烟囱高度的计算
烟囱计算
烟囱高度的确定具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。
这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为：式中：H—烟囱的有效高度，m；—烟囱的几何高度，m；—烟囱抬升高度，m 。
根据《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2014）规定，每个新建锅炉房只能设一根烟囱，烟囱高度应根据锅炉房装机总容量确定，按下表规定执行。
由于给定的锅炉型号为：SHS20-25,蒸发量为20t/h。
故选定烟囱几何高度H s=45m.烟气释放热计算取环境大气温度20℃，大气压力=98kPa=0.35=0.3511.051=122.51kw式中：烟气热释放率， kw；−大气压力，取邻近气象站年平均值；−实际排烟量，/s−烟囱出口处的烟气温度，433.15k；−环境大气温度，取=273.15+20=293.15k烟囱直径的计算烟囱平均内径可由下式计算式中：—实际烟气流量，；—烟气在烟囱内的流速，，取20。
取烟囱直径为DN850mm；校核流速。
烟囱抬升高度的计算式中：—烟囱出口流速，取20；—烟囱出口内径，；—烟囱出口处平均风速，取10.故最终烟囱的有效高度H为：H=+=45+5.35=50.35m取51m。
式中：—烟囱抬升高度，m；—烟囱几何高度，m。
烟囱高度校核假设吸收塔的吸收效率为80%，可得排放烟气中二氧化硫的浓度为：二氧化硫排放的排放速率：用下式校核 :式中：σy/σz—为一个常数，一般取0.5-1此处取0.8；最大地面浓度查得国家环境空气质量二级标准时平均的浓度为,所以设计符合要求。
烟囱的阻力损失计算标准状况下的烟气密度为，则可得在实际温度下的密度为：烟囱阻力可按下式计算：式中：—摩擦阻力系数，无量纲，本处取0.02；—管内烟气平均流速，；—烟气密度，； —烟囱长度，； —烟囱直径，。
烟气排放烟囱的计算
烟气排放烟囱的计算按地面最大浓度的计算方法，已知SO 2的排放量为200mg/m 3,烟气温度为105℃，大气温度为 5.5℃。
地区SO 2本底浓度为0.05mg/m 3(0.01—0.05mg/m 3),8.0/=y z σσ(0.5—1.0），u 10=3.8m/s,m=0.25,试按《环境质量标准》的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。
1.烟气流量的计算需要脱除的二氧化硫量为7.26t/h,即7.26×106g/h,则需要脱除的二氧化硫的体积为：h m /254110004.22641026.736=⨯⨯ 烟气流量为：Q V =1781376-2541=1778835m 3/h=494.12m 3/s二氧化硫的排放量：Q=200mg/m 3×1781376m 3/h=356275200mg/h=98.965g/s 。
2.烟囱高度的计算我国的《环境影响评价技术导则——大气环境》（HJ/T2.2—93）中对烟气抬升计算公式做了如下规定：当Q H ≧2100KW 和（T s -T a )≧35K 时，ΔT=T s -T a =105-5.5=99.5℃此时热释放率Q H 为：KW T T Q P Q S V H 3.461262731055.9912.49425.101335.035.00=+⨯⨯⨯=∆=>2100KW 通常按10m 高处的风速计算，因此平均风速的计算公式如下：25.025.0101014.2)10(8.3)(s s m H H z z u u ===① 参考《大气污染控制工程》（第三版）P.94表4-2，选择农村或城市远郊区，从而有n 0=1.427,n 1=1/3,n 2=2/3,求得烟气抬升高度如公式②所示：12/525.03/23/1101.2914.213.46126427.121S SS n S n H H H H u H Q n H =⨯⨯⨯==∆-② 《环境质量标准》的二级标准限制为0.06mg/m 3(年均),带入以下公式计算： H e Q H b Z S ∆--≥)(20ρρμπσ③将公式①和②带入公式③，有：625.0310)05.006.0(14.2781.2142.38.01065.982--⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥∆+S S H H H 解得：07.9181.2924/138/9≥+S S H H用试算法进行计算，解得H S =205m 。
烟囱高度的计算
