烟囱设计

工业炉烟囱设计研究摘要:本文主要介绍烟囱设计小知识，烟囱高度设计，产生的引力、抽力计算，烟囱附件的介绍，结构布置以及通风设备方面等的知识。关键词:工业炉，烟囱，设计，通风设备概述：在“十二五”节能减排的影响下，对各种工业排放要求也在不断提高。因而对烟囱的要求也在不断的改善。而烟囱的主要作用是产生一定的抽力，使烟气在炉内不断流动，并将烟气向高空排放，以减少烟气对环境的污染。所以，烟囱的设计是非常必要的。烟囱可由砖、钢或混凝土制成。在下面我们会介绍计算、结构等内容。烟囱设计小知识砖烟囱具有取材方便、造价低和使用年限长等优点，在中小型锅炉中得到广泛的应用。砖烟囱高度一般在50m以下，筒身用砖砌筑，筒壁坡度为2%~3%，并按高度分为若干段，每段高度不宜超过15m。筒壁厚度由下至上逐段D5DNK烟囱维修减薄，但每一段内的厚度应相同。烟囱顶部应向外侧加厚，加厚部分的上部应用水泥砂浆抹出向外的排水坡，内衬到顶的烟囱，其顶部宜设钢筋混凝土的压顶板，造于地震烈度为七度及以下的地区。钢筋土烟囱具有对地震的造应性强、使用年限长等优点，但需耗用较多的钢材、造价较高。钢筋混凝土烟囱筒身高度一般为60~250m，底部直径7~16m，筒壁坡度常采用2%，筒壁厚度可随分段高度自下而上呈阶梯形减薄，但同一分段内的厚度应相同，分段高度一般不大于15m，当采用滑模施工时筒壁厚度不宜小于160mm。筒壁混凝土内的纵向钢筋最小直径为10mm，间距为300~500mm，环向钢筋最小直径为8mm，最大间距为250mm，且不得大于筒壁厚。筒身顶部4~5m为筒首，为防止排出气体对钢筋混凝土的侵蚀，该段断面一般均要加厚，外表增做装饰花格。或地震烈度在七度以上的地区。钢板烟囱的优点是：自重轻、占地少、安装快、有较好的抗震性能。但耗用钢材较多，而且易受烟气腐蚀和氧化锈蚀。如用燃用含硫分高的燃料时，腐蚀会更严重。因此，必须经常维护保养，否则会缩短使用年限。钢板烟囱一般用于容量较小的锅炉、临时性锅炉房。以及要求迅速D5DNK烟囱维修投产供热的快装锅炉上。要求煤的含硫量为每4187kJ/kg不大于0.3%~0.4%。钢板烟囱的高度不宜超过30m。钢板烟囱由多节钢板圆筒组成，筒身厚度一般为3~15mm。为了防止筒身钢板受烟气腐蚀，可在烟囱内壁敷设耐热砖衬或耐酸水泥。为了维持烟囱的稳定性，要用钢丝绳固定。钢丝绳可用三根，间隔120。对称布置；也可用四根，间隔90。对称布置。囱遭到雷击，烟囱外部应设避雷设施。烟囱外部还应设爬梯，供检修烟囱、避雷设施等使用。使用过厚的绝热衬里，一般要求烟气的温度应低于773K。工业炉辐射室通常维持负2mmH2O柱的压力，以使高温烟气不致泄漏于炉外。双筒或多筒式烟囱：一些高度较大的烟囱工程，已由钢筋混凝土烟囱逐步发展成双筒或多筒（集束）式烟囱。此类烟囱具有综合造价低、自重轻、地基处理费用省、可避免筒壁产生温度裂缝等优点，故在大、中型发电厂中推广使用。双筒或多筒式烟囱的构造，一般外筒为钢筋混凝土结构，筒体结构向上呈双坡变截面，最小厚度一般为280mm，外筒体主要承受风荷载。内筒为钢结构，用高耐D5DNK烟囱维修候性结构钢制作，外包矿渣棉等保温隔热材料，钢内筒主要起排烟除尘作用。钢内筒为自立式，但在钢内筒与钢筋混凝土外筒之间每隔一定高度要设置横向钢平台支撑结构，并兼作施工安装及检修平台。烟囱高度设计：一、通风下的烟囱高度：烟囱高度所形成的抽力用于：克服烟气流动过程中的总压力降、服空气通过燃烧器的压力降、保证炉膛内具有一定的负压炉子本身高度所形成的抽力用于：辐射室高度所形成的抽力，克服空气通过燃烧器的阻力。对流室高度所形成的抽力，用来保证辐射室顶的负压和克服烟气通过对流室的压力降的一部分。高度的确定方法：1列总抽力与烟气流动的总压力降恒等式求得即：2需考虑到安装、环保及检修等方面的问题。