锅炉烟囱高度计算手册

简介

烟囱高度计算烟囱的作用有二：一是产生自生通风力〔抽力，抑制烟、风道的流淌阻力；二是把烟理的范围内才能到达环境效益和经济效益的相统一。烟囱高度计算烟囱出口直径计算烟囱出口直径计算公式：

4QVd=√πuVQV式中：QV——烟气实际流量，m3/sBc——燃料消耗总量，kg/s；

=Bc

qv,g

0×T0273qv,g——标准状态下的烟气流量，Nm3/kg；u0——烟囱出口处的烟气流速，m/s；T0——烟囱出口处的烟气温度，K。按环保要求计算的烟囱高度下面介绍按污染物地面最大浓度来确定烟囱高度的计算方法面最大浓度不超过《环境空气质量标准》规定的浓度限值来确定烟囱高度。地面最大浓度的公式：ρmax=

2Q σz( )z2πeuHe σy式中：ρmax——地面最大污染物浓度，mg/m3；Q——烟囱单位时间内排放的污染物，mg/s；u——烟囱出口处的平均风速，m/s；He——烟囱的有效高度，m；σz、σy——集中系数在垂直及横向的标准差，m。烟囱有效高度He计算式：

He=Hs+∆H式中：Hs——烟囱的几何高度，m；∆H——烟囱的抬上升度，m。ρ0ρb保证ρmax≤ρ0ρb，则由地面最大浓度的公式得到烟囱高度计算公式：H ≥√ 2Q ×σz−∆Hs πeu(ρ0−ρb) σy烟气抬上升度∆H按以下公式计算：当QH≥21000kW，且∆T≥35K时：城市和丘陵的烟气抬上升度：∆H=1.303QH1/3Hs2/3/u平原和农村的烟气抬上升度：∆H=1.427QH1/3Hs2/3/u2100≤QH<21000kW，且∆T≥35K时：城市和丘陵的烟气抬上升度：∆H=0.292QH3/5Hs2/5/u平原和农村的烟气抬上升度：∆H=0.332QH3/5Hs2/5/u当QH<2100kW，或∆T<35K时：∆H=2(1.5u0d+0.01QH)/u式中：∆T——烟囱出口的烟气温度与环境温度之差，K；QH——烟气的热释放率，kW；u——烟囱出口处的平均风速，m/s；u0——烟囱出口处的实际烟速，m/s；d——烟囱的出口内径，ｍ。其中，烟囱出口处烟气温度与环境温度之差∆T∆T=T0−Tk式中：T0——烟囱出口处烟气温度，K，可用烟囱入口处烟气温度按-5℃/100m递减率换算所得值；Tk——烟囱出口处环境平均温度，K，可用电厂所在地四周的气象台、站定时观测最近5a地面平均气温代替。烟气热释放率QHQH=0.35PQV∆T/T0式中：P——大气压，一般取1013.25hPa；烟气出口处环境风速uu=u10(式中：u——烟气出口处的风速，m/s；

Hs)m10u10——地面10m高度处的平均风速，m/s，承受电厂所在地最近的气象台、站5a10m高度处的风速平均值，当u10<2m/s时，取u10=2m/s；m——风速切边指数0.15~0.25。按环保要求确定烟囱高度的设计过程中应留意的问题：上述计算方法是以中性或近中性大气条件下的锥型集中为根底的，实际上还存在其它类型的集中，例如波型集中、扇型集中、漫烟型集中、屋脊型集中和封闭型集中等。在逆温较强的地区，需要用封闭型或熏烟型模式校核。烟流抬上升度对烟囱高度的计算结果影响很大，所以应选用抬升公式的应用条件与设计条件相近的抬升公式。否则，可能产生较大的误差。为防止消灭烟流下洗、下沉现象，要求烟囱出口烟气流速不小于出口处风速的1.520~30m/s100℃。烟囱几何高度不小于附属建筑物高度的２倍。烟囱几何高度不得低于《大气污染物综合排放标准》或行业标准中依据具体状况所规定的烟囱高度最低限值。按抽力要求校核烟囱高度设计原则是烟囱的高度应使所产生的抽力能够抑制烟囱阻力及烟囱出口烟气动能并留2025℃，无风条件下，任何一点负压不小于20Pa。烟囱抽力式中：h——烟囱抽力，Pa；

h=Hs

×g×(ρk

×273−ρTk s

×273〕T1Hs——烟囱高度，m；g——9.8m/s2；ρk——空气密度，kg/Nm3；ρs——烟气密度，kg/Nm3；烟囱出口烟气动能h1烟囱总摩擦阻力he

h =u02×ρ1 2 s

×273T0烟囱总摩擦阻力损失包括直管摩擦阻力损失和弯头等局部摩擦阻力损失。Hs u2he=λ(d) e×ρee 2式中：he——直管摩擦阻力损失，Pa；λ——摩擦系数，砖烟囱和混凝土烟囱取0.05；2de——烟囱当量直径，dedHi；i——0.022π×d2ue——de下的烟气流速，ue=4×QV；π×d2eρe——(ρ0ρ1)/2。ρ1——入口烟气密度，kg/m3，ρ1=ρs×273/T1；ρ0——出口烟气密度，kg/m3，ρ0=ρs×273/T0。充裕抽力∆h需满足：∆h=hh1h2>20Pa。3案例O2排放量为80g/2653423418，1.34kg/Nm3293K1.29kg/Nm3SO2本底浓度为0.05mg/m3，设σz/σy=0.5，地面平均风速u10=3m/s，稳定度参数m=0.25，试按《环境〔GB3095-1996〕的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径，并校核。烟囱高度的计算热释放率QH为：∆T 418−293TQH=0.35PQVT0

=0.35×1013.25×265×

418

=2.810×104kW>2100kW烟囱出口处平均风速为：u=u (Hs)m=3(Hs)0.25=1.687H0.251010 10 s该厂位于城市及近郊区，则烟气抬上升度为：1.303Q

1H2

2/3∆H=

H3 s3u

s0.25

=23.48Hs5/12=0.06mg/m3(年均=H≥√ 2Q ∙σz−∆Hs πeu(ρ0−ρb) σy2×80×10−3sHs≥√3.142×2.718×1.687H0.25×(0.06−0.05)×10−6×0.5−23.48Hs5/12s得：Hs9/823.48Hs13/24≥745.18用牛顿切线法迭代：Hs1=160，Hs2=182.6，Hs3=182.7Hs=183m。烟囱内径的计算烟囱出口烟气流速不应当低于该高度处平均风速的1.5倍，u0≥1.5×1.687Hs0.25=1.5×1.687×1830.25=9.31m/s；为保证烟气顺当抬升，出口流速应在20~30m/s。取uv=20m/s，则有04QV0

√ 4×265D≤√πu =4.0m。烟囱出口处烟气流速为：

3.142×20=4.1mu =4×Qv=4×265=21m/s0 π×d2 π×42综合12，该厂烟囱应设计为高度183，内径4.0。校核烟气抽力烟囱抽力计算：h=Hs

×g×(ρk

×273−ρTk s

×273)=183×9.8×(1.29×273−1.34×273)=604PaT1 293 423烟囱总摩擦阻力计算：Hs u2he=λ(d) e×ρe==0.05×〔183÷5.83〕×9.922÷2×0.87=70Pae 2Hde=d+2×i=4+183×0.02÷2=5.83m