鍋爐煙囪高度計算手冊

1、煙囪高度計算1簡介煙囪的作用有二：一是產(chǎn)生自生通風(fēng)力抽力，克服煙、風(fēng)道的流動阻力；二是把煙塵和有害氣體引向高空， 增大擴(kuò)散半徑，防止局部污染過重。 高煙囪排放可使污染物在垂直 方向及水平方向在更大范圍內(nèi)散布，因此對降低地面濃度的作用是很明顯的。但不可無視的是，建設(shè)過高的煙囪對企業(yè)投資是一種負(fù)擔(dān)，因為煙囪的造價大體上與煙囪高度的平方成正比，況且過高的煙囪對周邊的景觀環(huán)境也會造成不協(xié)調(diào)影響。因此煙囪高度應(yīng)設(shè)置在一個合理的范圍內(nèi)才能到達(dá)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的相統(tǒng)一。2煙囪高度計算2.1煙囪出口直徑計算煙囪出口直徑計算公式:nu小ToQV = Bcqv,g X273式中：Qv 煙氣實(shí)際流量，m3/sBc

2、 燃料消耗總量，kg/s;qv,g標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，Nm3/kg ;uo 煙囪出口處的煙氣流速，m/s;To 煙囪出口處的煙氣溫度，K。2.2按環(huán)保要求計算的煙囪高度下面介紹按污染物地面最大濃度來確定煙囪高度的計算方法。該法是按保證污染物的地面最大濃度不超過環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值來確定煙囪高度。地面最大濃度的公式：2QozPmaxn euH( J式中：Pmax地面最大污染物濃度，mg/m3 ；Q煙囪單位時間內(nèi)排放的污染物，mg/s;u煙囪出口處的平均風(fēng)速，m/s;He煙囪的有效高度，m;o、o擴(kuò)散系數(shù)在垂直及橫向的標(biāo)準(zhǔn)差，m。He = Hs + ?H m;m。煙囪有效高度He計算式

3、:式中：Hs煙囪的幾何高度,?H 煙囪的抬升高度,假設(shè)設(shè)p0為環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的某污染物的濃度限值，p為其環(huán)境原有濃度,按保證Qmax W P -Pb，則由地面最大濃度的公式得到煙囪咼度計算公式：城市和丘陵的煙氣抬升高度：?H =1.303Q H1/3Hs2/3/u平原和農(nóng)村的煙氣抬升高度：?H =1.427Q H1/3Hs2/3/u<21000kW，且？T >35K 時：城市和丘陵的煙氣抬升高度：?H =0.292Qh3/5Hs2/5/u平原和農(nóng)村的煙氣抬升高度：?H =0.332Qh3/5Hs2/5/u煙氣抬升高度？H按以下公式計算：當(dāng) Qh >21000kW，且？T

4、 >35K 時:當(dāng) 2100W QhHsn eU P - P）X-Z- ?H°y當(dāng)Qh式中:<2100kW，或？T < 35K 時：?H = 2(1.5u 0d + 0.01Qh)/u?T 煙囪出口的煙氣溫度與環(huán)境溫度之差，K;Qh煙氣的熱釋放率，kW ;u 煙囪出口處的平均風(fēng)速，-煙囪出口處的實(shí)際煙速，煙囪的出口內(nèi)徑，m。uod m/s;m/s;其中，?T煙囪出口處煙氣溫度與環(huán)境溫度之差?T = To - Tk-5C /100m遞減率換算所式中：To煙囪出口處煙氣溫度，K，可用煙囪入口處煙氣溫度按得值；Tk 煙囪出口處環(huán)境平均溫度，K，可用電廠所在地附近的氣象臺、

5、站定時觀測最近5a地面平均氣溫代替。煙氣熱釋放率Qhu = U10（10）mm/s;Qh = 0.35PQv?T/T 0 式中：P大氣壓，一般取 1013.25hPa； 煙氣出口處環(huán)境風(fēng)速 u式中：u煙氣出口處的風(fēng)速，U10地面10m高度處的平均風(fēng)速，m/s，采用電廠所在地最近的氣象臺、站最近5a觀測的距地面10m高度處的風(fēng)速平均值，當(dāng) up < 2m/s時，取ue=2m/s；m 風(fēng)速切邊指數(shù)，取值范圍常為 0.150.25。2.3按環(huán)保要求確定煙囪高度的設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題：1上述計算方法是以中性或近中性大氣條件下的錐型擴(kuò)散為基礎(chǔ)的，實(shí)際上還存在其 它類型的擴(kuò)散，例如波型擴(kuò)散、扇型擴(kuò)

