煙囪設計
煙囪設計
ey筒壁材質為鋼筋混凝土的煙囪。 ey筒壁內設置一個排煙筒的煙囪。煙氣自現有的煙囪煙道到達FGD系統的新煙道。
煙囪的主要作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。高層建築內部一般設置數量不等的樓梯間、排風道、送
風道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道，當室內溫度高於室外溫度時，室內熱空氣因密度小，便沿著這些垂直通道自然上升，透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空氣因密度大，由低層滲入補充，這就形成煙囪效應。煙囪效應是室內外溫差形成的熱壓及室外。
風壓共同作用的結果，通常以前者為主，而熱壓值與室內外溫差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。這說明，室內溫度越是高於室外溫度，建築物越高，煙囪效應也越明顯，同時也說明，民用建築的煙囪效應一般只是發生在冬季。就一棟建築物而言，理論上視建築物的一半高度位置為中和面，認為中和面以下房問從室外滲入空氣，中和面以上房間從室內滲出空氣。
在煙囪效應的作用下，室內有組織的自然通風、排煙排氣得以實現，但其負面影響也是多方面的：首先，風沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內，消耗熱量並污染室內；其次，風通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中，導致梯門不能正常關閉；第三，當發生火災時，隨著室內空氣溫度的急劇升高，體積迅速增大，煙囪效應更加明顯，此時，各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道，是火災垂直蔓延的主要途徑，從而助長火勢擴大災情。有資料顯示，煙氣在豎向管井內的垂直擴散速度為3-4m／s，意味著高度為100m的高層建築，煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個大樓頃刻問便可能形成一片火海。為有效減弱煙囪效應產生的負面影響，可採取以下一些措施。
1．在冬季，空氣主要是通過各種外門從底層流入室內，最直接的方法是將建築通向外界的所有門，儘可能地設置成兩道門、旋轉門、加裝門斗或在外門內側設置空氣幕等，這對於大廳門尤為必要，對於那些次要通道連同地下停車場的外門口等，在冬季也要裝門，至少應增掛厚門簾。在冬季，電梯井頂部的通風孔應適當向小調整或關閉。
2．對於已採暖的建築物，盡量不使低層部分的室內溫度高於高層部分。
3．當火災發生時，不僅在任何季節通過各類豎井產生煙囪效應，而且還可能在小範圍內通過穿越樓板的空調管道，甚至是一些不引人注意的孔隙產生煙囪效應。對此，《高層民用建築設計防火規範》(GB50045-1995)有以下明確規定。
(1)當圍護結構採用幕牆形式時，“與每層樓板、隔牆處的縫隙，應採用不燃燒材料嚴密填實”。
（2)“建築高度不超過100m的高層建築，其電纜井、管道井應每隔2~3層在樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔；建築高度超過100m的高層建築，應在每層樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔”。因施工缺陷、橋架和管道根部形成的各種孔隙，必須用不燃燒材料填塞密實。
(3)“樓梯間和前室的門均為乙級防火門”，並“應具有自行關閉的功能”；各種豎向管井“井壁上的檢查門應採用丙級防火門”；“電纜井、管道井與房間、走道等相連通的孔洞，其空隙應採用不燃燒材料填塞密實”；“垂直風管與每層水平風管交接處的水平管段上應設防火閥”；“廚房、浴室、廁所等的垂直排風管道，應採取防止迴流的措施或在支管上設置防火閥”，以確保火災時與走道及房間的分隔，防止各樓層之間通過豎井交叉蔓延。
煙囪的由來
