鍋爐煙囪高度計算手冊

簡介

煙囪高度計算煙囪的作用有二：一是產(chǎn)生自生通風(fēng)力〔抽力，抑制煙、風(fēng)道的流淌阻力；二是把煙理的范圍內(nèi)才能到達環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的相統(tǒng)一。煙囪高度計算煙囪出口直徑計算煙囪出口直徑計算公式：

4QVd=√πuVQV式中：QV——煙氣實際流量，m3/sBc——燃料消耗總量，kg/s；

=Bc

qv,g

0×T0273qv,g——標準狀態(tài)下的煙氣流量，Nm3/kg；u0——煙囪出口處的煙氣流速，m/s；T0——煙囪出口處的煙氣溫度，K。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面最大濃度不超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的濃度限值來確定煙囪高度。地面最大濃度的公式：ρmax=

2Q σz( )z2πeuHe σy式中：ρmax——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；σz、σy——集中系數(shù)在垂直及橫向的標準差，m。煙囪有效高度He計算式：

He=Hs+?H式中：Hs——煙囪的幾何高度，m；?H——煙囪的抬上升度，m。ρ0ρb保證ρmax≤ρ0ρb，則由地面最大濃度的公式得到煙囪高度計算公式：H ≥√ 2Q ×σz??Hs πeu(ρ0?ρb) σy煙氣抬上升度?H按以下公式計算：當(dāng)QH≥21000kW，且?T≥35K時：城市和丘陵的煙氣抬上升度：?H=1.303QH1/3Hs2/3/u平原和農(nóng)村的煙氣抬上升度：?H=1.427QH1/3Hs2/3/u2100≤QH<21000kW，且?T≥35K時：城市和丘陵的煙氣抬上升度：?H=0.292QH3/5Hs2/5/u平原和農(nóng)村的煙氣抬上升度：?H=0.332QH3/5Hs2/5/u當(dāng)QH<2100kW，或?T<35K時：?H=2(1.5u0d+0.01QH)/u式中：?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，m/s；u0——煙囪出口處的實際煙速，m/s；d——煙囪的出口內(nèi)徑，ｍ。其中，煙囪出口處煙氣溫度與環(huán)境溫度之差?T?T=T0?Tk式中：T0——煙囪出口處煙氣溫度，K，可用煙囪入口處煙氣溫度按-5℃/100m遞減率換算所得值；Tk——煙囪出口處環(huán)境平均溫度，K，可用電廠所在地四周的氣象臺、站定時觀測最近5a地面平均氣溫代替。煙氣熱釋放率QHQH=0.35PQV?T/T0式中：P——大氣壓，一般取1013.25hPa；煙氣出口處環(huán)境風(fēng)速uu=u10(式中：u——煙氣出口處的風(fēng)速，m/s；

Hs)m10u10——地面10m高度處的平均風(fēng)速，m/s，承受電廠所在地最近的氣象臺、站5a10m高度處的風(fēng)速平均值，當(dāng)u10<2m/s時，取u10=2m/s；m——風(fēng)速切邊指數(shù)0.15~0.25。按環(huán)保要求確定煙囪高度的設(shè)計過程中應(yīng)留意的問題：上述計算方法是以中性或近中性大氣條件下的錐型集中為根底的，實際上還存在其它類型的集中，例如波型集中、扇型集中、漫煙型集中、屋脊型集中和封閉型集中等。在逆溫較強的地區(qū)，需要用封閉型或熏煙型模式校核。煙流抬上升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。為防止消滅煙流下洗、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1.520~30m/s100℃。煙囪幾何高度不小于附屬建筑物高度的２倍。煙囪幾何高度不得低于《大氣污染物綜合排放標準》或行業(yè)標準中依據(jù)具體狀況所規(guī)定的煙囪高度最低限值。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)生的抽力能夠抑制煙囪阻力及煙囪出口煙氣動能并留2025℃，無風(fēng)條件下，任何一點負壓不小于20Pa。煙囪抽力式中：h——煙囪抽力，Pa；

h=Hs

×g×(ρk

×273?ρTk s

×273〕T1Hs——煙囪高度，m；g——9.8m/s2；ρk——空氣密度，kg/Nm3；ρs——煙氣密度，kg/Nm3；煙囪出口煙氣動能h1煙囪總摩擦阻力he

h =u02×ρ1 2 s

×273T0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 u2he=λ(d) e×ρee 2式中：he——直管摩擦阻力損失，Pa；λ——摩擦系數(shù)，磚煙囪和混凝土煙囪取0.05；2de——煙囪當(dāng)量直徑，dedHi；i——0.022π×d2ue——de下的煙氣流速，ue=4×QV；π×d2eρe——(ρ0ρ1)/2。ρ1——入口煙氣密度，kg/m3，ρ1=ρs×273/T1；ρ0——出口煙氣密度，kg/m3，ρ0=ρs×273/T0。充裕抽力?h需滿足：?h=hh1h2>20Pa。3案例O2排放量為80g/2653423418，1.34kg/Nm3293K1.29kg/Nm3SO2本底濃度為0.05mg/m3，設(shè)σz/σy=0.5，地面平均風(fēng)速u10=3m/s，穩(wěn)定度參數(shù)m=0.25，試按《環(huán)境〔GB3095-1996〕的二級標準來設(shè)計煙囪的高度和出口直徑，并校核。煙囪高度的計算熱釋放率QH為：?T 418?293TQH=0.35PQVT0

=0.35×1013.25×265×

418

=2.810×104kW>2100kW煙囪出口處平均風(fēng)速為：u=u (Hs)m=3(Hs)0.25=1.687H0.251010 10 s該廠位于城市及近郊區(qū)，則煙氣抬上升度為：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用牛頓切線法迭代：Hs1=160，Hs2=182.6，Hs3=182.7Hs=183m。煙囪內(nèi)徑的計算煙囪出口煙氣流速不應(yīng)當(dāng)?shù)陀谠摳叨忍幤骄L(fēng)速的1.5倍，u0≥1.5×1.687Hs0.25=1.5×1.687×1830.25=9.31m/s；為保證煙氣順當(dāng)抬升，出口流速應(yīng)在20~30m/s。取uv=20m/s，則有04QV0

√ 4×265D≤√πu =4.0m。煙囪出口處煙氣流速為：

3.142×20=4.1mu =4×Qv=4×265=21m/s0 π×d2 π×42綜合12，該廠煙囪應(yīng)設(shè)計為高度183，內(nèi)徑4.0。校核煙氣抽力煙囪抽力計算：h=Hs

×g×(ρk

×273?ρTk s

×273)=183×9.8×(1.29×273?1.34×273)=604PaT1 293 423煙囪總摩擦阻力計算：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