、烟尘处理器等设备的阻力(单位:kPa)。

(二)抽力计算

排烟管道抽力计算公式为:P = g × h ×(ρ – S)。

【微分享】柴油发电机房暖通设计要点

其中,P 表示排烟管路的浮力(单位:Pa),g 为重力加速度(单位:m / s²),h 是竖向排烟管长度(单位:m),ρ 为环境空气密度(单位:kg / m³),S 是烟气密度(单位:kg / m³,同样依据排烟绝对温度变化,计算公式与前述 S 相同)。

(三)烟气正常排放的条件

要保证烟气能够正常排放,柴油发电机组的背压应大于排烟管道阻力减去排烟管道抽力。一般柴油发电机组的背压在 5kPa~6.5kPa 之间。

在设计中,由于柴油机排烟管噪声大,若就近或仅从裙房屋面排放,对附近住户的影响很大,环评通常要求柴油发电机的排烟管道从建筑物的最高点排出。

四、送排风百叶的设置

为防止排风对进风造成污染,进、排风口的相对位置应遵循避免短路的原则。具体要求如下:

  • 柴油发电机房的送排风口优先在建筑的不同方向设置,且水平距离一般不宜小于 10m。
  • 若送排风百叶必须设在同一侧,则二者间距应大于 10m 或高差大于 3m。当高差大于 3m 时,排风百叶应位于上方,进风百叶则置于下方。

五、机房与储油间的通风量设计

(一)机房平时通风量

机房通风量通常按 6~8 次 / 时的换气次数设计。这一通风量可满足柴油发电机不开启时的机房通风需求,同时有助于消除机房内可能积聚的有害物质,如机组散发的热量、少量泄漏的燃油蒸汽等,保障机房环境的安全与稳定。

(二)储油间通风量

根据《建筑防火通用规范》GB55037-2022 第 4.1.5 条规定,柴油发电机房内的储油间应设置独立通风系统兼事故通风系统,通风量应不小于 12 次 / 时的换气次数,并且风机需采用防爆风机。这样的设计旨在及时排出储油间内可能泄漏的油蒸汽,防止油气积聚引发爆炸事故,确保储油间的防火安全。

六、项目实例分析

以某项目中 500kW 柴油发电机房为例,具体说明柴油发电机房暖通设计的实施过程:

(一)送排风竖井及百叶面积确定

该项目中柴油发电机发电功率为 500kW,送排风井道无转弯,因此可参照典型房间的风速取值进行设计。排风风速取 4.0m / s,进风风速取 2.5m / s。根据产品技术资料,确定送风风量为 47700CMH,排风风量为 45000CMH。通过计算得出送风竖井道尺寸为 5.3m²,排风竖井道尺寸为 3.2m²。同时,考虑防雨百叶 0.5 的镂空率,计算得出送排风百叶面积分别为 10.6m² 和 6.4m²。

(二)通风系统设计

柴油发电机房平时通风量按 8 次换气次数设计,排风管接至室外百叶。储油间排风则按 12 次换气次数独立设置系统,采用防爆风机,排风管同样接至室外百叶。此外,排风设备应避免设置在柴油发电机的正上方,以免给后期检修带来不便。

(三)排烟管道设计

  1. 阻力计算:依据产品技术资料,烟气量为 82.2m³ / min。初步确定烟囱尺寸为 300mm。排烟管道总长度为 28m,将局部阻力构件等效为沿程阻力后,排烟管道总等效长度为 63m。考虑到消声器阻力为 1500Pa,烟尘处理器阻力为 2000Pa,最终计算得出烟囱阻力为 4152Pa。

  2. 抽力计算:烟囱出口温度按 400℃考虑,竖向管道高度为 15m,经计算得出烟囱抽力为 110Pa。再计入 1.1 的富裕系数后,总阻力为 4446Pa,小于柴油发电机背压 5000Pa,由此判定所选排烟管道尺寸合适。

  3. 其他注意事项:在排烟管道设计中,还应遵循以下原则:

  • 烟囱应尽量减少弯头设置,以降低阻力。同时,烟囱的布置需与电专业图上的位置相协调。
  • 在配合烟囱井道施工时,要充分考虑保温层的厚度。通常,柴油发电机烟囱保温层厚度按 100mm 设计。
  • 鉴于烟囱温度较高,存在较大的安全隐患,建议优先选用成品不锈钢烟囱。成品烟囱能够保证较好的气密性,从而有效减少施工过程中可能产生的隐患。
  • 烟囱上需明确标注坡度,要求坡度为 1%,坡向柴油发电机。
  • 烟囱的热补偿及隔热性能参数设计一般应在施工说明中予以体现。
  • 对于柴油发电机组烟道,应采用双层不锈钢烟囱,保温层厚度不小于 100mm,确保烟囱外表面温度低于 50℃。此外,不锈钢材质、隔热层材料、管节固定与连接方式、避雷和防电击措施以及热膨胀和补偿装置等,均需满足《预制双层不锈钢烟道及烟囱》CJ / T 288 – 2017 的相关要求。
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