煙囪是最古老、最重要的防污染裝置之一。煙囪的發明極早。當原始人發現火時，同時發現了這樣一個道理：哪裡有火，哪裡必有煙。最早的煙囪即是室內的通氣孔。當把“火”帶進室內做飯和取暖時煙也隨之而入。這就迫使人們不得不設法在屋頂和牆壁上開些通氣孔，以此來驅除屋內的煙霧。這種方法作為一種規範的人類實踐活動已保留了幾十萬年。人類曾花了很長的時間來改進大煙囪。過去學術界普遍認為：人類文明的發源地埃及和美索不達米亞氣候溫暖，因而家庭取暖也就沒有成為一個緊迫的問題。最後，一個法國考察隊宣布他們在幼發拉底河上游挖掘龐大的廢墟城市馬里時，發現了一座配備著許多煙囪的約有4000年歷史的宮殿。從而使上述觀點得到改變。誠然，羅馬人在發展設計新穎的熱氣取暖系統時，也大大地改進了煙囪。但目前流行的觀點仍認為，“煙囪”這一慨念是1200多年前由敘利亞人、埃及人以及猶太商人從東方引入西歐的。
目前，中國最高的單筒式鋼筋混凝土煙囪為210米。最高的多筒式鋼筋混凝土煙囪是秦嶺電廠212米高的四筒式煙囪。現在世界上已建成的高度超過300米的煙囪達數十座，例如米切爾電站的單筒式鋼筋混凝土煙囪高達368米。
一般有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三類。
其材質一般分為幾種：鐵質、石棉、陶質，這幾種一般用在小的場所，如家庭、辦公室等。
另外還有用磚頭建造的，多為圓柱替，上細下粗，一般用在工業的大廠房，如大鍋爐、冶鍊廠等。
鋼煙囪steelchimney
筒壁材質為鋼材的煙囪。
鋼筋混凝土煙囪reinforcedconcretechimney
筒壁材質為鋼筋混凝土的煙囪。
磚煙囪brickchimney
筒壁材質為磚砌體的煙囪。
自立式鋼煙囪selfsupportingsteelchimney
筒身在不加任何附加受力支撐條件下，與基礎一起構成一個穩定結構的鋼煙囪。
拉索式鋼煙囪guyedsteelchimney
筒身與拉索共同組成穩定體系的鋼煙囪。
塔架式鋼煙囪framedsteelchimney
筒身與塔架共同組成穩定體系的鋼煙囪。
單筒式煙囪singletubechimney
內襯分段支承在筒壁上的普通煙囪。
套筒式煙囪tube-in-tubechinlney
筒壁內設置一個排煙筒的煙囪。
多管式煙囪multi-fluechimney
兩個或多個排煙筒共用一個筒壁或塔架組成的煙囪。
傳統意義是磚混的，在現在的多為框混結構
“煙囪越高，排煙能力越好”“越高空氣壓強越小”這兩句話都沒錯，但煙囪越高排煙能力越好絕不是因為越高空氣壓強越小造成的，如果真的是這原因造成的，別說煙囪里的空氣會自己往上流，就是地面的空氣也全都往上跑了，哈哈！下面給你解釋原因吧。
在大氣中的任何物體（包括空氣本身）都會受到來自於空氣的浮力，但空氣為什麼還能保持平衡（不考慮吹風現象）而不上浮呢？那是因為空氣不但受到了上升的浮，同時還受到了自身的重力作用，通常情況下空氣向上的浮力與自身向下的重力是相等的，所以就保持了平衡。
但是煙囪里所排出的煙子，是溫度很高的熱空氣，溫度越高它就越澎漲，單位體積所受的重力也就變小了，由於浮力沒變，而熱空氣的重力變小了，所以煙子就上浮了，往上沖，當上沖一段時間溫度變冷后煙子就水平擴散了，如果你在無風的時候（最好是清晨和傍晚）站在農村的山上，看山溝里農戶們的煙火，就能看到這一現象，非常壯觀。
煙囪為什麼要做很高呢，因為煙囪越高煙囪的熱空氣就越多，它所受到的總浮力就越大，浮力產生的壓強就越大，排煙能力就越強。那是不是把煙囪不做高而是把它做大也行呢？當然不行，如果你只把煙囪做大而不做高，煙子所受到浮力同樣會變大，而且與增大的截面積成比例，但是壓強=壓力/受力面積，壓力、面積都成比例的變大了，壓強實際上就沒變，煙囪低部的吸力就不會變大，這道理與抽水泵的揚程只與水管的垂直高度有關，而與水平距離無關一會事。
另外，煙囪做成錐形只是因為建築上的需要，對排煙能力沒幫助。煙囪也並非做得越高越好，煙囪有個最佳高度，得根據你的排煙量和煙囪口徑來定，當排煙量和口徑一定時，煙囪超過了一定的高度后，再做高就毫無意義了。
煙囪的高度對排煙能力是有影響
不過關鍵不是這個
關鍵是煙囪要做成圓錐形的上小下大
這樣才能使煙囪內的氣壓遠遠大於煙囪外的氣壓
這樣煙囪的排煙能力才越好
煙囪修高了，能夠成較好的溫度梯度，空氣的熱膨脹上升效果更好.
