某核电厂SBO柴油发电机组进排气管道及保温设计研究

1作：郁家耀（1995.12—），男，硕士，工程师，汉族，机械工程

摘要：SBO柴油发电机组是核电厂的重要设备，为全厂断电时需要恢复供电的负荷提供电源。其中进排气管道是柴油发电机组的重要组成部分，本文根据某核电柴油发电机组的进排气需求、厂房布置等要求，设计了外部进排气管道，并通过计算验证了管道流体阻力符合设备的运行需求，最后探讨了排气管道的保温设计。

关键词： 柴油发电机组；进排气管道；流体阻力；保温材料

SBO柴油发电机组是核电厂的重要设备，为全厂断电时需要恢复供电的负荷提供电源。其中进排气管道是柴油发电机组的重要组成部分，一般而言，核电厂的柴油发电机组进排气管道纵跨整个柴油发电机组厂房，管道从0米层的柴油机连接至厂房外20米高处，本文根据某核电厂SBO柴油发电机组的进排气需求和厂房布置，设计了柴油发电机组的进排气管道，并进行了流体阻力分析。同时，由于柴油机燃烧废气温度可达300～700℃，致使排气管道外表面温度较高，本文将通过计算，对保温层的材料选择、敷设厚度进行探讨，并总结出适用于该排气管道的保温层敷设方案。

1 进排气管道设计

1.1进排气参数

该核电厂SBO柴油发电机组选用的柴油机型号为16V280ZLD，该型柴油机的设计输入参数如下表：

根据上述公式及输入参数，计算可得进排气管道的阻力损失如下：

进气管道总阻力ΔP进气=2321.2Pa，小于增压器真空度2450Pa的要求；排气管道总阻力ΔP排气=1459Pa小于最大允许排气背压2950Pa的要求。

3 排气管道保温设计

3.1保温材料选择

根据1.1章节所示，柴油机排气温度最高465℃，管道外壁温度大大超出了安全设计要求，因此需要通过在排气管道外壁敷设保温材料，严格控制管道外表面温度，以保证操作人员接触范围内的温度不超过60℃。通过查阅相关文献，总结出各类保温材料的优缺点和应用范围，见下表。综合考虑材料的应用范围和经济性，选用硅酸铝纤维材料并对保温设计进行探究。

3.2保温厚度分析

基于安全设计原则，在柴油发电机组排气管道上敷设硅酸铝纤维保温材料。根据以下公式计算可得不同敷设厚度下排气管道外表面的最终温度。

计算结果表明，敷设保温材料后可显著降低排气管道外表面的平均温度；但随着敷设温度的增加，温度降低水平逐渐减弱。对于硅酸铝纤维材料，当其敷设厚度分别达到60mm后，厚度每增加10mm，外表面平均温度降低均不足3℃。

此外，通过对比图中数据，当硅酸铝纤维材料敷设厚度达到120mm时，排气管外表面温度低于60℃。

4 结论

本文根据某核电SBO柴油发电机组进排气管道的设计要求，设计了柴油发电机组的外部进排气管道，并通过流体阻力计算进行校核，计算结果证明，该排气管道设计满足柴油发电机组运行要求。本文还对排气管道保温材料和敷设厚度进行了探讨，并得出了硅酸铝纤维材料在敷设厚度达到120mm时，可保证外表面平均温度不超出60℃，满足防烫伤设计要求。