柴油發(fā)電機黑、白和藍煙及熱紅外輻射的偽裝

柴油發(fā)電機黑、白和藍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)電機因各種原因經常會產生有黑煙、白煙或者藍煙，直接排放容易暴露工程目標，同時高溫煙氣產生的熱輻射也是直接暴露工程目標的主要征候。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)科技公司多項專利生產的高科技產品，能有效防范化解排煙和熱紅外偽裝的困擾，助力國防工程加強綜合偽裝，提高其戰(zhàn)術技術性能。

一、故障現(xiàn)象 

柴油發(fā)電機正常工作時，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，是燃燒室內燃料燃燒不完全的表現(xiàn)。由于柴油發(fā)動機是非均質燃燒，燃燒室內各區(qū)域的化學反應條件是不一致的，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。柴油是復雜的碳氫化合物，噴入燃燒室內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，并產生未燃烴、不完全氧化產物和黑煙。

2、冒白煙

這是柴油發(fā)電機廢氣中水或燃油蒸汽的特征。此時柴油發(fā)電機排出的廢氣呈白色霧狀，并伴隨著柴油發(fā)電機功率下降和轉速不穩(wěn)。燃油系統(tǒng)在柴油發(fā)動機上部件位置如圖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物（如含氧碳氫），除水蒸氣外，它們也都屬于微粒范疇。柴油發(fā)動機在剛起動時或冷機狀態(tài)時，排氣管冒白煙，是因為柴油發(fā)動機氣缸內溫度低油氣蒸發(fā)而形成，冬季尤為明顯。柴油發(fā)動機在寒冷天氣運行時，柴油發(fā)動機溫度低，排氣管溫度也低，有水蒸氣排氣凝結成水氣形成白色排煙，是正?，F(xiàn)象。若當柴油發(fā)動機溫度正常，排氣管溫度也正常時，仍然排出白色煙霧，說明柴油發(fā)動機工作不正常，可判斷為柴油發(fā)動機故障。

3、冒藍煙

此時柴油發(fā)電機排出的廢氣呈藍色霧狀，并伴有嗆人的煙味和柴油發(fā)電機機油消耗增加。排氣冒藍煙，一般情況下是柴油發(fā)動機使用日久，慢慢開始燒機油引起的，隨著藍色煙霧的加重，燒機油越來越多，就應考慮維修柴油發(fā)動機了。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)動機會冒淺藍色煙。

二、后果危害

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

、機油消耗增加、污染排放物增加、使設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注，戰(zhàn)時容易直接被敵方鎖定目標位置（如圖8）。普通大眾也經常有意無意利用自媒體散布特殊位置產生濃煙的照片從而易被別有用心的敵特情報分子收集關注。也經常被誤以為山火而呼救假山火、報假警造成忙亂。

2、加大高溫煙氣熱紅外暴露

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。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物質。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、偽裝技術措施

柴油發(fā)電機在伴隨保障中產生的異常煙氣，首先要從機器自身的性能狀態(tài)進行排查檢修維護，努力保持設備良好的技術狀態(tài)。但柴油發(fā)電機異常煙氣難以在持續(xù)保障期間判定并采取預先防范的措施進行處理，進而避免造成目標的可見光暴露。同時高溫煙氣對周邊建構筑物和偽裝植被的熱輻射，直接放大了目標的熱紅外暴露斑點，成為目標暴露的主要征候。因此，必須采取有效措施加以防范，提高目標的偽裝防護能力。軍環(huán)科技公司熱紅外偽裝消煙裝置主要性能指標滿足一級偽裝等級相關要求，其中消除黑煙達到格林曼黑度<1級；消除藍色和白色霧氣達到目測無霧(>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；熱紅外暴露斑點小于1m；設備運行不用水。能持續(xù)有效滿足工程偽裝防護的需要，安裝便捷，維護簡單，戰(zhàn)場適應性強，是國防工程偽裝防護的優(yōu)先產品。

  （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行過程中排放的黑煙；三是電站運行期間可能發(fā)生的藍煙、白煙。

其中問題二主要是因為柴油存在雜質、燃燒不充分造成，特別是戰(zhàn)備柴油黑煙略為嚴重，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方案和產品可以解決，并且在多個隱蔽工程成功運用。該公司獲得專利的針對柴油機黑煙處理的第三代（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＜0.5m-1，運行成本和維護成本基本為零，維護便捷，可反復使用，使用壽命與發(fā)電組壽命相當。有些可利用附加貴金屬進行氧化再生后反復持續(xù)使用，延長使用壽命。

問題三藍煙主要是因為燒機油，白煙主要是柴油不純，含水多，產生水汽后遇到冷空氣結露形成白霧?？刂坪貌裼唾|量，加裝高過濾精度的油水分離器，并按期保養(yǎng)，保持好機組性能質量即可消除。

做好偽裝的關鍵重點和難點問題是問題一，柴油發(fā)電機排煙初始溫度可達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和難點。目前應用較多的技術方案兩種：

一）冷卻式偽裝技術

即消煙降溫機組，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消煙降溫機組與排煙管連接示意圖

二）非冷卻式偽裝技術

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

非冷卻式偽裝技術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，該技術能取得一定效果，有效控制了排煙口與煙氣之間的熱傳導，在開闊地帶使用效果較好。但因為排出后的煙氣始終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生熱紅外暴露特征。

三）射流式熱紅外偽裝技術

該技術方案是軍環(huán)科技公司發(fā)明專利技術，是氣層隔離技術的另一個有效技術路徑，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，在排煙管外周加遮蔽蓋的方式進行偽裝，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一步隔離熱傳導，進而進一步強化熱紅外偽裝效果（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。通過加載綠聯(lián)凈化專利技術黑煙顆粒捕集器處理，有效解決黑煙、藍煙、白煙和熱紅外偽裝等問題。該技術在廣東某軍級地下指揮防護工程、團級地下指揮防護工程技術改造中運用實踐，取得良好效果。

圖10

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

總結：

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重視，勤于觀察并分析煙色不正常現(xiàn)象產生的原因，并據此采取相對應的措施進行處理，從而在切實做好綜合偽裝的同時，有效地保障柴油發(fā)動機良好的戰(zhàn)術技術性能。同時，要采取有效防可見光偵察和防熱紅外偵察技術措施，扎實做好工程偽裝，提高工程生存防護能力。

     軍環(huán)科技公司提供柴油發(fā)電機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、應急給水處理器（車）、應急排水處理器（車）等產品，承接柴油發(fā)電站消煙熱紅外偽裝技術改造、中央空調冷卻塔消霧熱紅外偽裝技術改造、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、軍事環(huán)境保護及綠色能源拓展業(yè)務 ，并代理優(yōu)質二氧化硅氣凝膠、偽裝網、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、軍事給水排水保障、軍事環(huán)境保護等提供一體化解決方案。  

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