鍋爐煙囪高度計(jì)算手冊(cè)

1、煙囪高度計(jì)算1簡(jiǎn)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(dòng)阻力；二是把煙塵和有害氣體引向高空，增大擴(kuò)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(nèi)散布，因此對(duì)降低地面濃度的作用是很明顯的。但不可忽視的是，建設(shè)過高的煙囪對(duì)企業(yè)投資是一種負(fù)擔(dān)，因?yàn)闊焽璧脑靸r(jià)大體上與煙囪高度的平方成正比，況且過高的煙囪對(duì)周邊的景觀環(huán)境也會(huì)造成不協(xié)調(diào)影響。因此煙囪高度應(yīng)設(shè)置在一個(gè)合理的范圍內(nèi)才能達(dá)到環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的相統(tǒng)一。2煙囪高度計(jì)算2.1煙囪出口直徑計(jì)算煙囪出口直徑計(jì)算公式：式中：QV煙氣實(shí)際流量，m3/sBc燃料消耗總量，kg/s；qvg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣

2、流量，Nm3/kg；%煙囪出口處的煙氣流速，m/s；T0煙囪出口處的煙氣溫度，K。2.2按環(huán)保要求計(jì)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(jì)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：式中：Pmax地面最大污染物濃度，mg/m3；Q煙囪單位時(shí)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；eaz、與擴(kuò)散系數(shù)在垂直及橫向的標(biāo)準(zhǔn)差，m。煙囪有效高度He計(jì)算式：eH=H+AHes式中：Hs煙囪的幾何高度，m；AH煙囪的抬升高度，m。若設(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

3、值,pb為其環(huán)境原有濃度，按保證Pmax<P0-Pb，則由地面最大濃度的公式得到煙囪高度計(jì)算公式：煙氣抬升高度AH按下列公式計(jì)算：當(dāng)Qu>21000kW，且AT>35K時(shí)：H城市和丘陵的煙氣抬升高度：AH=1.303QH1/3Hs2/3/u平原和農(nóng)村的煙氣抬升高度：AH=1.427QH1/3Hs2/3/uAH=0.292QH3/5Hs2/5/uAH=0.332QH3/5Hs2/5/u當(dāng)2100<Qh<21000kW，且AT>35K時(shí)：當(dāng)Qu<2100kW，或AT<35K時(shí)：HAH=2(1.5u0d+0.01QH)/u式中：AT煙囪出口的煙氣溫度與

4、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；%煙囪出口處的實(shí)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A(yù)T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°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(tái)、站定時(shí)觀測(cè)最近5a地面平均氣溫代替。煙氣熱釋放率QhQH=0.35PQVAT/T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，m/s；U0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(tái)、站最近5a觀測(cè)的距

5、地面10m高度處的風(fēng)速平均值，當(dāng)u10<2m/s時(shí)，取U10=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(jì)過程中應(yīng)注意的問題：1）上述計(jì)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)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(duì)煙囪高度的計(jì)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(jì)條件相近的抬升公式。否則，可能產(chǎn)生較大的誤差。3）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1.5倍，且出口煙氣流速

6、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(jì)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(dòng)能并留有20%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=HsXgx（PkXPsX亍）k1式中：h煙囪抽力，Pa；Hs煙囪咼度，m；g9.8m/s2；Pk空氣密度，kg/Nm3；Tk環(huán)境空氣溫度，K；Ps煙氣密度，kg/Nm3；T1入口煙氣溫度，K。（2）煙囪出口

7、煙氣動(dòng)能h1=Uo2273T0（3）煙囪總摩擦阻力h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。eh=入eXPe式中：he直管摩擦阻力損失，Pa；入摩擦系數(shù)，磚煙囪和混凝土煙囪取0.05；d煙囪當(dāng)量直徑，d=d+旦xi；ee2i煙囪平均坡度，一般取0.02uede下的煙氣流速，ue=4xQv；eeenxd2Pe（P°+Pl）/2。P1入口煙氣密度，kg/m3,p1=psX273/Ti；P0出口煙氣密度，kg/m3，p0=psX273/TqO富余抽力Ah需滿足：Ah=h-h1-h2>20Pa°3案例SO2排放量為80g/s,煙氣流量為265m3/s,

8、入口煙氣溫度423K,出口煙氣溫度為418K,煙氣密度1.34kg/Nm3,大氣溫度為293K,大氣密度1.29kg/Nm3。這一地區(qū)的SO2本底濃度為0.05mg/m3，設(shè)az/ay=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)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)煙囪的高度和出口直徑，并校核。（1）煙囪高度的計(jì)算熱釋放率Qh為：AT418293Q=0.35PQ=0.35X1013.25X265X=2.810x104kW>2100kWhvt4180煙囪出口處平均風(fēng)速為：HHu=uio（10）m=3（10）°.25=1-687Hs0'

9、;25該廠位于城市及近郊區(qū),則煙氣抬升高度為：12=23.48H5/12sah=1.303QhbHsb=1.303X281001/3xH/3=u=1.687H0.25s環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)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(jì)算:H>2Qs卩eu(P0Pb)a一AHay2X80X103X052348H5/123.142X2.718X1.687Hs0.25X(0.060.05)X106s得：H9/8+23.48H13/24>745.18ss用牛頓切線法迭代：Hs1=160，Hs2=182.6，Hs3=182.7取Hs=183m。2）煙囪內(nèi)徑的計(jì)算煙囪出口煙氣流速

10、不應(yīng)該低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍即：u0>1.5X1.687Hs0.25=1.5X1.687X1830.25=9.31m/s；為保證煙氣順利抬升，出口流速應(yīng)在2030m/so取=20m/s，則有4X2653.142X20=4.1m則實(shí)際直徑可取為4.0m。煙囪出口處煙氣流速為：4XQv=4X_265=21m/snXd2nX42綜合(1)(2),該廠煙囪應(yīng)設(shè)計(jì)為高度183m，內(nèi)徑4.0m。(3)校核煙氣抽力煙囪抽力計(jì)算：273273273273h=HXgX(pXpX=183X9.8X(1.29X1.34X)=604Pas呂T匕T丿、293423丿k1煙囪總摩擦阻力計(jì)算：Hu2h=入(寧)卡乂卩=0.05X(1835.83)X9.9222X0.87=70Paed2eHd=d+7；xi=4+183x