柴油发电机排气管道高度及高空排放要求

　　导读：柴油发电机排烟管是通用部件，很多发电机组上都可以用到，作为排出废气烟尘的作用，通常的排烟管温度在工作时会达到450~650℃武汉康明斯发电机。一个好的排烟机构可以将发电机组运行时排出的废气、废烟直接排出户外，不会影响周围环境和居民作业、生活的环境。排烟装置中应包含至少一个合适的排气消音器，一般OEM主机厂会配套一个工业型排气消音器供装配时使用。对吸声要点不严格的地区，可以装配一个工业型消声器；对隔声要求较为严格的地区，应再加装一个住宅型消声器。

　　      为避免机房内温度太高，恶化发电机组正常的工作环境和预防使用人员烫伤，以及减轻发电机组排烟机构和增压器的机械噪声，机房内的排烟系统应全部做高效的绝热隔音包扎。

　　      排气管最外端出口处应做防雨水解决，如将管口下切出一个角度适宜的倾斜角或加装防雨帽等。

　　      排烟装置应尽可能地减小弯头数量和缩短排气管的总长度，否则就会致使发电机组的排烟背压增大，而使发电机组发生过多的功率损失，影响发电机组的正常运转和减少发电机组的正常使用寿命。在康明斯发电机组技术资料中所提供的排烟管径，一般是以排烟管总长为6m、一个弯头和一个消音器为例的，在实际安装时，当排气装置超出了所规定的长度和弯头的数量时，则应适当加大排气管径，增大的尺寸取决于排气管总长和弯头的数量。通常地，排烟管每延长6m，排烟管截面积应加大4％～6％为宜。在计算排烟管的总长时，应将弯头计算在内，主要换算方法是：一个90°弯头相当于其外缘直径的2.5～2.8倍的排烟管高效长度。

　　      从发电机组增压器排气总管接出的第一段管道，必须先接一个波纹管隔振，以预防柴油发电机组的振动通过排烟管向周围传递，波纹管具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体，波纹管具有弹性，在压力、轴向力、横向力或弯矩功能下能产生位移。

　　      装设一个工业型消音器，然后再加装一个住宅型消音器，这样可高效地避免噪音从排烟管向外传播。

　　      排烟管第二段应被弹性支承，以防范排烟管安装不合理或发电机组运行时，排烟系统因热效应而出现的相对位移致使的附加侧应力和压应力加到发电机组上。排烟管道的所有支承机构和悬吊设备均应有一定的弹性，如图3所示。吊装杆的一端活动连接两个可组合成圆环的半圆环，半圆环上设置有弹簧连接压块，两个半圆环组合成圆环后通过可拆卸连接固定。它可以吊装消音器，防范消声器太重致使压坏排烟管，同时可以缓冲消声器的震动，降低噪声。

　　      排烟管引至屋顶高空排放，中间连接膨胀节，吸收气管的伸缩变形。其作用如下：

　　（1）补偿作用：由于热胀冷缩等因由，在安装步骤中，管道不可防止地会发生变形，造成管道连接处渗漏。如果采取金属波纹管补偿器的话就可以起到一定的伸缩补偿功能了。同时还可以降低噪音、减少震动等危害性，延缓使用寿命。因此操作膨胀节对管道的保护是极为重要的。

　　（2）密封功用：因为膨胀节的弹性元件具有较好的耐温性能以及较大的比压和良好的密封性能；另外其材料还具有较好的抗腐蚀性能及过高的强度等特征，用来取代法兰接头来解除管道因温度差与机械振动致使的接口渗漏问题。

　　（3）吸收位移：膨胀节安装在管道上可以高效的防范因温差造成的轴向伸缩及任意角度的转动或摆动运动出现的轴向推力。对于有减振要求的管路机构尤其适用（如泵站排水阀），可大大减少管路机构的共振频率和噪音值（尤其是脉冲式阻尼减振设备）。

