技术标准｜集装箱柴发排放常见问题及解决方案2《数据中心集装箱式柴油发电机组技术白皮书

0 2022-09-15 00:00:00

导读


摘要：互联网上信息的传递和储存都要依赖数据中心的支持，随着互联网技术的不断发展，越来越多的数据中心也在如火如荼的建设中，数据中心的规模和稳定性逐渐成为企业竞争的核心资产。柴油发电机组作为数据中心的备用电源，对于保障数据中心的电力安全和稳定供电起着关键作用。随着数据中心需求的快速增长，集装箱式柴油发电机组应运而生。由绿联净化参编的《数据中心集装箱式柴油发电机组技术白皮书》侧重于数据中心的典型应用，配套集装箱式柴油发电机组的相关设计、制造、安装和维护等环节的关键问题，为数据中心设计、施工和运维人员提供规范和有益的技术指导。


上期为大家分享了绿联净化参编的《数据中心集装箱式柴油发电机组技术白皮书》书中有关集装箱柴发排放常见问题的章节内容，感谢各位持续关注，今天如期为大家带来集装箱柴发排放解决方案，希望对您有所帮助。（有需要阅读学习《集装箱柴发白皮书》的社会各界同仁请致电文后热线咨询留言，绿联净化会及时为您免费邮寄书籍）

集装箱柴发排放解决方案

1. 治理技术路线

集装箱柴发作为数据中心备用电源，因其性能要可靠，发电机组需要时刻具备带满负载运行的能力，所以在加装DPF干式净化器对启动黑烟进行治理时，DPF只对柴发冷启动时的第一口黑烟进行过滤，机组启动后通过干式黑烟净化器的控制系统指挥旁通系统切换为旁通状态，不会因为黑烟净化器长期工作积碳造成滤芯堵塞致使发动机背压升高，影响柴发带载能力。在柴发停机后，黑烟净化器的旁通系统关闭，满足下次启动处理第一口黑烟的处理需求。

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2. 干式黑烟净化器选型要求

1）干式净化器的功能要求

a. 集装箱柴发在加装DPF干式黑烟净化器时，首先考虑开机背压＜1.5kPa，旁通管径及电动耐高温阀门尺寸满足正常满载排气要求，有自动安全保护系统，安装尺寸合理，后期维护便捷的主流产品。
b. 特别提醒，黑烟净化器旁通管路直径≮主排烟管直径，旁通阀门直径≮旁通管径的85%；阀门开闭需电气信号控制，阀门动作需由电子执行器驱动，不能采用靠机械压力达到限值顶开的旁通机构。
c. 必须配置应急安全旁通，旁通阀门采用耐高温电动型。
d. 关于DPF的选择。有两种DPF装置，金属DPF是指以金属纤维按照空气滤清器结构制成的滤芯为过滤载体的颗粒物捕捉器。陶瓷DPF是指指以陶瓷滤芯为过滤载体的颗粒物捕捉器。同等情况下，优先使用横截面积大，排气阻力小、可便于清理积碳的DPF，如可水洗清洗（c）的金属DPF（d）。采用金属DPF原则是：金属纤维孔径≮20μm，按照目标发动机的排气量，金属DPF处理面积按照≮0.26㎡/L。谨慎选用启动背压大，能耗高的主动再生（e）或被动再生（f）型陶瓷DPF（g）。如果采用陶瓷DPF，需采用规格为200目，陶瓷DPF总体积≮发动机排气量的2.5倍。原因是：数据中心备用柴发在日常空载启动时排气温度达不到陶瓷DPF积碳清理主动再生或被动再生的反应温度，陶瓷DPF很快容易堵塞造成高背压，且陶瓷DPF维护时需要用大功率马沸炉密闭加热至600℃，耗时6-7小时，自然冷却后采用压缩空气反吹，如此碳颗粒有回到大气中，且消耗大量电能和人工成本。

