锅炉烟囱设计计算.doc

锅炉房烟囱设计
新建锅炉房的烟囱设计应符合下列要求：

1．燃煤、燃油（轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱高度的规定：
1)每个新建锅炉房只允许设一个烟囱，烟囱高度可按表8.4.10-1规定执行。
表8.4.10-1燃煤、燃油（轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度(GB 13271-2001)

锅炉房装机总容量
MW
<0.7
0.7~<1.4
1.4~<2.8
2.8~<7
7~<14
14~<28
t/h
<1
1~<2
2~<4
4~<10
10~<20
20~≤40
烟囱最低允许高度
m
20
25
30
35
40
45

2）锅炉房装机总容量>28MW(40t/h)时，其烟囱高度应按批准的环境影响报告书（表）要求确定，且不得低于45m。新建烟囱周围半径200m距离内有建筑物时，其烟囱应高出最高建筑物3m以上。
燃气、燃油（轻柴油、煤油）锅炉烟囱高度应按批准的环境影响报告书（表）要求确定，且不得低于8m。

2．各种锅炉烟囱高度如果达不到上述规定时，其烟尘、SO2、NOx最高允许排放浓度，应按相应区域和时段排放标准值50%执行。

3．出力≥1t/h或0.7MW的各种锅炉烟囱应按《锅炉烟尘测试方法》(GB5468)和《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-2001)的规定，设置便于永久采样孔及其相关设施。

4．锅炉房烟囱高度及烟气排放指标除应符合上述1~3款（摘自GB13271-2001）的规定外，尚应满足锅炉房所在地区的地方排放标准或规定的要求。

5．烟囱出口内径应保证在锅炉房最高负荷时，烟气流速不致过高，以免阻力过大；在锅炉房最低负荷时，烟囱出口流速不低于2.5~3m/s，以防止空气倒灌。烟囱出口烟气流速参见表8.4.10-2，烟囱出口内径参见表8.4.10-3和表8.4.10-4。

表8.4.10-2烟囱出口烟气速表(m/s)

运行情况
全负荷时
最小负荷时
机械通风
12~20
2.5~3
微正压燃烧
10~15
2.5~3
表8.4.10-3燃煤锅炉砖烟囱出口内径参考值
锅炉房总容量(t/h)
≤8
12
16
20
30
40
60
80
120
200
烟囱出口内径(m)
0.8
0.8
1.0
1.0
1.2
1.4
1.7
2.0
2.5
3.0
表8.4.10-4燃油、燃气锅炉钢制烟囱出口内径参考值
单台锅炉容量[t/h(MW)]
1(0.7)
1.5(1.05)
2(1.4)
3(2.1)
4(2.8)
5(3.5)
6(4.2)
烟囱出口直径(m)
0.25
0.30
0.35
0.45
0.5
0.55

0.60
单台锅炉容量[t/h(MW)]
8(5.6)
10(7.0)
12(8.4)
15(10.5)
18(12.6)
20(14)

烟囱出口直径(m)
0.70
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00

6．当烟囱位于飞行航道或飞机场附近时，烟囱高度不得超过有关航空主管部门的规定。烟囱上应装信号灯，并刷标志颜色。

7．自然通风的锅炉，烟囱高度除应符合上述规定外，还应保证烟囱产生的抽力，能克服锅炉和烟道系统的总阻力。对于负压燃烧的炉膛，还应保证在炉膛出口处有20~40Pa的负压。每米烟囱高度产生的烟气抽力参见表8.4.10-5。
表8.4.10-5烟囱每米高度产生的抽力(Pa)

烟囱内的烟气平均温度
（℃）
在相对湿度φ=70%，大气压力为0.1MPa下的空气比重
1.420
1.375
1.327
1.300
1.276
1.252
1.228
1.206
1.182
1.160
1.137
空气温度（℃）
-30
-20
-10
-5
0
+5
+10
+15
+20
+25
+30
140
5.65
5.15
4.70
4.42
4.15
3.91
3.68
3.45
3.20
3.00
2.77
160
5.97
5.50
5.02
4.75
4.51
4.27
4.03
3.81
3.57
3.35
3.12
180
6.31
5.85
5.37
5.10
4.86
4.62
4.38
4.16
3.92
3.70
3.47
200
6.65
6.20
5.72
5.45
5.21
4.97
4.73
4.51
4.27
4.05
3.82
220
6.98
6.50
6.02
5.75
5.51
5.27
5.03
4.81
4.57
4.35
4.12
240
7.28
6.78
6.30
6.03
5.79
5.55
5.31
5.09
4.85
4.63
4.40
260
7.55
7.05
6.57
6.30
6.06
5.82
5.58
5.36
5.12
4.90
4.67
280
7.80
7.28
6.80
6.53
6.29
6.05
5.81
5.59
5.35
5.13
4.90
300
8.00
7.51
7.03
6.76
6.52
6.28
6.05
5.82
5.58
5.36
5.13
320
8.20
7.72
7.4
6.97
6.73
6.49
6.25
6.03
5.79
5.57
5.34