子本身的抽力：iiPHg)(HHgaD5DNK烟囱维修抽力由炉内烟气密度与大气密度的差而引起表达式为：烟囱抽力对流室的抽力烟气流动的压力降：1、沿烟道流动的压力降；2、流过挡板、转弯或截面变化等局部的压力降；3、流过对流室管排的压力降；4、过空气预热器的压力降(有预热器时)。烟气流速：烟气沿烟道流动的压力降局部阻力产生的压力降烟囱高度：由抽力确定烟囱高度决定烟囱高度的其它因素：5~2i61iics6.19PHHD5DNK烟囱维修．不低于附近的蒸馏塔等设备的顶标高，以避免火灾；b．圆筒炉烟囱的最低高度应能利用烟囱上的炉管吊环吊出辐射炉管；c．受航空方面的限制；d．受环境保护方面的限制，必须根据环境保护法规定的要求计算烟囱高度。二、通风下的烟囱高度：1.232Hs炉管有效长度1）空气由通风机供给，炉内烟气流动阻力由烟囱抽力克服。的计算除不考虑空气通过燃烧器的压力降外，其余与自然通风完全相同2）空气由通风机供给，炉内烟气流动阻力主要由引风机的压头克服。烟囱的抽力不再是确定烟囱高度的主要因素，一般由其它因素确定烟囱高度。3）空气由炉内负压吸入，烟气压力降主要由引风机D5DNK烟囱维修克服。引风机的压头中应考虑空气通过燃烧器的压力降。烟囱直径：烟囱的直径主要取决于烟气的流量。在自然通风时，可以采用烟气质量流速为2.5～3.5kg/m2·s来决定烟囱的直径。也可以是这样计算：Ds=4/π×Wg/3600Ws)5.3~5.2(W4Dgs式中Ds----烟囱的内径,m；Wg----烟气的流量，kg/h；Ws---烟气的流速，m/s；对自然通风量Ws=4~8m/s；对机械通风取Ws=10~15m/s。流量：单位时间内流过任一截面的流体量。若流量用体积来计量，则称为体积流量，以Vs表示，其单位为m3/s。若流量用质量来计量，则称为质量流量，以Ws表示。单位为kg/s。体积流量和质量流量的关系为：Ws=Vs.ρD5DNK烟囱维修对流室和烟囱产生的抽力：所谓抽力是由于炉内烟气的密度与大气的密度差别而产生的。对于圆筒炉或立式炉，因为辐射室和对流室本身都具有一定的高度，所以和烟囱一样也要产生一定的抽力。但是，在确定烟囱的高度时，一般并不将辐射室产生的抽力考虑在内。其原因是：上述管式炉一般都在负压下操作，为了避免炉内出现正压，设计时已要求辐射室顶部维持2mmH2O柱的负压。因此，辐射室所产生的抽力只能用来克服空气通过火嘴的压力降和烟气流过辐射室的压力降。在自然通风方式下，空气通过火嘴的压力降一般为5~6mmH2O柱；烟气流过辐射室的压力降很小，可以忽略不计。下面的抽力和压力降的单位均采用mmH2O柱。（1）对流室产生的抽力△p1△p1=354（1/Ta-1/Tf）.Hc式中Hc---对流室的高度,m；Ta，Tf---分别为大气温度和对流室烟气的平均温度,K；（2）烟囱产生的抽力△p1D5DNK烟囱维修△p1=354（1/Ta-1/Tm）.Hs式中Tm---烟气在烟囱中的平均温度，K；一般取对流室出口烟气温度减去50K；Hs---烟囱的最低高度，m。烟囱施工要点基础：1．烟囱基础的基坑挖好后，应由施工单位会同建设单位、设计单位等检查基坑中心的坐标、基底的尺寸和标高等是否符合设计要求；地基土质是否符合设计时所采用的勘探资料；地下水位状况以及其侵蚀性等。经检查验收后方可进行下道工序的施工。2．当基坑处于地下水位以下时，挖掘基坑前应根据水文地质情况，采取有效的降水或排水措施，并应采取防止地表水流入基坑的措施。基坑降水或排水措施，应持续至回填土完成到地下水位以上时方可停止。3．基底表面应平整。严禁用填土的办法找平基坑底面。在个别稍低于设计标高的低洼处，可在浇筑垫层混凝土时找平。D5DNK烟囱维修．基坑验收后，应立即进行基础施工。如停顿时间过长，应重新复查无误后方能进行施工。