柴油發(fā)電機(jī)黑、白和藍(lán)煙及熱紅外輻射的偽裝

柴油發(fā)電機(jī)黑、白和藍(lán)煙及熱紅外輻射的偽裝

——軍環(huán)科技熱紅外偽裝消煙裝置助力國防隱身

摘要：國防工程地下柴油發(fā)電站是國防工程常用的戰(zhàn)備電源。柴油發(fā)電機(jī)因各種原因經(jīng)常會產(chǎn)生有黑煙、白煙或者藍(lán)煙，直接排放容易暴露工程目標(biāo)，同時高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的熱輻射也是直接暴露工程目標(biāo)的主要征候。做好全時消煙和熱紅外偽裝，是有效防范可見光偵察和熱紅外偵察的有效手段。熱紅外偽裝消煙裝置是依托軍環(huán)科技公司多項(xiàng)專利生產(chǎn)的高科技產(chǎn)品，能有效防范化解排煙和熱紅外偽裝的困擾，助力國防工程加強(qiáng)綜合偽裝，提高其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能。

一、故障現(xiàn)象 

柴油發(fā)電機(jī)正常工作時，排出的廢氣呈淡灰色，只是在加速時會出現(xiàn)一股黑色排煙，所以當(dāng)出現(xiàn)煙色異常時，會出現(xiàn)以下現(xiàn)象。

1、冒黑煙

這是柴油發(fā)電機(jī)不完全燃燒的特征。此比時排出的廢氣中有大量固體炭粒。有時甚至帶火星，并伴隨排氣溫度的升高（如圖2）。

排氣冒黑煙（碳煙）黑煙也稱碳煙，柴油發(fā)動機(jī)排氣冒黑煙主要是燃料混合氣過濃，可燃混合氣形成不良或燃燒不完善等原因造成的。柴油發(fā)動機(jī)在高溫、高壓燃燒條件下（燃燒過程曲線如圖3所示），

局部缺氧、裂解并脫氫而形成的以碳為主要成分的固體微小顆粒，是燃燒室內(nèi)燃料燃燒不完全的表現(xiàn)。由于柴油發(fā)動機(jī)是非均質(zhì)燃燒，燃燒室內(nèi)各區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)條件是不一致的，而且隨著時間而變化的，所以黑煙很可能是由許多不同途徑生成的。柴油是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，噴入燃燒室?nèi)未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑，排氣時隨同廢氣一起排出形成黑色煙霧。黑煙是不完全燃燒產(chǎn)物，是烴燃燒在高溫缺氧情況下裂解過程釋出并聚合而成的。某些情況下燃油噴射在燃燒室壁面上，形成液態(tài)油膜，油膜是最后蒸發(fā)的一部分，它的燃燒取決于其蒸發(fā)速度和燃料蒸氣與氧的混合速度。如果周圍氣體中氧的濃度太低，或混合的速度不夠時，從油膜蒸發(fā)的燃料氣體將被分解，并產(chǎn)生未燃烴、不完全氧化產(chǎn)物和黑煙。

2、冒白煙

這是柴油發(fā)電機(jī)廢氣中水或燃油蒸汽的特征。此時柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣呈白色霧狀，并伴隨著柴油發(fā)電機(jī)功率下降和轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。燃油系統(tǒng)在柴油發(fā)動機(jī)上部件位置如圖4所示。

白煙是指排氣煙色為白色，它與無色不同，白色是水蒸氣的白色，表示排煙中含有水分或含未燃燒的燃油成分。白煙呈液珠狀態(tài)，和藍(lán)煙相比較直徑稍大，一般大于1μm。在光的折射下呈白色，柴油發(fā)動機(jī)的白煙是未燃烴（含燃油和潤滑油）、水蒸氣以及不完全燃燒的中間產(chǎn)物（如含氧碳?xì)洌?，除水蒸氣外，它們也都屬于微粒范疇。柴油發(fā)動機(jī)在剛起動時或冷機(jī)狀態(tài)時，排氣管冒白煙，是因?yàn)椴裼桶l(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)溫度低油氣蒸發(fā)而形成，冬季尤為明顯。柴油發(fā)動機(jī)在寒冷天氣運(yùn)行時，柴油發(fā)動機(jī)溫度低，排氣管溫度也低，有水蒸氣排氣凝結(jié)成水氣形成白色排煙，是正常現(xiàn)象。若當(dāng)柴油發(fā)動機(jī)溫度正常，排氣管溫度也正常時，仍然排出白色煙霧，說明柴油發(fā)動機(jī)工作不正常，可判斷為柴油發(fā)動機(jī)故障。

