隨著國家環(huán)保節(jié)能政策的實施，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組冷、熱、電分布式能源項目因為其能效高、清潔環(huán)保、安全性好、經(jīng)濟(jì)效益高等特點而蓬勃發(fā)展。在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組冷、熱、電分布式能源項目中，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是其重要的組成部分。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組部分設(shè)計好壞關(guān)乎著整個項目的成敗。
排煙系統(tǒng)設(shè)計要點
任何燃?xì)獍l(fā)動機(jī)均有其允許的大排氣背壓。當(dāng)實際排氣背壓高于發(fā)動機(jī)所允許的排氣背壓時，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)將出現(xiàn)排煙不暢，排氣溫度高的現(xiàn)象。嚴(yán)重時將不能滿載運行且將出現(xiàn)氣門和渦輪增壓器損壞的現(xiàn)象。對于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組分布式能源項目來說，為了充分利用尾氣中的熱量，排煙管道上要增加各種換熱設(shè)備；為了優(yōu)化燃?xì)獍l(fā)動機(jī)排放，排煙系統(tǒng)中還將應(yīng)用SCR/OXI技術(shù)；為了將發(fā)動機(jī)廢氣排到相應(yīng)的地方，將配置排煙彎頭，排煙管道和排煙消音器。不同管徑、不同數(shù)量、不同角度的彎頭均將產(chǎn)生一定的阻力。所有這些排煙系統(tǒng)的設(shè)備都將增加排煙系統(tǒng)的阻力。排煙系統(tǒng)的設(shè)計是燃?xì)庀到y(tǒng)中復(fù)雜的部分，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1、排煙管的熱脹冷縮
鋼制管道在500?C時長度延伸量約為3%。為了抵消煙管因為熱脹冷縮而造成的巨大壓力，必須在管道上加裝鋼膨脹節(jié)，否則將嚴(yán)重?fù)p壞煙管的固定支架。一般來說，排煙管道每隔6米需安裝一個膨脹節(jié)，管道在每個膨脹節(jié)之后要增加約2.54mm的直徑。
2、保溫要求高
良好的保溫可以讓煙氣的熱量全部排出室外或者全部進(jìn)入余熱利用設(shè)備。發(fā)動機(jī)煙氣成分主要是CO?和水蒸汽，發(fā)動機(jī)排煙管道較長，如果溫度下降過快，煙氣在沒有排出煙鹵前就冷卻到100?C以下，如此煙氣中的水蒸汽將變成液體倒灌回發(fā)動機(jī)，從而嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)動機(jī)氣缸。
3、排煙系統(tǒng)的所有設(shè)備均將形成一定的阻力
排煙管道，排煙彎頭將形成一定的阻力；煙氣余熱利用設(shè)備安裝在排煙系統(tǒng)內(nèi)也將形成一定的阻力；為了使排氣背壓小于發(fā)動機(jī)正常運行的要求，我們應(yīng)設(shè)計合適管徑的排煙管道以及選擇相應(yīng)阻力的煙氣余熱利用設(shè)備。
根據(jù)排氣背壓計算公式及發(fā)動機(jī)允許的排氣背壓，設(shè)計排煙管道的管徑。排氣背壓計算公式：
P=(L*S*Q2)/(5184*D2)
S=365/(273+t)
P—排煙系統(tǒng)的背壓
L—排煙管道長度
S—煙所在特定溫度下的比重
Q—煙氣流量
D—排煙管的管徑
t—排煙溫度
在煙氣余熱利用設(shè)備的選型和設(shè)計上，需要進(jìn)行以下考慮：
1、煙氣余熱利用設(shè)備的阻力應(yīng)滿足發(fā)動機(jī)背壓的要求。如設(shè)備的阻力超過發(fā)動機(jī)背壓的高限制時，必須在阻力大的管路末端加裝引風(fēng)機(jī)，用以減小管路的背壓。同時在選擇引風(fēng)機(jī)時必須考慮其安裝位置的煙氣溫度。
2、在任何一種工作狀態(tài)或故障狀態(tài)都要確保煙氣管路的暢通。在管路上不要加裝任何安全閥門。如果必須安裝，則需要在閥門前段安裝旁通管道。
3、排煙管道安裝設(shè)備安全問題：在排煙管道彎頭端，方形管端1米處加裝泄爆閥。因為發(fā)動機(jī)排煙系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)常會有未能完全燃燒的CH4氣體，當(dāng)遇到火星時會在局部形成爆炸。為了避免較嚴(yán)重的煙管中CH4氣體爆炸情況，在煙管中加裝泄爆閥，以避免損壞管道和用熱設(shè)備。