烟囱高度的计算确定烟囱高度，既要满足大气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节省投资；最终目的是保证地面浓度不超过《大气环境质量标准》规定的浓度限值。
烟囱高度的计算方法，目前应用最普遍的是按高斯模式的简化公式。
由于对地面浓度的要求不同，烟囱高度的计算方法有几种，下面介绍按地面最大浓度的计算方法。
1 按地面最大浓度的计算方法该法是按保证污染物的地面最大浓度不超过《大气环境质量标准》规定的浓度限值来确定烟囱高度。
若设C0为《大气环境质量标准》规定的某污染物的浓度限值，C b为其环境本底浓度，则由地面最大浓度的高斯模式得到烟囱高度计算公式：若设为国家标准规定的浓度限值，为环境本底浓度，按保证则由式（4-10）从上面计算方法可见，按保证C max设计的烟囱高度较矮，当风速小于平均风速时，地面浓度即超标。
因此提出对公式中的和稳定度取一定保证率下的值，计算结果即为某一保证率的气象条件下的烟囱高度。
烟囱设计中的几个问题(1)上述烟囱高度计算公式皆是在烟流扩散范围内温度层结是相同的条件下；按锥形烟流高斯模式导出的。
在上部逆温出现频率较高的地区，按上述公式计算后，还应按封闭型扩散模式校核。
在辐射逆温较强的地区，应该用熏烟型扩散模式较核。
(2) 烟流抬升高度对烟囱高度的计算结果影响很大，所以应选用抬升公式的应用条件与设计条件相近的抬升公式。
否则，可能产生较大的误差。
在一般情况下，应优先采用“制订方法和原则”中推荐的公式。
(3) 为防止烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象，烟囱高度不得低于它所附属的建筑物高度的1.5～2.5倍；为防止烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口烟气流速不得低于该高度处平均风速的1.5倍。
为了利于烟气抬升，烟囱出口烟气流速不宜过低，一般宜在20－30m／s；排烟温度直在100 ℃以上；当设计的几个烟囱相距较近时，应采用集合（多管）烟囱，以便增大抬升高度。
烟囱
什么是烟囱
烟囱是各种燃料工业炉广泛使用的排烟装 置，除引起烟气流动之外，尚有将烟气排放高
空，减轻环境污染的作用。
烟囱按其作用可分为两类：一类是主要利 用其底部的负压将各种燃烧废气抽吸出来的烟 囱，称为抽吸烟囱；另一类是主要借助其高度 将有害气体排入高空稀释扩散以减少地面污染 的烟囱，称为排放烟囱。
2 2 ) 1 0 0 2 h失1-2 2 2
烟囱的工作原理
整理得
h静1 H ( a ) g
u2 u1 2
2
2
h失1-2
一般情况下 a，即H a g 为正值，若忽略烟 囱上下截面间的动压头变化及压头损失，则得烟囱底 部静压的理论值为：
烟囱
——工作原理及主要尺寸计算
制作人： 刘博 张远翔 张金平 制作目的： 烟囱是一种常见的传输装 置。我们都知道其用途，但对其原理 却并不了解。所以这次讲说我们将围 绕烟囱的工作原理来深度了解烟囱。
普通家庭烟囱
特点： 烟囱较矮 出来气体缓慢
工业烟囱
特点： 一般较高较长 烟囱口径上口径小，下口径大 冲出烟囱的气体流速更大
烟囱的工作原理
由于烟囱有一定的高度，烟 囱中的热气体受到大气浮力的作 用，而具有一定的几何压 g 头H ，在烟囱底部造成负 a 压—“抽力”。如果这种抽力正 好能克服气体在窑炉中流动的各 种阻力，就能使窑内热气体能源 源不断地流入烟囱底部，并通过 烟囱排入大气。
设烟囱高度为 H ，内部充满密度为 的烟气，周围大气密 度为 a 。现设烟囱底部静压为 h静1 ，取顶部截面 2 - 2 面为 基准面。列双流体伯努利方程，已知 h静 2 0 则
h抽 a gH1 p f 01 HT
中华人民共和国国家标准烟囱设计规范
中华人民共和国国家标准烟囱设计规范Code for desing of chinmeys GB 50051━2002主编部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2 0 0 3 年5 月1 日中华人民共和国建设部公告第101 号建设部关于发布国家标准《烟囱设计规范》的公告1 总则1.0.1 为了在烟囱设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范。
1.0.2 本规范用于砖烟囱、钢筋混凝土烟囱、钢烟囱、套筒式烟囱、多管式烟囱、烟囱基础和烟道设计。
1.0.3 本规范是按照国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068）和国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T 50083）规定的原则制定的。