3、冒藍(lán)煙

此時柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣呈藍(lán)色霧狀，并伴有嗆人的煙味和柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油消耗增加。排氣冒藍(lán)煙，一般情況下是柴油發(fā)動機(jī)使用日久，慢慢開始燒機(jī)油引起的，隨著藍(lán)色煙霧的加重，燒機(jī)油越來越多，就應(yīng)考慮維修柴油發(fā)動機(jī)了。有時燃油中混有水分，或有水分漏入燃燒室中，引起燃燒的改變，柴油發(fā)動機(jī)會冒淺藍(lán)色煙。

二、后果危害

 柴油發(fā)電機(jī)當(dāng)出現(xiàn)煙色異常時會帶來功率下降、燃油消耗增加

、機(jī)油消耗增加、污染排放物增加、使設(shè)備壽命減低等危害的同時，對于軍事工程來說，還造成以下嚴(yán)重后果，直接危害工程的生存能力。

1、造成電站可見光暴露

大量的濃煙直接暴露地下電站的具體位置，平時易被別有用心的敵特分子關(guān)注，戰(zhàn)時容易直接被敵方鎖定目標(biāo)位置（如圖8）。普通大眾也經(jīng)常有意無意利用自媒體散布特殊位置產(chǎn)生濃煙的照片從而易被別有用心的敵特情報分子收集關(guān)注。也經(jīng)常被誤以為山火而呼救假山火、報假警造成忙亂。

2、加大高溫?zé)煔鉄峒t外暴露

濃煙中往往含有大量未燃燒固體顆粒或者液體霧氣，高溫的固體顆?；蛘咭后w霧氣是直接產(chǎn)生煙氣熱紅外的載體，因而直接暴露電站排煙的位置，極易被熱紅外偵察器材捕獲并識別（如圖5）。

3、對人體健康危害大

柴油機(jī)的主要排放污染物是NO`和PM，對人類、動物、植物和制成品等都有不同程度的危害，污染物的危害程度取決于這些有害物質(zhì)的毒性、在空氣中的濃度、吸入沾污空氣的時間以及每1min吸入的體積（如圖10）。其中柴油發(fā)電機(jī)排氣中的顆粒（亦稱微?；蝾w粒物）對人類健康的危害性與顆粒大小及其組成有關(guān)。顆粒愈小，停滯于人體肺部、支氣管的比例愈大，對人體的危害就愈大，其中0.1、0.5μm的微粒對人體危害最大，會引起氣喘、支氣管炎和肺氣腫等慢性病。柴油機(jī)排出的微粒大多小于0.3μm，其主要成分是碳及其吸附的有機(jī)物質(zhì)。特別是吸附物中有多種多環(huán)芳香烴，具有不同程度的致癌。濃煙越大越多，也表明其中的顆粒物越多，對官兵的心身健康造成傷害；另外隨著人們環(huán)保意識的增加，由此帶來的環(huán)保投訴和軍民糾紛也越來越多。

