烟囱的设计方法

17.3.2　烟囱的设计方法

1.强制通风烟囱高度设计

强制通风烟囱高度设计的基本原则是：满足工艺参数（如烟囱高度、出口直径、烟气出口速度等）的要求，保证排放物质所造成的地面最大浓度不超过国家规定的环境空气质量标准下使建造投资费用最小。

烟气离开烟囱后，烟羽在浮升力的作用下仍能上升一抬升高度Δh，其与烟囱实体高度h之和称之为烟囱有效高度H。烟囱高度的计算就是按烟气在有效高度H处向水平方向扩散的模型推导确定的。

烟囱高度应满足排放总量控制的要求，并与烟气的流动和热力参数，当地的空气污染状况及气象条件有关。按照烟气的热释放率Q_H、烟囱出口烟气温度与环境温度的温差（T_s－T_a）及地面状况，可以计算抬升高度Δh，具体可见《火电厂大气污染物排放标准GB13223—2003》和《制定地方大气污染物排放标准的技术方法GB/T3840—91》。所需的最小烟囱高度h可以按污染物的地面最大浓度来确定，也可按污染物的地面绝对最大浓度来确定。

根据电站锅炉污染物质的排放量，烟囱高度的推荐值见表17.7。

表17.7　电站锅炉烟囱高度的推荐值

表17.8　火床炉烟囱高度的推荐值

工业锅炉中火床炉的烟囱高度可根据蒸发量的大小按表17.8取用。对于煤粉炉，烟囱高度建议不低于45m。

设计烟囱高度首先要考虑所用公式是否适当，能否代表实际的烟流扩散型式，其次是选择合理的计算参数。

2.自然通风烟囱高度设计

在计算自然通风时，应按夏季最高平均气温，最低气压及最大负荷的条件计算，如计算所需烟囱高度超过50m时，则应采用强制通风。

采用自然通风，烟道的全部阻力都靠烟囱的自生通风力来克服，即应满足下式的要求

烟囱的自生通风力为

由此可得烟囱的高度为

式中：Δh_yc为包括摩擦及出口的烟囱阻力损失，Pa；

为标准状态下的烟气密度，kg/m³，按式

（17.52）计算；b为当地平均大气压力，Pa；ρ_k为烟囱外空气密度，kg/m³，ρ_k＝353/（273＋t_k），当t_k＝20℃时，ρ_k＝1.2；θ_yc为烟囱内烟气平均温度，在自然通风时按下式精确计算

式中：θ′_yc为烟囱进口烟温，℃，按式（17.47）计算；Δθ为每米高度烟囱上烟气温度的降低值，℃/m，按式（17.54）计算。

自然通风烟囱出口烟气流速推荐值为w_s＝6～10m/s。