1.0.4 烟囱设计除应符合本规范规定外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
1.0.5 本规范采用的设计基准期为50 年。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 烟囱chimney用于排放工业与民用炉窑高温烟气的高耸构筑物。
2.1.2 筒身shafi烟囱基础以上部分，包括筒壁、隔热层和内衬等部分。
2.1.3 筒壁shell烟囱筒身的最外层结构，用于保证筒身稳定。
2.1.4 隔热层insulation置于筒壁与内衬之间，使筒壁受热温度不超过规定的最高温度。
2.1.5 内衬lining分段支承在筒壁牛腿之上的自承重砌体结构，对隔热层起到保护作用。
2.1.6 钢烟囱steel chimney筒壁材质为钢材的烟囱。
2.1.7 钢筋混凝土烟囱reinforced concrete chimney筒壁材质为钢筋混凝土的烟囱。
2.1.8 砖烟囱brick chimney筒壁材质为砖砌体的烟囱。
2.1.9 自立式钢烟囱selfsupporting steel chimney筒身在不加任何附加受力支撑条件下，与基础一起构成一个稳定结构的钢烟囱。
钢烟囱计算书最终
向基本风压
wcr10：
wcr10=（1.3Vcr1）2 （10/H）2α
0.998
/1600=
wcr10T12= 查GB0009表7.4.3 ξ=
0.07 2.04
横向风振临界风
速对应的顺风向
各截面风压标准
值计算如下：
截面号
标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν=
wk=βz
ψz
βz= μsμ
zwcr10
标高3.4m
1 h（m）
0
22 1.284 0.502 2.04 0.81
1
15 1.14 0.502 2.04 0.81
2
8
1 0.502 2.04 0.81
3
0
1 0.502 2.04 0.81
3.4
1 0.502 2.04 0.81
Bz/B0
ν1θ νθB
Z/H
1+ξ （kN/
ψz
νψ z/μs
m2）
1
1 0.81
1 1 2.29 1.47
1 1 0.81 0.681818 0.56 1.82 1.04
1 1 0.81 0.363636 0.19 1.32 0.66
1
1 0.81
0 0.02 1.03 0.52
1 1 0.81 0.154545 0.04 1.06 0.53
6
cnpt
266209092.xlsD2000
2.5 Mpa
导热系数：
700℃：≤
0.25 W/m.K
1000℃：≤
0.25 W/m.K
使用温度：
80 ℃
线变化率：
1000℃X3h：
烟囱计算书
结构计算书工程名称：威海恒邦化工有限公司乳山化肥厂3万吨/年合成氨搬迁改造工程项目：三废混燃炉-烟囱基础计算：校对：审核：北京蓝图工程设计有限公司2008年10月7 日计算书一、设计资料1、烟囱高度H=45 m ，基础顶高出室外地坪500mm。
2、基本风压ω=0.65 KN/m2 ，地面粗糙度B类，3、本工程结构安全等级:二级;设计使用年限50年:抗震设防烈度:六度;设计基本地震加速度值:0.05g，设计地震分组：第一组;场地类别为II 类.4、烟气温度：0T160Cg二、上部钢烟囱永久荷载上部荷载见附图1；三、风荷载及弯矩计算;ωK= βZ µs µz ω0ωK ——风荷载标准值（KN/m2）;βZ——高度z处的风振系数;µs——风荷载体形系数;ω0——基本风压（KN/m2）;1、钢烟囱结构自振周期计算：经验公式：一般情况：T1=（0.007~0.013）H依据：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)附录E.1.1对于自立式钢烟囱，有经验可得：T1=0.013H ，H=45 .5m可得T1=0.013Х45.5 = 0.59 s2、顺风向ω0=0.65KN/m2时风荷载系数计算：（1）、风荷载高度变化系数µz将烟囱分为9部分：如图一：每一部分的控制截面为该部分的线截面处，其编号等同与部分编号查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.2.1得：地面粗糙度B类图一（2）、风荷载体型系数µs查：建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.3.1 由 1/7<H/d=45.0/[(3.016.