排烟方式的选择与影响

炉子烟气通过烟道、依靠烟囱排入大气。排烟方式分为自然排烟与机械排烟两类，当排烟阻力小于500～600Pa时，一般均采用自然排烟方式，即选用固定式烟囱。

烟囱分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢烟囱三种。烟囱出口直径小于或等于0.7m时，采用钢板焊制的钢烟囱。进钢烟囱的烟气温度低于500℃时，烟囱内壁不衬耐火材料；高于500℃时，需衬耐火材料。圆形砖烟囱的最小出口内径限为0.7m，常用出口内径范围为0.8～1.8m，钢筋混凝土烟囱常用出口内径为1.4～3.6m（见表9-15）。

表9-15 烟囱系列尺寸参考表

1.自然排烟

（1）自然排烟的特点

1）烟囱具有一定高度，有利于利用烟气自身温度所产生的几何压力（浮力）达到自然排烟的目的。

2）自然排烟不消耗动力，操作管理简便，由于烟囱高度高并辅之以适当增加烟囱出口流速，可大大减少烟气中有害气体和烟尘向地面扩散。例如：当烟囱高达50m以上时，由于烟囱顶部的风速大于地面风速，烟气到达地面时已在离烟囱很远的地方，这时烟气已在逐步扩散中稀释到无害的程度。

3）烟囱的一次投资较高，其建筑费用随烟囱高度的增加而急剧增加。随烟囱高度的增加，钢筋混凝土烟囱的造价比砖烟囱有明显降低，因此一般规定：烟囱高度大于40m时，不采用砖烟囱。

（2）烟囱出口烟气流“下沉”现象的形成　当烟囱出口烟气流速v小于或等于当地风速时，流出烟囱的烟气不能形成向上浮动的气柱，而呈漩流形式下沉，如图9-4所示。

烟气“下沉”排烟将造成以下不良后果：

1）使烟囱产生抽力的几何高度实际被降低，高度的相对降低值Δh（m）表示如式（9-4）。

式中 v——烟囱出口烟气流速（实态，下同）（m/s）；

u——当地风速（实态，下同）（m/s）；

(www.xing528.com)

图9-4 风速对烟囱排烟的影响

a）超高排烟 b）正常排烟 c）烟气“下沉”排烟

D——烟囱出口内径（m）；

A——系数，A=2～3。

2）烟气中含有的腐蚀性气体成分将使烟囱顶部受到腐蚀和污染。

3）增大了烟尘对厂区环境的污染。

（3）消除烟气“下沉”的措施　影响到烟气“下沉”的主要因素是烟囱出口烟气流速过低，或者是当地风速过大，或者说比值过小是造成烟气“下沉”的主要原因。

根据实验：，属正常排烟；，属超高排烟；，是消除烟气“下沉”的界限值。

基于上述分析，设计烟囱时必须参照工厂所在区域的全年平均风速，正确选择烟囱出口的烟气流速。根据我国气象台对各地区测定的冬夏季平均风速值为1～5.6m/s，而每年的不同季节会出现超出上述平均风速范围的高风速。出现高风速的时间频率（占全年时间的比数）大致如下：

风速/（m/s） >5.7 >8 >11

时间频率（%） 6～20 1.5～6 0.1～1

由于大于11m/s的高风速每年出现频率不大于1%，因此设计烟囱时可选择最大风速范围为8～11m/s。

2.机械排烟

当排烟阻力较大，例如大于500～600Pa时，采用自然排烟方式难以克服排烟阻力，此时应采用机械排烟。

机械排烟分为引风机排烟和喷射排烟两类。前者排烟温度根据引风机耐高温性能而受到限制，一般进引风机的烟气温度不高于250℃，因而需向烟道内混入冷空气将烟气温度降低。喷射排烟可不受排烟温度的限制，虽效率较低，但应用方便。自身预热烧嘴、干法除尘系统、井式炉排烟均有采用喷射排烟方式的。