產品摘要指標：
1、耐高溫：250℃。
耐30%硫酸：80℃15天無變化，常溫30天無變化。
3、耐水性：常溫浸泡90天無變化。
4、耐剝離性：（急冷急熱250℃/水冷反覆循環）50次無變化。
5.抗老化指標：耐濕熱試驗500h無變化。
6.最長使用年限：13年。
7施工周期：20—30天。
單筒舊煙囪轉內襯脫硫改造（新煙囪內襯處理）和鋼煙囪內側耐酸防腐處理方案：
（一）、舊煙囪轉內襯改造及新單筒煙囪內襯處理：
2、施工周期：20天（210-240M煙囪）。
（二）、鋼煙囪內側防腐處理方案：
1、處理方法和程序：除銹后刷OM-4底料兩道，刷OM-5型煙囪耐高溫耐酸防腐塗料兩道，總干膜厚度0.5—1.0mm。（設計院根據需要選擇厚度）
2、施工周期：20天（210-240M煙囪）。
胡瑜想
改革開放以來，各地的高層建築象雨後春筍般地矗立起來，根據中國國情，現在絕大部分高層建築的熱源還是考慮使用燃油或燃煤鍋爐或溴化鋰機組，其機房的煙囪尤其是燃煤鍋爐房的煙囪的設置，往往是設計者十分頭痛的問題，若建獨立煙囪，因其均在鬧市區，寸土寸金，不可能單獨設立，且造價昂貴，若做附壁煙囪，在設計或施工中出現錯誤，將會造成不可挽救的經濟損失，如武漢某單位28層住宅樓的附壁磚煙囪，就是因為設計與施工均存在一定問題而使煙囪和住宅牆面開裂，煙氣向各個房間滲透，煙囪無法修理和使用，而重新再做了一個鋼製煙囪附牆。造成經濟損失幾十萬元。
在設計實踐中，我們吸取他人的經驗教訓，根據現場情況，千方百計，大膽創新，採用新技術，並且嚴格要求施工單位按圖施工，解決了高層建築煙囪設計的一些問題，幾個工程經各有關部門竣工驗收合格，運行幾年，沒有問題，有的還獲得了省優秀設計二等獎（湖北省建設銀行辦公樓、國際金融貿易大廈），取得了很好的經濟效益和環境效益。
一、內筒設置煙囪
中國建設銀行湖北省分行辦公大樓（也稱湖北國際金融大廈）是武漢地區首批高層建築之一，該大廈主樓廿六層，高近百米，由於當時的能源政策限制，只能採用煤作燃料，然而，由於該大廈地處武漢市繁華的鬧市中心－－中南路口，環境保護要求特別高，而燃煤鍋爐又不適於布置在樓頂，只能考慮布置在裙房一層，根據《鍋爐塵排放標準》本工程鍋爐房煙囪可按30M設計（總容量5t/h），但由於本大廈高近100M，且周圍也有中南商業大樓（高約50M）和規劃中的物貿大廈，中商廣場（後來均已建成），上述排放標準也同時規定“在煙囪周圍半徑200M的距離內有建築物時，煙囪高度一般應高出最高建築物三米以上”。有人希望我們按30M設計，這樣建設單位可以節省不少投資，我們設計起來也方便得多，如果我們在“一般”和“應”上做文章，請求環保部門降低要求也不是沒有可能的，但我們認為，以環境保護的高度出發，從城市發展的長遠觀點著想，從鍋爐房煙氣對本大廈的影響考慮－－因為鍋爐房位於本大廈之西北，而鍋爐運行時間又多在冬季，煙氣對大廈的損害是不言而喻的－－將鍋爐煙囪建得更高一點有百利而無一害的，因此，我們決定還是將鍋爐房煙囪設計為高出本大廈3米。然而，真正設計起來就困難重重了，首先，本大廈是武漢市首批標誌性建築之一，是湖北省建設銀行的辦公大樓，城市規劃要求外裝修豪華壯觀，因而在方案設計是，由於種種原因，沒有考慮設置高出屋面3米煙囪的位置，
施工圖若考慮附壁磚煙囪或鋼煙囪不僅破壞建築形象，而且結構上也無法處理。其次，若建獨立磚煙囪，造價將高達百萬元，且受地方限制，做起來與整幢建築也不協調，有煞風景，若考慮附在裙房上，連起碼的30M也達不到，怎麼辦？經我們多次與土建工程師磋商，終於在主樓內筒靠電梯井的地方擠出一塊面積約2.5M2的三角形位置決定將煙囪設置在此。
內筒設置煙囪，在中國以至於亞州也還是個新問題，首先，煙氣對內筒產生的熱應力影響就很大，其次，鍋爐房並非在主樓樓層內，而是在裙房裡，距內筒尚有幾十米水平距離，煙道必須通過標準層的幾個房間，將對這些房間產生影響。特別是鍋爐一般冬天運行較多，煙囪內外溫差更大，為避免其影響，將煙囪作如下處理：
