船舶排烟系统相关知识简介 / 开普饭

一、排气系统的功用及组成

排气系统比其它系统要简单得多，其功用是将主机、柴油发电机组、焚烧炉、锅炉、应急发电机组、应急空压机组（由柴油机驱动时）等排出的废气排到大气中。此外，排气系统还可以起到降低噪音的作用。对于装运和拖运易燃、易爆危险货物的船舶，例如油船、工作船等，排气系统还要起到熄灭废气中火星的作用。对于军用舰艇，考虑到隐蔽性还需要减少废气的可见度。

排气系统的组成是随船舶的类型和大小而有很大的差异，但一般有排气管、膨胀接头、废气锅炉或组合锅炉、消声器及弹性支架等组成。在柴油机废气涡轮后的排气管路上设有废气锅炉的系统中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60℃，这不仅为了防止烫伤船上的工作人员，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之间不能相互连接起来，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装置，以防止运转柴油机的废气倒灌进不工作的柴油机中去。

排气系统的原理十分简单，对于主机来说一般是从主机的废气涡轮排出的废气经排气管送入废气锅炉，然后从废气锅炉的上方或侧面排出，通过管路到烟囱的顶部排至大气。但在废气涡轮增压器的出口及管路中间都装有膨胀接头，以补偿热应力。管路的固定一般采用固定支架与弹性支架相结合的方法。对于其它辅机的排气管，更为简单，废气从设备排出连接到烟囱顶部排至大气，中间设有消声器。其它要求同主机排气管路。

二、主要附件

1. 膨胀接头的作用

排气管所用的不锈钢波纹膨胀接头在排气系统中的作用主要是能补偿排气管受热的线膨胀，以及减少由柴油机传递给排气管的机械振动，并起到隔音的作用。膨胀接头的间隔根据它的补偿量来决定，如果它的补偿量为36mm，则一般为5~7 米设置一个。因为排气管的热膨胀量是当温度每升高100℃，每米排气管要伸长1.2mm 左右，这样如果排气管温度是300~400℃的话，那么每米长的排气管要伸长4~5mm。

膨胀节安装时，不允件有扭转变形，应先将膨胀节和管路接好后，在动车前再拆除定位螺杆（必须用拧松螺母的方法，绝对避免用气割）。

膨胀节有导管或外表如果标有流向标志，安装时不得应注意方向。对膨胀节的波纹管部分必须进行严格地保护，不得承受排气管等的附加重量，膨胀节也不应设置在管道弯曲处。

除了膨胀节外，还应在排气管系合适管段设置固定支承、弹性支承或弹性吊架。

上图为排烟管路中的膨胀节

上图为膨胀节的安装方向（尤为注意，在安装时一定看好方向！！！）

上图为膨胀节安装

上图为排烟管弹性吊架安装（注意不能安装过紧）

2. 消声器的功用及种类

在现代船舶中，主机一般不设消声器。只有柴油发电机组等设备的废气排出管路中才装有消声器。它的作用是降低排气噪音。噪音按其来源不同可分为两大类，空气动力噪音和机械噪音。空气动力噪音是由于吸气、排气及燃料在气缸内燃烧、废气以脉冲形式向大气排出等引起气体和空气介质的振动而产生的。

消声器在排气系统中的位置对消声效果有很大的影响。将消声器放在排气管路的中央，其效果最坏，因为管道中自振动的节点就在中央一带，若消声器设在这种地方，就不能将管道自振动的声波削弱。适当的位置应该使消声器后面的管长等于消声器前面管长的1/4，若能达到1/2 更好。

消声器的种类很多，但归纳起来可分为三大类：阻性消声器、抗性消声器和复合式消声器。

（1）阻性消声器

它是在消声器的表面敷设吸声材料，利用增加声阻的原理来吸收噪声能量的消声器。当声波进入消声器时，吸声材料使一部分声能由于摩擦而转化为热能被吸收掉。吸声材料一般是多孔材料，并且有耐高温性能，如玻璃棉毡、矿渣棉、石棉绒绳、细铜屑等。这种阻性消声器的优点是对高频噪声的消声效果好，缺点是对低频噪声的消声效果较差。在高温、有水蒸汽、有油气以及有浸蚀作用的气体中吸声材料的使用寿命较短，而且吸声性能降低。在柴油机排气系统中单独使用不多，而是与其它种类复合使用。

（2）抗性消声器

它是利用声学滤声器原理改变管道系统的声阻，来降低某些频率或频段的噪声。它的种类很多，常用的有：

① 膨胀式消声器。在声波通道上串联一个或若干个膨胀室，实际上是管和室的组合。利用管道截面的突变引起声阻变化所产生的反射和干涉作用，使沿通道传播的某些频率和频段的噪声得到降低。

如图5.5.1 所示为各种形式的膨胀式消声器。

膨胀式消声器有多个膨胀室，可以显著提高消声器的效果，一般现在多采用三膨胀室以下，超过三个时，效果不显著。各膨胀室的长度不同，内接管长度也不同，目的在于起到不同的消声效果。有时在内接管上钻些孔，也能提高声阻。

② 共振式消声器。在声波通道上并联一个或若干个共振腔室，利用共振来损耗声能的一种抗性消声器。

如图5.5.2 所示它的原理是，在小孔颈中的气体在声波的作用下产生往返运动，由于小孔颈壁的摩擦阻尼，使一部分声能转变为热能而消耗掉。充满气体的空腔具有阻碍来自小孔压力变化的特性。当外来声波的频率与共振系统的的固有振动频率相同时就发生共振，此时的振幅最大，空气往返于孔颈中的速度最大，摩擦阻尼也大，吸收的声能也就最多。共振消声器的结构简单，尺寸小，通常用于转速恒定或变化小的柴油机（例如柴油发电机组的原动机）排气管系上。

（3）复合式消声器

它是由阻性和抗性消声结构复合而成的消声器，或由各种消声结构形式组合而成的消声器。为了在一个宽广的频率范围都得到良好的消声效果，把对中、低频有效的抗性消声器和对高频有效的阻性消声器组合起来，构成复合式消声器。

另外，在油船和军用舰艇上，不允许废气中带有火星，对安全航行具有特别的意义。为消灭废气中的火星，一般采用湿式火星熄灭器，并与消声器做成一体。也可以在排气管的出口设置火星熄灭铜丝网，但会增加排气的阻力。

上图为火星熄灭式消音器

三、规范要求

CCS《钢制海船入级规范》对排气系统的要求汇总如下：

1）油管及油柜应避免设在锅炉、烟道、蒸汽管、排气管及消声器的上方。如有困难时，则应采取有效措施，防止油类滴落在上述管路或设备的热表面上。

2）通风帽应设在开敞甲板上，并尽量远离排气管口、天窗和升降口等处。

3）燃油管线不应位于紧靠高温装置的上方和附近。这些装置包括锅炉、蒸汽管线、排气总管、消音器或本篇第1 章1.3.6.3 条要求加以隔热的其他设备。应尽实际可能使燃油管线的布置远离热表面、电气装置或其他着火源，并应予以围罩或采取其他适当保护措施，以避免燃油喷到或渗漏到着火源上，应最大限度地减少这种管系的接头数量。

4）柴油机的排气不应直接用于加热燃油。

5）除废气锅炉外，锅炉烟道不应与柴油机的排气管相连接。

6）燃油锅炉的烟道或烟囱内，不应装设烟道调节器或其他封闭烟道的设备。

7）消声器的结构应便于进行内部清洁和检查，且应有空气或蒸汽冲洗装置或其他清洁装置及放水阀或旋塞。