船舶排烟管湿式排气方法的设计与布置.docx

一

背景

在船舶的设计与建造过程中，通常在排烟管出口布置在船舶罗经甲板上方并排向大气，但也有船舶因空间和功能性要求等原因，将排烟管出气口布置在船舶的艉部或两舷侧的重载水线附近，这种方式虽然满足船舶的正常需求，但却有以下缺点及不足。

a.排出的烟会将船外板熏黑，不美观，影响船容船貌?

b.海浪进入排烟管，不易流出

c.海浪会有进入柴油机的危险

d.烟尘对船员及乘客有一定的危害，并且污染大气环境基于此，对船舶排烟管道进行改造升级，研究一种湿式排气方法，既能弥补以上缺点及不足，还可提高产品质量、经济适用、绿色环保。

二

理论依据

拟研究一种船舶湿式排气方法，利用在排烟管上加装一个湿式排气装置并对相关排气管线进行改造。?

其主要理论依据是：

在降低湿式排气装置烟气阻力的情况下，满足排气背压在柴油其排气压力的允许范围内。?

核实试验船型中柴油发电机组的排气背压是多少Kpa，根据排气背压计算出可通过自身压力排出水柱的高度，从而在设计湿式排气装置时，保证排气是自身压力排出的高度值在合理的范围之内，使得排烟不受阻碍。?

友联交5汽车渡船的柴油发电机允许的最大排气背压值为300mmWC。?

而消音器压损为80mmWC,排气管路压损约为60mmWC，因此设计湿式排气装置时，保证该装置的压损在300-80-60=160mmWC范围内即可。

三

湿式排气装置设计

根据排烟管的大小，选取一段合适通径和长度的不锈钢管1，做为该装置的本体，装置进口端选取合适长度进气管4（外径φD）与进气法兰3焊接；并焊接在一端的封板2上，在封板2上焊接注水管8和连接座板9，并将连接座板9焊接在封板2上，截止阀10与连接座板9螺栓连接。

同样出口端也选取合适长度排气管6（外径φN）与排气法兰5连接，同时另一端焊接削斜的弯头7，（弯头削斜主要是增大流通面积，减少排气压力），如附图所示，

其中φN≥φD+34mm(φN≥φD+1个常规管径等级)，而H值根据设备的排烟背压值确定，其中H值必须H≤1/2排气压力（通常柴油发电机的排气背压为3Kpa以上,1Kpa=100mm水柱），然后整体焊接在封板上，封板2下方焊接放泄旋塞11，封板2再与不锈钢管1焊接。

这样，这个装置就整体制作完成了。?

见图1：

图1湿式排气装置

四

设计方法与布置要求

该项目采用原理分析法，在消音器后方适当位置安装湿式排气装置，要注意的是湿式排气装置出口管径变大，通常比该装置进口大一个管径等级，经过与该装置出口连接的排烟管应向下做一定倾斜。

在排烟出舷管前适当位置开向上支管（注意：该支管需与柴油发电机组海水排舷管管径相同），并将柴油发电机组的海水排线管路与向上支管连接，同时在将柴油发电机组的海水排线管路上开支管，与湿式排气装置海水注入管连接，在排烟管末端伸出舷侧200mm左右，且伸出的管段末端做削斜处理，并加设不锈钢防浪盖。

至此，该方法全部制作完成。?

湿式排气装置安装在排烟管消音器后，法兰连接，方便拆卸清洗。

首先要保证湿式排气装置没有排烟的阻力，也就是要先知道柴油发电机组的排气背压是多少，根据排气背压选取合适的H值（H≤1/2排气压力）。

保证排烟顺畅。

（通常柴油发电机的排气背压为3Kpa,1Kpa=100mm水柱）。?

当起动柴油发电机组时，烟气和冷却水会同时排入至该装置，此时烟气中的烟尘和硫化物与水融合，通过排气的自身压力，压至该装置排出口，流至排烟管前出口前再次与海水融合后，排至海水中。

当有海浪通过排烟管进入装置内部时，装置内部的积水随烟气沿着插入该装置内部的排出管排出。

见图2：

五

设计存在的问题及解决措施

湿式排气系统虽然具有以上的优势，而且看起来并不复杂，但在设计过程中仍然还有很多问题需要注意，这些问题如果解决不好就会影响柴油机组的运行，有些问题甚至对柴油机会带来灾难性的后果。?

首先要注意湿式排气管路中冷却水的回流现象。

回流现象就是当柴油机停止工作后，由于柴油机排气管出口的海水压力要高于柴油机排气管路中的气体压力，舷外海水就会通过排气管回流到柴油机气缸中，影响柴油机的正常运行。

我们以图2湿式排气装置布置为例，为了解决回流现象的影响，柴油机排气管在设计时就必须有一个向下的倾斜角度（3°），并且为了防止因风浪等原因造成海水倒灌进入排气系统，排气管出口离船的满载水线还应有一定的高度差。?

除回流问题以外，排气管的背压问题在湿式排气设计中也是不可忽视的。?

需要核实试验船型中柴油发电机组的排气背压是多少Kpa，根据排气背压计算出可通过自身压力排出水柱的高度，从而在设计湿式排气装置时，保证排气是自身压力排出的高度值在合理的范围之内，使得排烟不受阻碍。

六

结论

本文结合友联交5汽