8．燃油、燃气锅炉烟囱底部应设置泄油装置或泄水装置。
对于在不同季节或不同时段热负荷变化大，烟囱设置可采取下列方案：

1．每台锅炉分别设置独立烟囱；
2．当锅炉房有多台锅炉，但只允许建一座烟囱时，可采取下列措施：
将每台锅炉独立的排烟管组成外形一体的组合烟囱；
在圆筒形或矩形烟囱内设置隔板，分成各自独立的流道，分别连通各台锅炉的排烟管，构成分流烟囱。

3．在烟囱出口设置能防护高空气流影响的烟囱帽罩，帽罩结构宜不影响排烟的抬升高度。
烟囱出口内径d(单位为m)可按下列两种方式计算：

1．计算方法一：

d=
BjnVy(tc+273)
(8.4.12-1)

3600×273×0.785×ω0
式中
Bj
—
每台锅炉计算的燃料消耗量，对不同炉型的锅炉房应分台计算(kg/h)或(m3/h)；

n
—
合用同一烟囱的锅炉台数；

Vy
—
烟囱出口计入漏风系数的烟气量（状态）(m3/kg)或(m3/m3)；

tc
—
烟囱出口处烟气温度（℃）；

ω0
—
烟囱出口处流速(m/s)，可按表8.4.10-2选用。

2．计算方法二：

d=
ndVyi
(8.4.12-2)

3600×0785×ω0
式中
nd
—
由一个烟囱负担的锅炉在额定出力下的总蒸发量值(t/h)；

Vyi
—
每小时产生1t蒸汽的估算烟气量(m3/h)，可由表8.4.2-2查得。

烟囱的阻力计算：

1．烟囱的摩擦阻力Pycm(单位为Pa)：

Pycm=λ
Hωpj2
ρpj
(8.4.13-1)

dpj2g
式中
λ
—
烟囱摩擦阻力系数，砖烟囱或金属烟囱均取λ=0.04；

dpj
—
烟囱平均直径(m)，dpj=(d1+d2)/2，式中d1，d2分别为烟气出口、入口的内径；

H
—
烟囱高度m)；

ωpj
—
烟囱内烟气平均流速(m/s)；

ρpj
—
烟囱内烟气平均密度(kg/m3)。

2．烟囱出口阻力Pycc(单位为Pa)：

Pycc=A
ωc2
ρc
(8.4.13-2)

2
式中
A
—
烟囱出口阻力系数，A=1.0；

ωc
—
烟囱出口烟气流速(m/s)；

ρc

烟囱出口处烟气密度(kg/m3)。

3．烟囱总阻力Pyc(单位为Pa)：

Pyc=Pycm+Pycc
(8.4.13-3)

砖烟囱和钢筋混凝土烟囱的结构应符合下列要求：

1．砖烟囱的最大高度不宜超过50m。
2．烟囱下部应设清灰孔，清灰孔在锅炉运行期间应严密封好（可用黄泥砖密封）。
3．烟囱底部应设置比水平烟道入口低0.5~1.0m的积灰坑。
4．当烟囱和水平烟道有两个接入口时，两个接口一般应相对设置，并用与水平烟道成45º角的隔板分开，隔板高出水平烟道的部分，不得小于水平烟道高度的1/2。
5．烟囱应设置维修爬梯和避雷针。

钢烟囱的设计应符合下列要求：
1．钢烟囱应有足够的强度和刚度，烟囱壁厚要考虑一定量的腐蚀裕度，当烟囱高度为20~40m，直径为0.2~1.0m时，无内衬的筒体壁厚取4~10mm，有内衬的壁厚取8~18mm。
2．当烟囱高度和直径之比超过20时，必须设置可靠的牵引拉绳，拉绳沿圆周等弧度布置3~4根。
3．烟囱与基础连接部分一般制作锥形，支撑板厚度一般为20~40mm。
4．带内衬的钢烟囱，内衬可分段支承，每段长4~6m，内衬和筒体之间保持20~50mm的间隙，并应在顶部装防护环板将内衬盖住。
5．钢烟囱宜选用由专业厂加工制造的焊制不锈钢烟囱。