第8节 烟囱的设计
8.1 烟囱的直径 8.2 烟囱的高度
概述
作用：①产生抽力使烟气在加热炉内不断流动 ； ②把烟气送到高空排出，减少地面污染
一般圆筒炉或立式炉的烟囱都用钢制的，并且放 在炉顶上。烟气的温度应低于500℃，以免需要过 厚的绝热衬里，增加加热炉钢架的负荷。
在自然通风的加热炉中，一个设计良好的烟囱， 应保持炉内有一定的负压，使燃料燃烧所需的空气 进入炉内，而炽热烟气不漏出炉外。
0.1
8.2.2 烟囱的压力降
⒍烟囱出口的动能损失ΔP6：
P6
Ws2 2g
G
mmH 2O
8.2.3 烟囱的最低高度
根据下式即可求得烟囱的最低高度：
P P P1 P2 P3 P4 P5 P6
说明： ①为了避开邻近的建筑物以及满足炼油化工厂有
关安全防火的规定，实际高度不能低于附近设备的 高度；
mmH2O
式中：MG－烟气在对流室最小横截面积处的质量流速， kg/(m2·s)；
Nc－管排数； dP－管子与管子之间的间隙，m； νG－烟气在平均温度下的运动粘度，kg/(m·s)。
8.2.2 烟囱的压力降
⒉对流室的压力降ΔＰ２：
②烟气通过交错排列的钉头管管排的压力降：
钉头外部区域的质量速度MGO：
8.2.3 烟囱的最低高度
说明：
②对于烟囱装在对流室之上的圆筒炉，尚需考虑在 烟囱顶部装设环形吊梁，作为检修时吊装炉管之用。 为了能吊起炉管，烟囱必须有如下的最低高度：
Hs = 2/3 炉管有效长度 + 2.1 m
8.2.3 烟囱的最低高度
说明：
③为了使烟囱排出的烟气对周围环境的污染不超过 允许的规定值，还必须根据环境保护法规定的要求计 算烟囱的高度。如果这一高度超过上述烟囱的最低高 度，则应按后者进行设计。
因此，烟囱的高度不仅仅满足提供足够的抽力：
H s max( H s1, H s2 , H s3 )
8.2.3 烟囱的最低高度
因此，烟囱的高度不 s1, H s2 , H s3 )
的流速改为烟囱内烟气的流速WS进行计算：
P3
1
ws2 2gc
g
式中：ws－烟气在烟囱内的流速，m/s；
ρg－烟气在烟囱内的密度，kg/m3。
8.2.2 烟囱的压力降
⒋烟囱的摩擦阻力损失ΔP4：
P4
Hs Ds
Ws2 2g
G
mmH2O
式中：λ－摩擦阻力系数，根据Re=DSWS/νG查有关图表；
HS、DS－烟囱的直径和高度，m； ρG－烟气在烟囱中的平均密度，kg/m3；
于是：
( WG 3600M GO
- AsO )1.8
A1.8 si
Ns
(
d d
' P " P
)0.2
P3
Tf 2324
M
2 GO
Nc
(
dP" M
G
GO
)-0.2
mmH2O
8.2.2 烟囱的压力降
⒊烟气由对流室到烟囱的压力降ΔP3：
计算方法仍按辐射室到对流室的压力降计算，只
不过式中烟气的密度改用烟囱内烟气的密度，烟气
G
29 22.4
273 Tm
8.2.2 烟囱的压力降
⒌烟道挡板的压力降ΔP5：
P5
5
Ws2 2g
G
mmH 2O
式中：ζ5－局部阻力系数，可查表； X－自由截面占烟囱总面积的百分数，%。
X 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
ζ5
20 0
40
18
8
4
2
1. 0
0.5 0.22
8.1 烟囱的直径
在自然通风时，可以采用烟气的质量流速 GS=2.5～3.5kg/（m2·s）来决定烟囱的直径：
Ds
4•
WG
(2.5 ~ 3.5) 3600
式中：WG－烟气的质量流量，kg/h。
8.2 烟囱的高度
8.2.1 烟囱的抽力 8.2.2 烟囱的压力降 8.2.3 烟囱的最低高度
烟囱的高度是这样来确定的，即假 定烟囱和对流室所产生的抽力等于烟气 在炉中流动的压力降，一般以mmH2O 或kg/m2表示。如果烟气流动的压力降 超过20～30mmH2O，就要考虑装设 引风机。
8.2.1 烟囱的抽力
辐射室和对流室本身也具 有一定的高度，所以和烟 囱一样具有一定的抽力。
计算烟囱高度时，一般不将 辐射室的抽力考虑在内。
8.2.1 烟囱的抽力
⒈烟囱所产生的抽力ΔPⅠ：
PⅠ
Hs (a - G ) W /1000
354
H
a
(1 Ta
-
1 Tm
)mmH 2O
式中：Hs－烟囱的最低高度，m； ρG、ρW 、ρa－烟气、水和大气的密度，kg/m3； Ｔm、Ta－烟气和大气的平均温度，Ｋ；
假定烟气的分子量为29, 则：
G
29 22.4
273 Tm
PG 1.013
G
29 22.4
273 Tm
8.2.1 烟囱的抽力
⒉对流室所产生的抽力ΔＰⅡ：
PⅡ
354
H
c
(
1 Ta
-
1 Tf
)mmH
2O
式中：Hc－对流室的高度，m； Tf－对流室烟气的平均温度，Ｋ。
8.2.2 烟囱的压力降
⒈由辐射室到对流室的压力降ΔＰ１：
P1
1
W12 2g
1
mmH 2O
式中：Ｗ１－烟气在对流室入口处的线性流速，m/s； ρ１－烟气在对流室入口处的密度，kg/m3； ζ１－局部阻力系数，其数值可查表。
8.2.2 烟囱的压力降
⒉对流室的压力降ΔＰ２：
①烟气通过交错水平排列的光管管排的压降：
P2
Tf 2324
M
2 G
Nc
(
d
PM
G
G
)-0.2