　　（4）隔音功用：由于膨胀节的弹性元件具有良好的吸声效果，故而它能有效地减轻柴油发电机运转时出现的噪声污染量。

　　      当机房内有一台以上发电机组时，每台发电机组的排烟装置均应独立设计和装配，绝不允许让不同的发电机组共用一个排烟管，以避免发电机组运转时，因不同发电机组的排烟压力不同而致使的不正常窜动，增大排气背压和防范废烟、废气通过共用管道回流，危害发电机组正常的容量输出，以至致使发电机组的故障。所有排气管的壁厚应不小于2mm，同时建议采用热膨胀系数较小的钢质管。在可能的情况下，所有的排气管均应做绝热隔声包扎，特别是机房内和室外可能导致人员烫伤的管道必须包扎。排烟管道的规划如图4所示。

　　     对于额定净容量不大于560千瓦的柴油发电机，污染物排放适合《非道路移动机械用柴油发电机排烟污染物排放限值及测量措施(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》（GB 20891—2007），对烟囱高度无明确要点。

　　      对于额定净容量大于560千瓦的柴油发电机，由于其烟气排放不适合《非道路移动机械用柴油发电机排气污染物排放限值及测量步骤(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》（GB 20891—2007），故仍应按照国家环保部《关于柴油发电机排气执行标准的复函》（环函〔2005〕350号）要点，参照《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）对其排放的二氧化硫、氮氧化物、烟气等污染物进行控制。按标准（GB 16297-1996），其烟囱高度通常不应低于15米，若必须低于15米时，其排放速率标准值按标准（GB 16297-1996）7.3的外推计算结果再严格50%执行。

　　     以上标准除对排烟筒高度有明确要求外，对污染物排放浓度和排放速率也有主要规定。考虑到加高开架式柴油发电机排烟筒高度会致使燃料燃烧不充分、增大污染物排放等现象，以及大功率柴油发电机存在无法满足排放速率限值的状况，建议目前固定式柴油发电机污染物排放浓度按照气污染物限值中的最高允许排放浓度指标进行控制，对排气筒高度和排放速率暂不作要求。待国家固定式压燃式发电机及设施排放法规出台后，固定式柴油发电机污染物排放按此标准执行。对于已批复环评的项目，建议按照原环境保护部针对印发环评管理中部分行业建设项目重大变动清单的通知环办，分析固定式柴油发电机污染物排放方式变化是否属于重大变化，并按相应要点确定后续手续办理步骤。

　　     一般多发的柴油发电机废气排除装备分为干式和水淋式，分别如图5和图6所示。

　　      这是目前管控康明斯发电机组排放的核心国家标准，全称为GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油发电机排气污染物排放限值及测定方法（中国第三、四阶段）》。该标准明确指出，其实用于包括发电机组在内的，在恒定速度下作业的柴油发电机。自2022年12月1日起，全国范围内新生产、进口和销售的560kW及以下非道路移动机械（含发电机组），必须符合标准的第四阶段（国四）要求。这意味着新余康明斯发电机，目前市场上新购的柴油发电机组，都必须是符合国四排放标准的产品。

　　（2）新增颗粒物粒子数量（PN）限值：这是国四标准为治理排黑烟问题而增加的关键指标，要求PN排放必须小于等于5×1012个/KW时。为此，发电机组一般需要加装柴油颗粒捕集器（DPF）上饶康明斯发电机。

　　      欧盟关于康明斯发电机组的排放要求，目前执行的是Stage V阶段。该标准对氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）有非常严格的限值要求，是目前全球最严的排放要求之一。管控康明斯发电机组（类别为非道路移动机械）的核心法规是Regulation(EU)2016/1628。该法规将发电机组操作的发电机专门类别为“NRG类”（发电机组专用发电机），明确其在欧盟市场出售和投入使用的排放限值及型式认证要求。

　　注意：根据欧盟法规(EU)2016/1628，所有容量≤560kW的发电机已于2021年1月1日起强制执行Stage V标准；功率560kW的发电机则从2022年1月1日起强制执行。

　　柴油发电机组排气管道高度与高空排放设计，不仅是满足环保法规的硬性要求，更直接关系到机组性能、运转安全与项目合规性。其设置目的是将发电机组运行时出现的发热、有毒废气（具体含一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等）安全地引导至高空，远离人群和建筑。这既是出于公共健康考虑，也是《大气污染防治法》等法规的基本要点。总之，它需要在 环保达标、机组性能 和 工程可行性 之间找到精准的平衡点。

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