6、散、漫煙型擴(kuò)散、屋脊型擴(kuò)散和封閉型擴(kuò)散等。在逆 溫較強(qiáng)的地區(qū)，需要用封閉型或熏煙型模式校核。2煙流抬升高度對煙囪高度的計算結(jié)果影響很大，所以應(yīng)選用抬升公式的應(yīng)用條件與 設(shè)計條件相近的抬升公式。否則，可能產(chǎn)生較大的誤差。1.53為防止出現(xiàn)煙流下洗、下沉現(xiàn)象，要求煙囪出口煙氣流速不小于出口處風(fēng)速的倍，且出口煙氣流速在 2030m/s之間，煙溫大于100 C。4煙囪幾何高度不小于從屬建筑物高度的2倍。煙囪幾何高度不得低于大氣污染物 綜合排放標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)具體情況所規(guī)定的煙囪高度最低限值。2.4按抽力要求校核煙囪高度設(shè)計原則是煙囪的高度應(yīng)使所產(chǎn)生的抽力能夠克服煙囪阻力及煙囪出口煙氣動能并留 有2

7、0%余量。且在大氣溫度 25C，無風(fēng)條件下，任何一點(diǎn)負(fù)壓不小于20Pa。1煙囪抽力273273h = Hs X g X ( p X - ps X)IkTi式中：h煙囪抽力，Pa;Hs煙囪高度，m；g9.8 m/s2 ;p 空氣密度，kg/Nm3;Tk 環(huán)境空氣溫度，K ;p煙氣密度，kg/Nm 3; T1 入口煙氣溫度，K。2煙囪出口煙氣動能 h1U02273h1 =X ps X2T03煙囪總摩擦阻力 he煙囪總摩擦阻力損失包括直管摩擦阻力損失和彎頭等局部摩擦阻力損失。Hs u!he = X() X p式中：he 直管摩擦阻力損失，Pa;X摩擦系數(shù)，磚煙囪和混凝土煙囪取0.05;Hde煙囪當(dāng)量

8、直徑，de = d + - X i;煙囪平均坡度，一般取0.02Uede下的煙氣流速,4XQv Ue= nXd ;p(p + p1)/2。p入口煙氣密度，kg/m3, P1 = p X 273/T 1;p出口煙氣密度，kg/m3, p = p X 273/T 0。充裕抽力？h需滿足：?h = h - h1 - h2 > 20Pa。3案例SO2本底濃試按環(huán)境SO2排放量為80g/s,煙氣流量為265m3/s,入口煙氣溫度423K，出口煙氣溫度為418K , 煙氣密度1.34 kg/Nm3，大氣溫度為 293K，大氣密度 1.29 kg/Nm 3。這一地區(qū)的 度為0.05mg/m3,設(shè)血/勾

9、=0.5，地面平均風(fēng)速 U10=3m/s，穩(wěn)定度參數(shù) m=0.25 , 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996的二級標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計煙囪的高度和出口直徑，并校核。1煙囪高度的計算熱釋放率Qh為：?T418 - 29342100kWQh = 0.35PQV = 0.35 X 1013.25 X 265 X= 2.810 X 104kW >T°418煙囪出口處平均風(fēng)速為：尸吒誥宀誥嚴(yán)"68”0.25該廠位于城市及近郊區(qū)，則煙氣抬升高度為：1 21.303QH3Hs31.303 X28100 1/3 X Hs2/35/12?H =H - = 23.48H s5/121.687H s0.2

10、5s環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級標(biāo)準(zhǔn)限制為 0.06mg/m3（年均）, 將各參數(shù)值帶入以下公式計算:Hs) n eu p - Pb)oz 亠-?H°y2 X 80 X10-3Hs »”3.142 X 2.718 X 1.687Hs°.25 X (0.06 - 0.05) X 10-6X 0.5 -23.48H s5/12得: Hs9/8 + 23.48Hs13/24 > 745.18用牛頓切線法迭代：Hs1=160, Hs2=182.6 , Hs-=182.7取 Hs=183m。2煙囪內(nèi)徑的計算煙囪出口煙氣流速不應(yīng)該低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍，即: Uo >

11、; 1.5 X 1.687Hs°.25 = 1.5 X 1.687 X 183 0.25 = 9.31m/s為保證煙氣順利抬升，出口流速應(yīng)在2030m/s。取uv=20m/s ,則有4Qv / 4 X 265D < V = = 4.1mnu 3.142 X 20則實(shí)際直徑可取為 4.0m。 煙囪出口處煙氣流速為：4 X Qv4 X 265u0 =2 =2 = 21m/sn Xd2 n X 42綜合1 2，該廠煙囪應(yīng)設(shè)計為高度 183m，內(nèi)徑4.0m。3校核煙氣抽力煙囪抽力計算：273273273h=Hs X g X ( P X- P X)=183 X98 X(129X莎1.34273X 423) = 604Pa煙囪總摩擦阻力計算：Hs u2he =入(一)一 Xpe = 0.05 X (183 - 5.83 ) X 9.922 - 2 X 0.87 = 70Pa de 2Hde=d