1、參照普通煙囪的建造方法，將空氣隔熱層擴大為100MM，普通磚煙囪的空氣隔熱層為50MM，它是為保護煙囪外壁而設置的，而我們要保護的對象是大樓的整個內筒以至整個大廈，為此，我們特將空氣隔熱層增加一倍，防止煙氣熱量向內筒傳導而產生熱應力破壞。
3、煙囪與煙道連接處設置伸縮縫，煙道（鋼製）採取了嚴格的保溫措施。
4、煙囪外壁（即內筒牆壁用耐火砼澆築，更進一步消除煙氣的影響。
採取上述措施，完全避免了煙囪內外溫差對主樓內筒的影響，如果不說明，誰也不知道，本大樓的煙囪就設置在主樓的內筒靠過道的地方。幾年的運行證明，此法不僅解決了高層建築設置煙囪的難題，為建設單位節省了大量投資（與獨立煙囪相比，節省3／4，約70萬元，與附壁煙囪相比，節省的1／3，達30萬左右。）產生了巨大的經濟效益，而且，更重要的是，由於煙囪很高，消除煙氣對周圍的污染，產生了更明顯的環境效益。
二、外牆設置附壁煙囪
湖北省郵電管理局所建華美達大酒店，是一座二十八層，高一百多米的大型建築，鍋爐房設置在四層裙房，三台油鍋爐總煙道正好位於大樓外牆一角，我們同樣在牆角切了一個面積約2M2的三角形，因其在外牆，熱應力影響比內筒小，故空氣隔熱層僅70MM，其餘辦法均與湖北國際金融大廈相同，但鍋爐運行后，發現臨煙囪的房間較高，后經分析勘察，發現施工單位在砌煙囪內壁耐火磚時，根本沒按煙囪砌築工藝施工，甚至連內壁上的腳手架孔都沒堵上，還有250×200MM的大洞幾個寬20MM的縫隙達幾十米，后經堵洞補孔，並采限了一些別的措施，房間濕度才降下來，達到正常使用要求。
三、設備附牆不鏽鋼煙囪
河南鄭州金博大城，鍋爐房設在裙房一層，鍋爐房與三十三層商住樓相連，原設計寫字樓四十六層，煙囪附寫字樓而上，但由於某些原因，寫字樓只建了幾層，商住樓又已建成，經研究，決定做不鏽鋼煙囪附在商住樓牆上，採取了下述措施。
1、為避免普通鋼的鏽蝕而造成煙囪更換費用高，經測算，決定採用不鏽鋼制。
2、為減少造價，少用不鏽鋼材採取短節法蘭安裝方法，即兩法蘭之間距離僅為2米，在法蘭上支撐煙囪，從而減少下層煙囪的壁厚，按計算，若煙囪重量都落在地基上，下層煙囪壁厚要十幾毫米，採用上述辦法，上下煙囪的壁厚均為4－5MM。支撐和固定均用不接觸煙氣的普通鋼材。
3、煙囪上採取熱補償措施，防止因煙囪固定支撐之間的熱膨脹而引起破壞。
該鍋爐房運行幾年，一切正常。
四附壁磚煙囪施工中應注意的幾個問題。
1、一定要請具有築爐或煙囪施工的專業隊伍施工。
2、內壁一定要保證平滑，密實不允許滲煙，以減少熱傳導。
3、空氣隔熱層寬度一定要保證不允許兩隔熱層面凹凸不平。
4、絕對不允許在砌內壁耐火磚時在內壁上搭腳手架，只能搭在外壁上，因為腳手架孔是無法堵嚴的。
高層建築是我國近年來發展的新鮮事物，隨著四化建設的進一步深入，一座座高樓撥地而起，由於一般都建在人口稠密的大城市，而我國的城市由於歷史原因暫時還很少有供熱中心，因之鍋爐是不可缺少的，怎樣解決高層建築中的煙氣排放（即煙囪設計）問題，是一個很棘手的課題，弄不好，禍及當代，殃及子孫，但只要我們認真研究，大膽創新，精心設計，精心施工，解決這一問題還是不難的。
《最新煙囪工程設計與施工圖預算編製指南》
煙囪避雷、鋼筋混凝土煙囪防雷，宜在煙囪上裝設避雷針或避雷環保護。多支避雷針應連接在閉合環上。
當非金屬煙囪無法採用單支或雙支避雷針保護時，應在煙囪口裝設環形避雷帶，並應對稱布置三支高出煙囪口不低於0.5M的避雷針。
當兩支或多支煙囪在一起時，即使按理論計算高煙囪的保護範圍能夠覆蓋低煙囪時，然而低煙囪仍然需要安裝防直擊雷的接閃器。
鋼筋混凝土煙囪的鋼筋應在其頂部和底部與引下線和貫通連接的金屬爬梯相連。
高度不超過40M的煙囪，可只設一根引下線，超過40M時應設兩根引下線。可利用螺栓連接或焊接的一座金屬爬梯作為兩根引下線用。
