第一章 - 船舶动力装置系统 - 第五节 - 排气系统

第五节 排气系统

一、组成

船上排气系统的作用是将柴油机和锅炉的废气顺利地排出船外。此外，排气系统还可以起到降低排气噪声的作用。对于装运和拖运易燃、易爆等危险品货物的船舶，例如油船、工作船等，排气系统还要能够熄灭废气中的火星。对于军用舰艇，考虑到隐蔽性也需要减少废气的可见度。

排气系统的组成是随着船舶的类型和大小而有差异，但一般有排气管、膨胀接头（补偿管）、废气锅炉、、消声器和换向调节阀等附件。在废气涡轮后装有废气锅炉的柴油机上，一般都不再装消声器。

机舱中的排气管必须包扎绝热层，其厚度要保证其表面温度不超过60C,这不仅为了防止烫伤工作人员，同时也为了减少废气热量传到机舱里而使机舱环境温度升高。几台发动机的排气管不能相互连接起来，因为这样会影响它们的正常工作。在无法避免时，各排气管之间必须装设隔离设备，以防止运转发动机的废气倒灌进不工作的发动机中去，如图1-15。

二、计算 1、排气量

柴油机的排气量，一般在柴油机的技术规格书中列出，一般估算： qmg=α ?Lo?β+β

式中：qmg －－柴油机排气量(kg／s)；

图1-15 33

Lo――燃料1kg燃油所需要理论空气量，一般为14kg/kg; β ――燃油耗量kg/s;

α——空气裕度系数，二冲程低速机为3.5~3.7，四冲程中速机为2.1~2.6。

废气体积流量qνg

qmg=

?

式中： ?——废气平均密度(kg／m3)；

tmg——排气管中废气平均温度(℃) tmg=

1?tg1?tg2? 2 tg1——进排气管废气温度(℃)； tg2——出排气管废气温度(℃)； γo——273K时废气密度，可取1.3kg／m p——排气系统中废气平均压力(MPa)。

2、流速

排气管中烟气流速： 二冲柴油机：25m/s~35m/s 四冲柴油机：40m/s~50m/s 主锅炉： 7m/s~l0m/s

辅锅炉： 15m/s~20m按废气排量和选定流速可以确定排气管管径，但最后尚需计

算排气系统的阻力是否在柴油机允许的背压范围内，如果高于柴油机允许背压，则会对柴油机的输出功率有影响。

三、布置 1、一般要求

（1）排气管的布置应和烟囱、废气锅炉(或经济器)、消声器及火星熄灭器的位置统盘考虑，使排气管长度最短、 弯头最少、固定容易并安装方便。

（2）排气管上方(应考虑船舶摇摆的角度)应避免布置油管及油柜，以避免油滴泄漏至排气管上。当不可避免时，应采取有效措施，确保不发生油滴落在排气管上。

（3）排气管及其法兰处应与燃油柜有一安全距离，建议不小于lm。燃油管与排气管之间也应有一定的距离，尤其要注意燃油管的连接法兰部位，应有措施防止法兰处可能因损坏而将燃油喷至排气管上。

（4）每台柴油机、每台锅炉的排气管应是独立的。两台或两台以上的柴油机的排气通向共同的消声器、废气锅炉或废气经济器时，每根排气管应装设烟气隔离装置。除了燃油／废气组合锅炉外，锅炉排烟管不能与柴油机的排气管相连通。

3；

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（5）对于一些较小的船舶，如柴油机的排气管拟在载重水线附近引出舷外时，应设有防止海水从排气管进入柴油机内的装置。 2、热膨胀

由于排气管温度较高，设计时必须注意管子的热膨胀。钢管的线性热膨胀系数一般取为α=11.7x10—6m/m·K，故每升高100K管子将伸长约1.2mm/m。为此，必须在排气管系中装设膨胀节。一般采用不锈钢材质的波 形膨胀节。选用波形膨胀节时必须使该膨 胀节的允许伸缩量大于该段管子的可能膨 胀量。根据膨胀节的具体特性，有时也可 考虑一定的预压缩量。

一般，主机的增压涡轮机排气出口需 装一只膨胀节，然后在排气管向上的管段 上，每一个水平段及垂直段均装一只膨胀 节，并根据管子膨胀的方向，设置管子的

固定点，见图1-16。 图1.5.1 排气管示意图I 3．其他 图1-16 主机+组合锅炉+消声器 （1）每台柴油机的排气管上必

须设有消声器。消声量一般要求为25dB(A)，但挂德国旗船舶则要求35dB(A)。见表1-10。

（2）对油船、液化气船和化学品船，以及需在油区码头、港口或装卸站运行的船舶，则柴油机的排气管及锅炉的排烟管，应装有火星熄灭器。见表1-10。

图1-17 排气管示意图 II

（主机+消声器 、辅助炉＋循环泵）

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表1-10 国外部分国家船舶噪声标准（机舱和集控室） 国别 机舱 集控室 无控制室机舱 IMO 110 75 90 英国 110 75 90 美国 110 75 90 日本 － 75 90 德国 110 75 90 挪威 105 75 90 瑞典 100 65 － 丹麦 110 75 90 荷兰 110 80 90 波兰 － 75 90

图1-18 主机排气出口

膨胀节及固定点

图1-19 水平管段膨胀节及 固定点（弹簧托架）

图1-20 水平管段固 定点（弹簧吊架）

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