4、高溫?zé)煔庵蠳OX和COX處理及應(yīng)用高溫?zé)煔庵泻写罅繜崃浚怯酂崂玫闹匾獰崃縼碓?。另一方面在運用了稀薄燃燒技術(shù)并采用SCR/OXI技術(shù)時，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)尾氣中的NOX含量將降到100mg/m3以下，基本對大氣沒有污染。因此可利用尾氣中大量CO2氣體，將其作為溫室氣體的重要來源。
冷卻系統(tǒng)設(shè)計要點
大功率燃?xì)獍l(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)由兩部分組成：一部分為高溫系統(tǒng)，包括缸套水冷卻系統(tǒng)和潤滑油冷卻系統(tǒng)；另一部分是低溫系統(tǒng)，即中冷水冷卻系統(tǒng)。這兩部分不是同一回路，工作溫度也各不相同，需要分別設(shè)計不同冷卻系統(tǒng)。
1、高溫冷卻系統(tǒng)
這是分布式能源項目系統(tǒng)中余熱利用的重要部分。通常情況下，使用熱交換設(shè)備將高溫回路中的熱量交換出來，再與煙氣換熱器中交換出來的熱水回路進(jìn)行并聯(lián)，經(jīng)過補(bǔ)熱或直接送入吸收式冷水機(jī)組之中予以利用。為了更好地余熱利用，建議選擇110?C溫度冷卻系統(tǒng)。
2、低溫冷卻系統(tǒng)
溫度越低，熱回收就越困難。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)低溫冷卻系統(tǒng)即中冷水系統(tǒng)的溫度越低。發(fā)動機(jī)效率越高，排放也越好，功率也越大。為了大限度地利用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組電能，我們通常選擇盡可能低的中冷水溫度。對于分布式能源項目中的中冷水系統(tǒng)，也一般不作為余熱利用。
3、遠(yuǎn)程散熱系統(tǒng)
當(dāng)分布式能源系統(tǒng)中的余熱回收裝置停止工作時，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)也將停止工作。為了保證發(fā)電機(jī)組正常運行，在分布式能源系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組還需設(shè)計遠(yuǎn)程散熱系統(tǒng)。遠(yuǎn)程散熱系統(tǒng)可分為冷卻塔散熱系統(tǒng)和遠(yuǎn)置散熱水箱系統(tǒng)。可根據(jù)項目應(yīng)用進(jìn)行選擇。
這里著重討論遠(yuǎn)置散熱水箱系統(tǒng)的設(shè)計要點
1、發(fā)動機(jī)與散熱水箱之間需配置熱交換器主要原因有：
①發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能夠承受的大靜壓力約為17KPA，當(dāng)散熱水箱放置在高于發(fā)動機(jī)17.6米以上時，散熱水箱相對于發(fā)動機(jī)的靜壓力將大于17KPA，發(fā)動機(jī)密封系統(tǒng)不能承受。因此需加裝熱交換器將散熱水箱和發(fā)動機(jī)循環(huán)水隔離，以減小發(fā)動機(jī)承受的靜壓力。
②發(fā)動機(jī)自帶泵的揚程不夠。由于系統(tǒng)中散熱水箱通常安裝在離發(fā)動機(jī)較遠(yuǎn)的地方，較長的管路，較多的彎頭將在系統(tǒng)管路中形式較大的阻力，超出了發(fā)動機(jī)水泵的動力需求。如果為了滿足水泵揚程而加大冷卻水管徑，從而減小阻力，則安裝空間和安裝工程成本將增加。在增加了熱交換器后系統(tǒng)可以根據(jù)水管的阻力選擇相應(yīng)的水泵，性價比更高。
2、換熱設(shè)備二次回路上循環(huán)水泵需要設(shè)計一主一備，以及相應(yīng)檢修閥門。保證系統(tǒng)的可靠性。
3、散熱水箱上的冷卻風(fēng)扇采用電動機(jī)驅(qū)動，其電源引自發(fā)電機(jī)組輸出電源。這些設(shè)備的控制需設(shè)計專門的配電控制系統(tǒng)。
4、為了確保安裝在室外的散熱水箱的冷卻水不結(jié)冰，冷卻水必須添加一定比例的防凍液。
5、遠(yuǎn)程散熱水箱的風(fēng)扇運行時將產(chǎn)生較大的噪聲，應(yīng)根據(jù)環(huán)境要求對噪聲作出相應(yīng)的降噪處理。