金屬煙囪應作為接閃器和引下線。
建築物的引下線不少於兩根，但周長不超過25M且高度不超過40M的建築物可只設一根引下線。引下線應沿建築物四周均勻或對稱布置，其間距不應大於25M，當僅利用建築物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時，可按跨度設引下線，但引下線的平均間距不應大於25M。
煙囪煙氣脫硫系統，
《選自江蘇宏亞高空建安防腐有限公司技術部施工手冊》
煙氣系統的設計將考慮系統的正常運行及緊急情況的操作，包括由於上游鍋爐的突然變化引起的短時間煙氣溫度變化過大的情況。為使系統在緊急狀態下能安全運行，設計時將考慮材料的選擇，設備及煙道的合理設計，並在煙氣換熱器(GGH)上游安裝一緊急噴淋裝置。
煙氣自現有的煙囪煙道到達FGD系統的新煙道。熱煙氣通過該煙道，經增壓風機送達脫硫(FGD)系統。現有煙道可作為旁路煙道將煙氣直接排至煙囪，這意味著煙氣可以100%經旁路煙道被旁路。脫硫系統可通過雙百葉窗式擋板與旁路煙道分離。
煙道將未處理的原煙氣引至升壓風機，經煙氣換熱器(GGH)將熱原煙氣中的熱量蓄積並加熱吸收塔出來凈化后的冷煙氣。原煙氣溫度由150℃降至113℃經過吸收塔的入口向上流動穿過托盤及噴淋層，在此，煙氣被冷卻、飽和，煙氣中的SO2被吸收。經過噴淋洗滌的冷煙氣進入煙氣換熱器(GGH)的冷端，離開GGH后被加熱至82℃，加熱后的冷煙氣通過煙道進入煙囪。
FGD裝置配有1台迴轉再生式煙氣換熱器，以使凈煙氣在煙囪進口的最低溫度高於80℃。該裝置是利用鍋爐出來的原煙氣來加熱經脫硫之後的凈煙氣，使之溫度大於酸露點溫度後排放到煙囪。為防止GGH傳熱面間的沉積結垢，需用清洗設備進行清洗，清洗設備一般用噴槍。在換熱器的原煙氣部分“熱側”有一個噴槍，“冷側”有一個噴槍。用壓縮空氣每天沖洗換熱器，或當壓降超過給定最大值時，用高壓工藝水沖洗。但用高壓工藝水沖洗只能在運行時進行（一年約12次，根據裝置的運行情況）。當FGD裝置停運時，可用低壓水沖洗換熱器。
升壓風機用於克服FGD裝置造成的煙氣壓降。採用靜葉可調軸流式風機，FGD系統共設一台升壓風機。升壓風機將根據正常運行和異常情況可能發生的最大流量、最高溫度和最大壓損設計，還將考慮事故情況。升壓風機在容量、設計和構造上將保證從零到滿負荷時都能運行，除了滿足鍋爐在MCR工況下的運行要求外，還將滿足FGD最差的設計條件。即：
a.基本風量按鍋爐燃用設計煤種和BMCR工況下升壓風機入口的煙氣量考慮。
b.風量裕量不低於10%，另加10℃的溫度裕量。
c.壓頭裕量不低於20%。
來自鍋爐的煙氣分別從與煙囪相連的鋼煙道中引出后，進入升壓風機，經升壓風機增壓后，依次通過煙氣換熱器（GGH）降溫側、吸收塔、GGH升溫側接入煙囪。FGD系統的風壓損失由升壓風機提供。煙氣經GGH降溫側冷卻后流入吸收塔。在吸收塔中，煙氣首先經托盤將氣體均勻分佈，調整煙氣流速。均勻分佈的煙氣逐漸上升，與從吸收塔內噴淋管組噴出的懸浮液滴逆向接觸，使煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF、飛灰和其他污染物得到去除。從吸收塔頂部出來的凈煙氣經GGH升溫側再熱后，從煙囪排放到大氣中。煙道上設有擋板系統，以便於FGD系統旁路運行，包括1個進口擋板（原煙氣擋板），1個旁路擋板和1個FGD出口擋板（凈煙氣）。所有擋板都配有密封系統，以保證“零”泄露。在正常運行時，兩個旁路擋板門關閉，每個旁路擋板門的差壓通過升壓風機的可調葉片控制為0kPa。
在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板門，煙氣通過旁路煙道繞過FGD系統直接排到煙囪。
基本信息
- 中文名
- 煙囪設計