鍋爐煙囪高度計(jì)算手冊

1、煙囪高度計(jì)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，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(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:4Qvnuo小ToQV = Bcqv,g x273 式中：Qv 煙氣實(shí)際流量

2、，m3/sBc 燃料消耗總量，kg/s; qv,g標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣流量，Nm'/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(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:PmaxPmax地面最大污染物濃度,2QTteuHjmg/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;?z、?y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:式中：Hs煙

3、囪的幾何高度,?H 煙囪的抬升高度,He = Hs + ?H m;m。若設(shè)p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 po -P，則由地面最大濃度的公式得到煙囪咼度計(jì)算公式：2Q?zHs >X - ?H7reu p - pb?y煙氣抬升高度？H按下列公式計(jì)算：當(dāng) Qh >21000kW，且？T A35K 時(shí)：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當(dāng) 2100< Qh <21000kW，且？T >35K 時(shí)：城市和

4、丘陵的煙氣抬升高度：？H = 0.292Q h3/5 Hs2/5 /u平原和農(nóng)村的煙氣抬升高度：？H = 0.332Q h3/5 Hs2/5 /u當(dāng) Qh <2100kW，或？T<35K 時(shí)：?H = 2(1.5u od + 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(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？ T?T = T0 - Tk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-5C/100m遞減率換算所得值；Tk 煙囪出口

5、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(shí)觀測最近5a地面平均氣溫代替。煙氣熱釋放率QhQh = 0.35PQv?T/T 0u = Ui0（10）mm/s;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，ui0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) uio < 2m/s時(shí)，取uio=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

6、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。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(jì)原則是煙

7、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 = Hs X g X ( pk X- ps x)TkTi式中：h 煙囪抽力，Pa; Hs 煙囪咼度，m;2g9.8 m/s ；3p空氣密度，kg/Nm ；Tk環(huán)境空氣溫度，K ;p 煙氣密度，kg/Nm 3; Ti入口煙氣溫度，K。(2)煙囪出口煙氣動能 mU02273hi = x ps x2To(3 )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 u2式中：he =入X pde

8、2he 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)量直徑，de = d + - X i;i-煙囪平均坡度，一般取0.02Ue-de下的煙氣流速,ue :_ 4XQv; =nXde;p-(P0 + pi )/2。Pi-一入口煙氣密度，kg/m3,pi = p X 273/T i ;P0-一出口煙氣密度，3kg/m,p = p X 273/T 0。富余抽力？h需滿足：?h = h - hi - h2 > 20?3案例S02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

9、氣溫度為293K，大氣密度1.29 kg/Nm 3。這一地區(qū)的 SO?本底濃 度為0.05mg/m3，設(shè)？z/?y=0.5，地面平均風(fēng)速 uio=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：?T418 - 2934Qh = 0.35PQV = 0.35 X 1013.25 X265 X 帀 =2.810 X104kW > 2100?煙囪出口處平均風(fēng)速為：尸吒誥宀瞪嚴(yán)"68”0.25該廠位于城市及近郊區(qū)，則煙氣抬升高度為:1 2_ 1.303Qh3Hs3_ 1.

10、303 X28100 1/3 X Hs2/3 _5/12?H = 055= 23.48H s1.687Hs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(jì)算:2QTteu p - p-yH2 X 80 X10- 33.142 X 2.718 X 1.687Hs0.25 X 0.06 - 0.05 X 10- 6X 0.5 - 23.48H5/12s得: Hs9/8 + 23.48Hs13/24 > 745.18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不應(yīng)該低于

11、該高度處平均風(fēng)速的1.5倍，即: Uo > 1.5 X 1.687Hs0.25 = 1.5 X 1.687 X183 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，則有則實(shí)際直徑可取為 4.0m。 煙囪出口處煙氣流速為：4Qvnu04 X 265=4.1m3.142 X 204 X Qv n X d2 綜合(1) (2)，該廠煙囪應(yīng)設(shè)計(jì)為高度 (3)校核煙氣抽力煙囪抽力計(jì)算：U0 =4 X 265=21m/sn X 42183m，內(nèi)徑 4.0m。273X 98 X(29X 293273訕 X 鬲)=604Pa273273h = Hs X g X ( p X - ps X ) = 183 TkT1煙囪總摩擦阻力計(jì)算：he =入U(xiǎn)e Xp = 0.05 X (183 - 5.83) X 9.922 - 2 X0.87 = 70Pade 2Hde=d+2 X i= 4 + 183 X 0.02 -