鍋爐煙囪高度計算手冊

1、鍋爐煙囪高度計算手冊煙囪高度計算1簡介煙囪的作用有二：一是產生自生通風力（抽 力），克服煙、風道的流動阻力；二是把煙塵和 有害氣體引向高空，增大擴散半徑，避免局部污 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散布，因此對降低地面濃度 的作用是很明顯的。但不可忽視的是，建設過高 的煙囪對企業(yè)投資是一種負擔，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)調影響。因此 煙囪高度應設置在一個合理的范圍內才能達到 環(huán)境效益和經濟效益的相統(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:d=半nuToQV = Bcqv,g 27

2、3式中：Qv 煙氣實際流量，m3/sBc燃料消耗總量，kg/s;qv,g標準狀態(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：2Q 血pmax = neuHH( 7式中：Pmax 地面最大污染物濃 度，3mg/m3;Q 煙囪單位時間內排放的污染物，mg/s;u煙囪出口處的平均風速，m/s; He煙囪的有效高度，m;邁、勺擴散系數在垂直及橫向的標準差，m。煙

3、囪有效高度He計算式：He = Hs + ?H式中：Hs煙囪的幾何高度，m;?H煙囪的抬升高度，m。若設p為環(huán)境空氣質量標準規(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 prnax W p- p，則由地面最大濃度的公式得到 煙囪高度計算公式：2Qcz.Hsx- ?Hn eU p - p) c煙氣抬升高度？H按下列公式計算：當 Qh >21000kW，且？T >35K 時：城市和丘陵的煙氣抬升高度：?H = 1.303Qh1/3 Hs2/3 /u平原和農村的煙氣抬升高度：?H = 1.427Qh"3 Hs2/3 /u當 2100W Qh <21000kW，且

4、？T >35K 時：城市和丘陵的煙氣抬升高度：?H = 0.292Qh3/5 Hs2/5 /u平原和農村的煙氣抬升高度：?H = 0.332QH 3/5 Hs2/5 /u當 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速， m/s； u0 煙囪出口處的實際煙速， m/s； d 煙囪的出口內徑，：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：To 煙囪出口處煙氣溫度，K，可用煙囪 入口

5、處煙氣溫度按-5 C /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 電廠所在地附近的氣象臺、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/T 0式中：P 大氣壓，一般取1013.25hPa；煙氣出口處環(huán)境風速uu = Uio（10）m式中：u煙氣出口處的風速，m/s;U10 地面10m 高度處的平均風 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高度處的風速平均值， 當 u10 < 2 m/s 時，取 u10=2m/s；m 風速切邊指數 ，取值范圍常為 0.150.25。2.3按環(huán)保要求確定

6、煙囪高度的設計過程中應注 意的問題：1）上述計算方法是以中性或近中性大氣條 件下的錐型擴散為基礎的，實際上還存在其它類 型的擴散，例如波型擴散、扇型擴散、漫煙型擴 散、屋脊型擴散和封閉型擴散等。在逆溫較強的 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果影 響很大，所以應選用抬升公式的應用條件與設計 條件相近的抬升公式。否則，可能產生較大的誤 差。3) 為防止出現煙流下洗、下沉現象，要求煙囪出口煙氣流速不小于出口處風速的1.5倍,且出口煙氣流速在 2030m/s之間，煙溫大于 100C。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

7、排放標準或行業(yè)標準中根據具體情況所規(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計原則是煙囪的高度應使所產生的抽力 能夠克服煙囪阻力及煙囪出口煙氣動能并留有 20 %余量。且在大氣溫度 25 C，無風條件下， 任何一點負壓不小于20Pa。(1) 煙囪抽力273273、h = Hs Xg X( p X- p 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/Nm 3;Tk環(huán)境空氣溫度，K;p 煙氣密度，kg/Nm3;Ti 入口煙氣溫度，(2) 煙囪出口煙氣動能hi273XTouo2hi = Xp(3) 煙囪總摩擦阻力he煙囪總摩擦阻力損失包括直

8、管摩擦阻力損失和 彎頭等局部摩擦阻力損失。 zHs u2 he =入(亍)石X p de 2式中：he直管摩擦阻力損失，Pa;摩擦系數，磚煙囪和混凝土煙囪取0.05;Hde煙囪當量直徑，de = d + - X i; i煙囪平均坡度，般取0.02Ue-de下的煙氣流速，Ue =； nXdP-(P + P )/2。P入口煙氣密度，kg/m3， p -P X 273/T1;P出口煙氣密度，kg/m3， p -PS X 273/T 0。富余抽力?h需滿足：?h = h - h1 - h2 > 20Pa。3案例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

9、度為418K,煙 氣密度1.34 kg/Nm3,大氣溫度為293K，大氣密 度1.29 kg/Nm3。這一地區(qū)的 SO2本底濃度為 0.05mg/m3，設 氐/勺=0.5 ,地面平 均風速 uio=3m/s,穩(wěn)定度參數m=0.25,試按環(huán)境質量 標準(GB3095-1996)的二級標準來設計煙囪 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：?TQh = 0.35PQv T°418- 293=0.35 X1013.25 X265 X'418 =2.810 X104kW > 2100kW煙囪出口處平均風速為：u = Uio(Hs)m = 3(Hs)0.2

10、5 = 1.687Hs0.2510 10?H =1 21.303Qh3Hs3u該廠位于城市及近郊區(qū)，則煙氣抬升高度 為：1.303 X281001/3 XHs2/31.687Hs0.25 =23.48Hs5/12環(huán)境質量標準的二級標準限制為0.06mg/m3(年均)，將各參數值帶入以下公式計算:Hsn eUp -pb)勺?HHs/2 X80 X10-33.142 X2.718 X1.687Hs0.25 X(0.06 - 0.05) X10-6-23.48Hs5/12得：Hs9/8 + 23.48Hs13/24 > 745.18用牛頓切線法迭代：Hs1=160, Hs2=182.6,Hs3

11、=182.7取 Hs=183m。(2) 煙囪內徑的計算煙囪出口煙氣流速不應該低于該高度處平 均風速的1.5倍，即：U0 > 1.5 X1.687Hs0.25 = 1.5 X 1.687 X1830-25 = 9.31m/s ;為保證煙氣順利抬升，出口流速應在2030m/so 取Uv=20m/s,則有D < V4Qv = V 4 X265= 4.1mnu 3.142 X20則實際直徑可取為4.0m。煙囪出口處煙氣流速為：4 XQv 4 X 265 Uo =2 = -r = 21m/sn X d2 n X42綜合(1)( 2),該廠煙囪應設計為高度183m,內徑4.0mo(3) 校核煙氣抽力煙囪抽力計算：h = Hs Xg X(273psX9.8 X (1.292731.34 X、) = 604Pa4237=183273F273X，煙囪總摩擦阻力計算：Hs u2 he =入（?。┝?Xp =de 2 =0.05 X (183 十 5.83) X 9.922十 2 X0.87 = 70PaHde=d+2 Xi = 4+183 X0.°2