如基坑表面被水浸泡、扰动时，则必须将被浸泡、扰动的土除尽，并采取加厚垫层的办法，使其达到设计标高。在基土破坏比较严重的情况下，应由有关单位确定相应的补救措施。5．M形组合壳体基础采用土胎施工时，应做到外形尺寸准确，且不应破坏其原土结构。土胎完成后，应在其表面上抹1：3的水泥细砂浆面层，厚25~30mm。6．插入基础杯壁内的筒壁纵向钢筋，应按设计要求的位置、分组及插入深度等，准确地与基础钢筋绑扎或焊接牢固，并应有防止钢筋位移的措施。7．基础施工缝的留设位置应符合下列要求：（1）基础底板混凝土应连续一次浇筑完毕，环形或圆形板式基础的施工缝，可留在底板与环壁的连接处。（2）壳体基础混凝土应按水平层次连续一次浇筑完毕，不得留施工缝。对于正倒锥和截锥组合壳基础，当一次浇筑完成确有困难时。8．基础完成后，应立即进行基础的验收和基坑的回填。回填土应分层仔细夯实，每层厚度不宜大于200mm。D5DNK烟囱维修回填土宜稍高于地面，以利排水。回填土夯实后，再做排水护坡，其坡度不应小于2％。9．高度大于50m的烟囱，应在标高500mm处的筒身上埋设3~4个水准观测点，进行烟囱沉降观测。建筑在湿陷性黄土地基上的烟囱，不论其高度如何，均应埋设水准观测点，按规定进行观测。砖烟囱：1．砖烟囱筒身应用异型或普通粘土砖砌筑。砖的强度等级应符合设计要求。凡外形尺寸、强度、抗冻性、火候、裂缝等不符合国家标准一等砖的要求时，不准使用。砌筑在筒身外表面的普通粘土砖，应选用无裂缝，且棱角至少有一端是完整的。在常温下施工时，应提前将砖浇水润湿，其含水率宜在10％~15％。2．砌筑筒身前，应检查基础环壁或环梁上的平整度，并应采用1：2水泥砂浆抹平，其水平偏差不得超过20mm，砂浆找平层的厚度不得超过30mm。3．砌筑用的砂浆强度等级应符合设计要求。施工时应采用重量比，其稠度为80~l00mm。D5DNK烟囱维修砂浆应随拌随用，水泥砂浆和水泥混合砂浆必须分别在拌成后3h和4h内使用完毕；如施工期间最高温度超过30℃时，则应分别在2h和3h内使用完毕。4．筒壁应采用顶砖砌筑，当筒壁外径大于5m时，亦可采用顶砖和条砖交错砌筑。当筒壁厚度大于211砖时，内外层可使用半截砖，但其数量不应多于30％，且小于1/2砖的碎砖块不得使用。5．筒壁可采用挤浆法或刮浆法砌筑，砖缝必须用砂浆填充饱满，水平灰缝的饱满度不得低于80％，严禁用水冲浆灌缝。筒身外部砖缝宜用1：1.5水泥细砂拌制的砂浆勾缝，内部灰缝均应刮平。6．砖缝：砖筒身上、下层的垂直环缝应交错1/2砖，辐射缝应交错1/4砖；当为异型砖时，应交错其宽度的1/2。砌体的垂直灰缝宽度和水平灰缝厚度应为10mm，在5m2的砌体表面上抽查10处，只允许其中有5处灰缝厚度增大5mm。7．烟囱筒身砌筑时，砖层可砌成水平，也可砌成向烟囱中心倾斜，其倾斜度应与筒壁外表面的坡度相等。砖层的倾斜度应经常用水平尺检查。D5DNK烟囱维修身砌筑时，砖层可砌成水平，也可砌成向烟囱中心倾斜，其倾斜度应与筒壁外表面的坡度相等。砖层的倾斜度应经常用水平尺检查。9．将普通粘土砖加工成顶砌的异型砖时，应在砖的一个侧面进行。加工后小头的宽度不宜小于原来宽度的2/3。砌筑后的筒壁外表面砖角凹进凸出不得超过5mm。10．砌筑筒壁时，每5m高度内应取一组砂浆试块，当砂浆强度等级或配合比变更时应另取试块，以检验其28d龄期的强度。11．当筒壁配置钢筋时，钢筋的位置、接头和锚固等均应符合设计要求。当筒壁上安设环箍时，安装应水平，接头的位置应沿筒壁高度相互错开，当砌体砂浆强度达到40％后，方可拧紧环箍上的螺栓，使其紧贴筒壁。双筒或多筒式烟囱：1．双筒或多筒式烟囱的钢筋混凝土基础，一般均为大体积混凝土，因此施工时要采用针对性的技术措施，降低水化热，控制和避免裂缝的产生和扩展。常采取的措施有：选用低热型矿渣水泥；掺用粉煤灰和木钙减水剂；覆盖