+2.016)/2]=18<25 µz ω0 d 2 = 1.62X0.65X2.5162 >0.015 0≈∆ µs =60.056.0)1825(7255.06.06.0≈=-⨯---(3)、风振系数 βZ 计算 zzz μξνϕβ+=1 z β ——风振系数ξ——脉动增大系数 ν ——脉动影响系数z ϕ——振型系数1、脉动增大系数 ξ查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.3 ω0 T 12 = 226.059.065.02=⨯KN S 2/m 2 地面粗糙度 B 类,钢结构： ()07.2226.04.02.04.004.224.224.2=-⨯---=ξ四、 脉动影响系数 νν=ν1x υθθB1）脉动影响系数ν1查 建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）(2006年版)表7.4.4-1 当 H=45.5 ，B 类时：ν1=0.86 。
80米烟囱计算
筒身体积及自重 体积（m3）
矿渣棉
15.70 16.89 18.02 19.15 20.28 31.89 33.58 35.98
硅藻土
17.43 18.81 20.12 21.43 22.56 47.31 49.98 53.76
六、风荷 载及风弯 矩计算 1风荷载 系数：各 系数取值 及计算公 式按《建 筑结构荷 载规范》 。
依据Ｚ／Ｈ
及ＢＨ／Ｂ０ 查附表Ｆ表
φz－ Ｆ．１．１ 风振系数
计算
截
标高 筒壁外半径
（m） θＢ＝ＢＺ／Ｂ０ θυ
υ１
80
2.61
1
70
2.81
2
60
3.01
3
50
3.21
4
40
3.41
5
30
3.61
6
20
3.81
7
10
4.01
8
0
4.36
0.60 0.64 0.69 0.74 0.78 0.83 0.87 0.92 1.00
（１）风 振系数
βz=(1+ευφ z)/μz
式中 ε
脉动增大系 数。
0.116
0.116
19
耐火砖 16.16 17.51 18.79 20.07 20.74 42.74 45.34 49.02
烟囱自振
周期T1按 《建筑结
构荷载规
范》
GB50009-
2001附录
Ｅ．１．
２－２进
行计算
高度不
超过150m
1.48 s
烟囱的计算
1
2
硅藻土厚度
耐火砖厚度
0.116
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烟囱高度的计算
确定烟囱高度，既要满足大气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节省投资；最终目的是保证地面浓度不超过《大气环境质量标准》规定的浓度限值。
烟囱高度的计算方法，目前应用最普遍的是按高斯模式的简化公式。
由于对地面浓度的要求不同，烟囱高度的计算方法有几种，下面介绍按地面最大浓度的计算方法。
1按地面最大浓度的计算方法
该法是按保证污染物的地面最大浓度不超过《大气环境质量标准》规定的浓度
为《大气环境质量标准》规定的某污染物的浓度限值，限值来确定烟囱高度。
若设C
C
为其环境本底浓度，则由地面最大浓度的高斯模式得到烟囱高度计算公式：
b
若设为国家标准规定的浓度限值，为环境本底浓度，按保证
则由式（4-10）
设计的烟囱高度较矮，当风速小于平均风速从上面计算方法可见，按保证C
max
时，地面浓度即超标。
因此提出对公式中的和稳定度取一定保证率下的值，计算结果即为某一保证率的气象条件下的烟囱高度。
烟囱设计中的几个问题
(1)上述烟囱高度计算公式皆是在烟流扩散范围内温度层结是相同的条件下；按锥形烟流高斯模式导出的。
在上部逆温出现频率较高的地区，按上述公式计算后，还应按封闭型扩散模式校核。
在辐射逆温较强的地区，应该用熏烟型扩散模式较核。
(2) 烟流抬升高度对烟囱高度的计算结果影响很大，所以应选用抬升公式的应用条件与设计条件相近的抬升公式。
否则，可能产生较大的误差。
在一般情况下，应优先采用“制订方法和原则”中推荐的公式。
(3) 为防止烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象，烟囱高度不得低于它所附属的建筑物高度的 1.5～2.5倍；为防止烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口烟气流速不得低于该高度处平均风速的1.5倍。
为了利于烟气抬升，烟囱出口烟气流速不宜过低，一般宜在20－30m／s；排烟温度直在100 ℃以上；当设计的几个烟囱相距较近时，应采用集合（多管）烟囱，以便增大抬升高度。
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