1）陶瓷载体净化器处理能力要求

a. 主动再生：通过外加能量（如电加热、喷柴油燃烧器等方式升温，而不是靠自身排气温度）的方式，辅助柴油机尾气颗粒捕集器中拦截下来的碳颗粒进行燃烧，从而无需人力维护。
b. 被动再生：通过发动机尾气自身排温，在DPF载体涂覆贵金属催化剂（氧化剂）的条件下，促使柴油机尾气颗粒捕集器中拦截下来的碳颗粒进行燃烧。
c. 水洗清洗：是指可通过自来水或清洗发电机组散热器的水枪冲洗的一种金属DPF载体维护方式，可快速维护且维护成本低廉。也可采用超声波清洗机，能够消耗极少量的水，达到高效的清洗金属DPF的效果。废水通过多级过滤后，直接排入下水管道。需要说明的是，燃烧正常的柴油机尾气颗粒物主要成分是碳颗粒，不会对地下水造成污染。后续有条件，也可以将捕集起来的炭黑收集起来，用于碳交易。
d. 所匹配干式黑烟净化器的处理容量应根据过滤载体的类型（陶瓷载体或金属载体），适配足够容量的陶瓷载体（滤芯）集成的黑烟净化器；
e. 所匹配陶瓷载体的数量应根据所匹配发动机排量及载体体积进行足配置匹配，不得少于发动机排量的2.5倍所对应数量的200目的陶瓷DPF。比如，一台排气量为78L的发动机，匹配陶瓷DPF，则陶瓷DPF体积不小于78L×2.5=195L，以市场上常规尺寸φ286×H305 200目陶瓷DPF，单只体积19.6L，总数量=195/19.6=9.95只，也就是10只。
3) 金属载体黑烟净化器处理能力和配置要求
所匹配干式净化器的处理容量应根据过滤载体的类型（陶瓷载体或金属载体），适配足额容量的净化器；
a. 所匹配金属载体的数量应根据所匹配发动机排量及载体体积进行足额匹配，≥发动机排气量所需要对应数量的金属载体，金属DPF的有效处理面积按照≮0.26㎡/L。比如，一台排气量78L的发动机，如果匹配金属DPF做黑烟净化器，那么金属DPF的有效处理面积=0.26×78=20.28㎡，如果采用每只有效面积为1.3㎡的金属DPF，则需要20.28/1.3=15.6只，即需要16只，有效横截面积为1.3㎡的金属DPF。
① 经过大量测试和实际项目验证，总结干式黑烟净化器匹配的单个金属载体（滤芯）规格建议如下：载体长度≤300mm（不含载体把手），载体外直径≤170mm，载体内直径≤75mm。原因是：载体长度超过300mm、外直径超过170mm后载体的变形损坏几率较大；要求载体内直径的原因是要保证载体具有足够的过滤面积。
② 金属载体生产工艺优先选用钎焊生产等工艺，此工艺生产的载体（滤芯）结构更稳固，具有更大的有效过滤面积及更高的强度，高温高压高排气流速情况下变形风险低。


4) 安全旁通系统及压力监测系统要求
① 干式黑烟净化器内部的压力监测使用高灵敏耐高温的电子压力变送器，压力通过电信号传输，数字仪表显示，不宜采用机械式压力传输和机械压力表。
② 安全旁通阀应采用可耐500℃高温、防雨型阀门；
③ 旁通管建议采用直通设计，不因增加弯头额外增加排气背压，管径不应小于柴油发电机组涡轮增压之后波纹管出口管径，旁通阀的直径满足在加装二级消声器等设施后，满载情况下排气背压要求限值；以前述78L发动机为例，黑烟净化器旁通管与黑烟净化器进出口在一条直线上，直径≮DN400，耐500℃高温电动旁通阀φ≮DN350，黑烟净化器进出口法兰≮DN400。
5) 净化器箱体材质要求
可根据集装箱柴油发电机组室内或室外安装的形式，室内安装的集装箱柴发可选用碳钢材质的外壳；室外安装的集装箱柴发建议采用SUS304不锈钢材质的外壳，发动机排气量＞60L的黑烟净化器封装箱体板材厚度不低于3mm；
6) 净化器安装的要求
干式黑烟净化器需要具有较小的安装尺寸，安装在集装箱顶部水平安装，安装在一级或者二级消音器之后，且需要预留出拆卸滤芯的维护空间，必要时需要做检修护栏。

本期对集装箱柴发排放解决方案到此结束，感谢各位阅读！


《数据中心集装箱式柴油发电机组技术白皮》

主编单位：

中数智慧信息技术研究院

康明斯（中国）投资有限公司


参编单位：

北京燕华建筑设计有限公司

卡特彼勒（中国）投资有限公司

泰豪电源技术有限公司

常州科勒动力设备有限公司

深圳市天勤创展机电设备有限公司

易普集集成设备（上海）有限公司

重庆磐谷动力技术有限公司

绿联净化技术（东莞）有限公司

浦盛石油集团有限公司

苏州梵荣特种集装箱有限公司

主要负责人：

课题技术负责人：钟景华

主要起草人：赵德秀

主要参编人：杨峻、李杰、杨瑛洁、黄冬梅、黄志杰、尚启英、韩宇、张华东、张强、徐龙、徐晓峰、焦叶祥（磐谷动力）、查道松（绿联净化）、李学军、吴鹏

主要审查人：丁杰、汪宏




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