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柴油发电机组设计若干问题探讨

2020-08-07
来源: 礼德动力

1 柴油发电机组容量的确定

柴油发电机组容量与台数应根据应急负荷量以及投入顺序和单台电动机启动时的最大容量等相关要素进行综合考量。实践中,如果应急负荷相对比较大时,则建议多台机组并列运行,而且机组的用量以2~4台为宜。在设计过程中,发电机的容量(柴油发电机)按照10~20%的电容估算。施工图设计过程中,所涉及到的一级、消防和相关的二级负荷(功能作用比较大的)容量具体确定时,建议按照以下公式对发电机容量进行计算:

式中:Pe——发电机的额定功率,kW;

K——可靠系数,一般取1.1~1.2;

Pjs——发电机总负荷计算功率,即火灾状态时所需的消防负荷与非火灾状态时确保负荷之间较大者的计算功率,kW;

η——发电机并联运行不均匀系数,一般取0.9,单台机取1.0。

一般情况下,设置柴油发电机组作为自备应急电源,首先是作为消防负荷的备用电源,同时在没有发生火灾而市电停电时,又为其它重要的非消防负荷供电。在发生火灾时,应自动切除非消防的重要负荷,柴油发电机组的容量应按火灾时所需的消防负荷与非消防确保负荷之间的较大者来确定。在进行负荷计算时,应按消防和非消防情况下分别进行计算。

1.1 消防情况下

大中型高层民用建筑,往往有地下停车场、裙房及数栋塔楼组成,包括多个防火分区。对于小于或等于2.5万人的居住区或民用建筑,同一时间内的火灾次数按一次考虑,对于一座建筑考虑一个着火点,即考虑一个防火分区发生火灾。通常,消防水泵、消防控制室、和消防有关的变配电室用电、应急照明灯作为固定负荷考虑任一着火点都须计入,而消防电梯、防火卷帘、防排烟风机等负荷,则应以最不利的一个防火分区的负荷计入。

1.2 非消防情况下

非消防情况下的所有确保负荷,一般是指平时使用的一、二级负荷及特别重要负荷,如高层民用建筑的走道照明、主要业务和计算机系统用电、客梯用电、生活水泵用电等。在非消防时,除考虑以上非消防重要负荷外,还要考虑消防、平时两用的消防负荷,如:消防电梯兼客梯、消防控制室、变配电所等。

2 柴油发电机房的布置

柴油发电机房应靠近负荷中心设置,并与变配电所临近布置。柴油发电机房所址可参考变配电所设置要求,可设置在首层或地下一层,有多层地下室时不宜设置在最底层。不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所贴邻。柴油发电机房除摆放机组的主机房外,还包括:配电控制室、储油间、进(排)风井、消烟室等等。

(1)机组之间及机组外廓与墙壁的净距

表1 机组之间机组及机组外廓与墙壁的净距(m)

注:当机组按水冷却方式设计时,柴油机端距离可适当缩小;当机组需要做消声工程时,尺寸应另外考虑。

机组布置图如图1。

图1

(2)机房设置在高层建筑物内时,机房内应有足够的新风口及合理的排烟道位置。

(3)机组热风管设置应符合下列要求:

①热风出口宜靠近且正对柴油机散热器;

②热风管与柴油机散热器连接处,应采用软接头;

③热风出口的面积不宜小于柴油机散热器面积的1.5倍;

④热风出口不宜设在主导风向一侧,当有困难时,应增设挡风墙;

⑤当机组设在地下层,热风管无法平直敷设需拐弯引出时,其热风管弯头不宜超过两处。

(4)机房进风口设置应符合下列要求:

①进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧;

②进风口面积不宜小于柴油机散热器面积的1.6倍;

③当周围对环境噪声要求高时,进风口宜做消声处理。

3 柴油发电机组尾气处理

(1)发电机组排出的尾气含有一氧化碳、有毒碳氢化合物及燃烧不完全的黑烟等污染环境,危害人体健康的物质。在民用建筑中,通常采用水浴除尘的方法对发电机排烟作净化处理。在此简单介绍水浴除尘净化处理的基本原理,在消烟室设喷淋箱,喷淋箱底部储有一定量的水,发电机排烟管从喷淋箱顶部入喷淋箱喷烟气,机组尾气高速撞击液面,在高速气流的作用下弥漫着雾状水花,烟尘微粒在重力的作用和惯性的作用下,被泡沫水液粘附沉降,同时由于水雾和烟气的相互吸附作用,达到烟气处理的效果,处理后的烟气经排烟管引至直通屋顶的排烟井高空排放,排放的烟气需到达环保要求。

(2)烟管的敷设应符合下列要求:

①每台柴油机的排烟管应单独引至排烟道,宜架空敷设,也可敷设在地沟中。排烟管弯头不宜过多,并应能自由位移。水平敷设的排烟管宜设坡外排烟道0.3~0.5%的坡度,并应在排烟管最低点装排污阀;

②机房内的排烟管采用架空敷设时,室内部分应敷设隔热保护层;

③机组的排烟阻力不应超过柴油机的背压要求,当排烟管较长时,应采用自然补偿段,并加大排烟管直径。当无条件设置自然补偿段时,应装设补偿器;

④排烟管与柴油机排烟口连接处应装设弹性波纹管;

⑤排烟管穿墙应加保护套,伸出屋面时,出口端应加防雨帽;

⑥非增压柴油机应在排烟管装设消声器。两台柴油机不应共用一个消声器,消声器应单独固定。

4 柴油发电机组的冷却系统设计

对于柴油发电机组而言,目前市场上常用的发电机组冷却类型主要有两种,一种是风冷式发电机组,另一种是水冷式发电子组。其中,前者又称为是封闭式的自循环水冷却发电机组。在柴油发电机组设计过程中,具体采用何种类型的冷却系统和方式,主要是由暖通专业人员根据现场工况条件以及机组的优化配合方式来确定。从实践来看,选择何种类型的冷却方式,会对柴油发电机房的大小、位置以及布设情况等,产生一定的影响。柴油发电组冷却系统设计过程中,还应当考虑通风系统和客观需要。比如,一台柴油发电机组燃料燃烧产生的热量中,有20%左右被冷却液系统散发掉,有30%为废气热量排放,而只有3~8%是交流发电机产生的热量;同时,还有5%是机组自身的热辐射,作为电能的仅有36%;根据上述,不同形式的热量采用相应的方法将其从柴发电机组消除,这样才能保障发动机的正常运行温度。

5 结语

柴油发电机组作为一种自备应急电源设备,在工程实践中通常作为首选自备应急电源设置。在工程设计中配合土建合理布局柴油发电机房,合理预留进风、排风、排烟等土建条件,采用有效、经济的烟气处理措施,对于工程项目可以有效节约建设和运行成本、节约能源、保护生态环境。此为本人多年工程经验对于柴油发电机组设计的一些拙见,望对广大同行有所参考价值。