三、偽裝技術(shù)措施

柴油發(fā)電機(jī)在伴隨保障中產(chǎn)生的異常煙氣，首先要從機(jī)器自身的性能狀態(tài)進(jìn)行排查檢修維護(hù)，努力保持設(shè)備良好的技術(shù)狀態(tài)。但柴油發(fā)電機(jī)異常煙氣難以在持續(xù)保障期間判定并采取預(yù)先防范的措施進(jìn)行處理，進(jìn)而避免造成目標(biāo)的可見光暴露。同時高溫?zé)煔鈱χ苓吔?gòu)筑物和偽裝植被的熱輻射，直接放大了目標(biāo)的熱紅外暴露斑點(diǎn)，成為目標(biāo)暴露的主要征候。因此，必須采取有效措施加以防范，提高目標(biāo)的偽裝防護(hù)能力。軍環(huán)科技公司熱紅外偽裝消煙裝置主要性能指標(biāo)滿足一級偽裝等級相關(guān)要求，其中消除黑煙達(dá)到格林曼黑度<1級；消除藍(lán)色和白色霧氣達(dá)到目測無霧(>50m)；偽裝波段3~5μm 、8~14 μm,出煙口表面平均輻射溫度不高于背景平均輻射溫度2K；熱紅外暴露斑點(diǎn)小于1m；設(shè)備運(yùn)行不用水。能持續(xù)有效滿足工程偽裝防護(hù)的需要，安裝便捷，維護(hù)簡單，戰(zhàn)場適應(yīng)性強(qiáng)，是國防工程偽裝防護(hù)的優(yōu)先產(chǎn)品。

  （一）柴油發(fā)電站偽裝存在問題及主要原因：

地下工程柴油發(fā)電站暴露征候主要：一是電站排煙口排煙管熱紅外；二是電站啟動初期及運(yùn)行過程中排放的黑煙；三是電站運(yùn)行期間可能發(fā)生的藍(lán)煙、白煙。

其中問題二主要是因?yàn)椴裼痛嬖陔s質(zhì)、燃燒不充分造成，特別是戰(zhàn)備柴油黑煙略為嚴(yán)重，尤其在啟動初期黑煙濃度最大。目前軍環(huán)科技公司已有成熟的技術(shù)方案和產(chǎn)品可以解決，并且在多個隱蔽工程成功運(yùn)用。該公司獲得專利的針對柴油機(jī)黑煙處理的第三代（人工清理再生型）和第四代（自動再生免維護(hù)型）顆粒捕集器，具有黑煙處理效率＞95%，GB16297-1996規(guī)定之林格曼黑度一級以下，GB36886-2018不透光系數(shù)＜0.5m-1，運(yùn)行成本和維護(hù)成本基本為零，維護(hù)便捷，可反復(fù)使用，使用壽命與發(fā)電組壽命相當(dāng)。有些可利用附加貴金屬進(jìn)行氧化再生后反復(fù)持續(xù)使用，延長使用壽命。

問題三藍(lán)煙主要是因?yàn)闊龣C(jī)油，白煙主要是柴油不純，含水多，產(chǎn)生水汽后遇到冷空氣結(jié)露形成白霧。控制好柴油質(zhì)量，加裝高過濾精度的油水分離器，并按期保養(yǎng)，保持好機(jī)組性能質(zhì)量即可消除。

做好偽裝的關(guān)鍵重點(diǎn)和難點(diǎn)問題是問題一，柴油發(fā)電機(jī)排煙初始溫度可達(dá)500-600℃。熱紅外偽裝一般要求排煙口和周圍環(huán)境的輻射溫差不超過3℃。因此排煙口的熱紅外偽裝問題成了工程偽裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的技術(shù)方案兩種：

一）冷卻式偽裝技術(shù)

即消煙降溫機(jī)組，其使用大量水使其降溫消煙，有一定效果，但需要大量冷卻水，日常維護(hù)管理麻煩，特別是除垢除油污等，還容易因冷卻水溫度升高后排放造成水的熱紅外暴露（如圖7）。

圖7消煙降溫機(jī)組與排煙管連接示意圖

二）非冷卻式偽裝技術(shù)

即不需要對排出煙氣進(jìn)行降溫，采取一種氣層隔離技術(shù)，使得排出煙氣不與排煙管口外圍壁面接觸發(fā)生熱傳導(dǎo)，防止熱紅外偵察到排煙口。該技術(shù)不需要用水，日常維護(hù)也簡單如見圖8及圖9。

