烟囱高度和直径的计算方法

1.烟气流速的选择

为消除烟气“下沉”，不同风速时比值的推荐值如下：

风速u=3m/s时

u=7m/s时

u=11m/s时

相应求得

u=3m/s时，烟气流速v=5.1m/s

u=7m/s时，烟气流速v=9.1m/s

u=11m/s时，烟气流速v=13.2m/s

烟囱出口烟气温度一般处于300～600℃范围内，按平均450℃考虑，将以上求得的实际温度下的v值换算成标准状态下的烟气流速，其近似值为v=2～5m/s。

在可能条件下应尽量选取高的烟气流速，优点是：

1）可减小烟囱直径，从而可缩小占地面积并减少投资。

2）能消除烟囱出口烟气流“下沉”现象，保证烟囱正常运行并减少烟尘对厂区的污染。

3）由于烟气流速高，能有效地减少烟囱内部灰尘的沉积量。

2.烟囱直径计算

如前所述，烟囱出口的烟气流速（标态）不宜低于2m/s，一般取2.5～4.5m/s。

烟囱内烟气温降采用表9-16数据。

表9-16 烟囱每m温降数据表

根据进入烟囱的烟气量（按烟道计算所得数据）计算烟囱出口直径D_y，计算值列于表9-17。

表9-17 烟囱出口直径选用表

3.烟囱高度计算

计算烟囱高度时，必须考虑一定的富裕抽力（负压）。对于估算高度低于40m的烟囱，按烟道计算阻力增大20%～30%；估算高度大于40m的烟囱，增大15%～20%。

计算井式炉烟囱高度时，需考虑井式炉本身产生的几何压力。烟囱高度应能满足烟道烟囱处于刚投产、井式炉刚点炉的状态。

烟囱高度按下列关系式计算：

式中 h——烟囱底部有效抽力，h=烟道计算阻力+炉内排烟阻力（包括预热器阻力）（Pa）；

H——烟囱高度（m）；

p——当地大气压力（标准大气压力p=101325Pa）（Pa）；

ρ_k——烟囱周围空气密度（kg/m³）；(www.xing528.com)

t_k——烟囱周围空气温度（℃）；

ρ_y——烟气密度（kg/m³）；

t_yj——烟囱内烟气平均温度（℃）；

v_y——烟囱出口烟气速度（m³/s）；

λ——烟囱内壁摩擦阻力系数，对于金属λ=0.03；对于砖体λ=0.05；

D_yj——烟囱平均内径，D_yj=（1.3～1.5）D_y（m）；

D_y——烟囱出口内径（m）；

v_yj——烟囱内烟气平均流速（m/s）；

t_y——烟囱出口处烟气温度（℃）。

图9-5所示为烟囱高度计算图表，该图表的编制条件是：

1）烟囱出口烟气速度v_y=4m/s。

图9-5 烟囱底部A-A处有效抽力与烟囱高度的关系

2）烟囱周围空气温度t_k=30℃。

3）当地大气压力p=10⁵Pa。

4）烟气密度ρ_y=1.32kg/m³。

当烟囱出口速度v_y及当地大气压力不符合上述条件时，由图9-5查得烟囱高度后，再乘以速度修正系数η₁（表9-18）及气压修正系数η₂（表9-19）。

表9-18 速度修正系数η1

表9-19 气压修正系数η2

例2 根据例1烟道阻力计算结果，求排烟所需的烟囱直径及高度。

解：选用烟囱出口流速为3.5m/s，当烟气流量为2.74m³/s（由表9-14序号4查得）时，查表9-17，得烟囱直径D_y=1m。

烟囱应产生抽力h=烟道阻力+炉子排烟阻力+富裕抽力=[30.34+60+0.25×（30.34+60）]Pa=113Pa

进烟囱前烟气温度为368℃时，查图9-5得：

烟囱高度H=26.5m。

烟囱出口流速为3.5m³/s、地区气压为93300Pa时，查表9-18及表9-19，应分别乘以修正系数η₁=0.925，η₂=1.1

则修正后的烟囱高度：

H=（0.925×1.1×26.5）m=27m，取H=30m。