非冷卻式偽裝技術(shù)路徑目前主要有以冷體腔的偽裝型排氣口為代表的氣層隔離技術(shù)，該技術(shù)能取得一定效果，有效控制了排煙口與煙氣之間的熱傳導(dǎo)，在開闊地帶使用效果較好。但因?yàn)榕懦龊蟮臒煔馐冀K集聚在排煙口外周環(huán)境，外周環(huán)境仍然因排出煙氣的熱產(chǎn)生熱紅外暴露特征。

三）射流式熱紅外偽裝技術(shù)

該技術(shù)方案是軍環(huán)科技公司發(fā)明專利技術(shù)，是氣層隔離技術(shù)的另一個有效技術(shù)路徑，即通過一定氣流速度噴射，借助射流氣流形成一定氣流束的特點(diǎn)，在排煙管外周加遮蔽蓋的方式進(jìn)行偽裝，在一定氣流速度下，遮蔽蓋與排煙管之間也形成一定的附壁流進(jìn)一步隔離熱傳導(dǎo)，進(jìn)而進(jìn)一步強(qiáng)化熱紅外偽裝效果（如圖10）。通過高速氣流快速將高溫氣體吹散消融到大氣中，避免排出煙氣在外周環(huán)境長時間集聚而造成周圍環(huán)境溫度升高暴露目標(biāo)。通過加載綠聯(lián)凈化專利技術(shù)黑煙顆粒捕集器處理，有效解決黑煙、藍(lán)煙、白煙和熱紅外偽裝等問題。該技術(shù)在廣東某軍級地下指揮防護(hù)工程、團(tuán)級地下指揮防護(hù)工程技術(shù)改造中運(yùn)用實(shí)踐，取得良好效果。

圖10

該技術(shù)不受地形地貌和氣候條件制約，可廣泛應(yīng)用于我國全境各類工程的熱紅外偽裝處理，也可運(yùn)用到移動電站、機(jī)車、野戰(zhàn)炊事等。

總結(jié)：

對于地下柴油發(fā)電站來說，由于受多種原因所影響，柴油發(fā)動機(jī)在工作中會出現(xiàn)煙色異常是常見現(xiàn)象之一。對此我們不僅要加強(qiáng)重視，勤于觀察并分析煙色不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并據(jù)此采取相對應(yīng)的措施進(jìn)行處理，從而在切實(shí)做好綜合偽裝的同時，有效地保障柴油發(fā)動機(jī)良好的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能。同時，要采取有效防可見光偵察和防熱紅外偵察技術(shù)措施，扎實(shí)做好工程偽裝，提高工程生存防護(hù)能力。

     軍環(huán)科技公司提供柴油發(fā)電機(jī)熱紅外偽裝消煙裝置、消煙降溫余熱利用裝置、熱紅外偽裝機(jī)組、消霧熱紅外偽裝開式冷卻塔、熱紅外偽裝冷卻裝置、熱紅外偽裝消霧閉式冷卻塔、隱身移動電源、應(yīng)急給水處理器（車）、應(yīng)急排水處理器（車）等產(chǎn)品，承接柴油發(fā)電站消煙熱紅外偽裝技術(shù)改造、中央空調(diào)冷卻塔消霧熱紅外偽裝技術(shù)改造、工業(yè)余熱利用、余熱發(fā)電、廢氣發(fā)電、冷熱電聯(lián)供能源站建設(shè)、軍事環(huán)境保護(hù)及綠色能源拓展業(yè)務(wù) ，并代理優(yōu)質(zhì)二氧化硅氣凝膠、偽裝網(wǎng)、偽裝服、偽裝涂料、隱身吸波板材、屏蔽材料、給水排水處理等各種偽裝隱身產(chǎn)品，涵蓋滿足工程、裝備和軍事活動的各種偽裝隱身需求，努力為偽裝防護(hù)、軍事給水排水保障、軍事環(huán)境保護(hù)等提供一體化解決方案。  

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