烟囱高度的计算

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，。

直径1.4m烟囱计算书烟囱形式：直径1400mm，高15m，基础顶至10m标高采用φ2600x12的钢管，上段采用φ2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10m，10-15m，15-20m，20-28.1m共4段。

1、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(m) 外径B(m)形心高度z (m)风荷载作用面积(m2)形心处的外径(m)z/H高度变化系数脉动影响系数28.1 2.596 24.05 21.03 2.596 0.856 1.39 0.823 20 2.596 17.5 12.98 2.596 0.623 1.20 0.823 15 2.596 12.5 12.98 2.596 0.445 1.07 0.823 15 1.4 7.5 21 1.4 0.5 1.13 0.823 02、风荷载体型系数：总高度为15m，平均直径为近似可按1.4m，μzω0d2=μz*0.6*1.42=1.176μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=15/1.4=10.72，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(10.8-25)=0.523、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。

4、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。

查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x15=0.165s ＜0.25s，故不需要考虑顺风向风振影响。

5、各段风荷载的集中力应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载，各分段的集中力Pi=ωk A w，此处A w的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：风荷载标值计算标高z (m) 风荷载作用面积μsω0μzβzωk(kN/m2)集中力P k(kN)24.05 21.03 0.52 0.6 1.39 1.86 0.52*0.6*1.39*1.86=0.8121.03*0.81=17.0317.5 12.98 0.52 0.6 1.20 1.60 0.52*0.6*1.2*1.60=0.6012.98*0.60=7.7912.5 12.98 0.52 0.6 1.07 1.38 0.52*0.6*1.07*1.38=0.4312.98*0.43=5.587.5 21 0.52 0.6 1.1 1 0.52*0.6*1.1*1=0.343221*0.3432=7.26、底部产生的弯矩和剪力V k=7.2 kNM k=7.2*7.5=54 kN.m7、叛断是否考虑横向风振当烟囱坡度≤2%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。

工业锅炉房烟囱设计锅炉房的烟囱设计应符合下列要求：1．燃煤、燃油（轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱高度的规定：1)每个新建锅炉房只允许设一个烟囱，烟囱高度可按表1规定执行。

表1燃煤、燃油（轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度(GB 13271-2001)2）锅炉房装机总容量>28MW(40t/h)时，其烟囱高度应按批准的环境影响报告书（表）要求确定，且不得低于45m。

新建烟囱周围半径200m距离内有建筑物时，其烟囱应高出最高建筑物3m以上。

燃气、燃油（轻柴油、煤油）锅炉烟囱高度应按批准的环境影响报告书（表）要求确定，且不得低于8m。

2．各种锅炉烟囱高度如果达不到上述规定时，其烟尘、SO2、NOx最高允许排放浓度，应按相应区域和时段排放标准值50%执行。

3．出力≥1t/h或0.7MW的各种锅炉烟囱应按《锅炉烟尘测试方法》(GB5468)和《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-2001)的规定，设置便于永久采样孔及其相关设施。

4．锅炉房烟囱高度及烟气排放指标除应符合上述1~3款（摘自GB13271-2001）的规定外，尚应满足锅炉房所在地区的地方排放标准或规定的要求。

5．烟囱出口内径应保证在锅炉房最高负荷时，烟气流速不致过高，以免阻力过大；在锅炉房最低负荷时，烟囱出口流速不低于2.5~3m/s，以防止空气倒灌。

烟囱出口烟气流速参见表2，烟囱出口内径参见表3和表4。

表2烟囱出口烟气速表(m/s)表3燃煤锅炉砖烟囱出口内径参考值表4燃油、燃气锅炉钢制烟囱出口内径参考值6．当烟囱位于飞行航道或飞机场附近时，烟囱高度不得超过有关航空主管部门的规定。

烟囱上应装信号灯，并刷标志颜色。

7．自然通风的锅炉，烟囱高度除应符合上述规定外，还应保证烟囱产生的抽力，能克服锅炉和烟道系统的总阻力。

对于负压燃烧的炉膛，还应保证在炉膛出口处有20~40Pa的负压。

每米烟囱高度产生的烟气抽力参见表5。

烟囱高度计算1简介烟囱的作用有二：一是产生自生通风力（抽力），克服烟、风道的流动阻力；二是把烟尘和有害气体引向高空，增大扩散半径，避免局部污染过重。

高烟囱排放可使污染物在垂直方向及水平方向在更大范围内散布，因此对降低地面浓度的作用是很明显的。

但不可忽视的是，建设过高的烟囱对企业投资是一种负担，因为烟囱的造价大体上与烟囱高度的平方成正比，况且过高的烟囱对周边的景观环境也会造成不协调影响。

因此烟囱高度应设置在一个合理的范围内才能达到环境效益和经济效益的相统一。

2 烟囱高度计算2.1 烟囱出口直径计算烟囱出口直径计算公式：式中：——烟气实际流量，m3/s——燃料消耗总量，kg/s；——标准状态下的烟气流量，Nm3/kg；——烟囱出口处的烟气流速，m/s；——烟囱出口处的烟气温度，K。

2.2按环保要求计算的烟囱高度下面介绍按污染物地面最大浓度来确定烟囱高度的计算方法。

该法是按保证污染物的地面最大浓度不超过《环境空气质量标准》规定的浓度限值来确定烟囱高度。

地面最大浓度的公式：式中：——地面最大污染物浓度，mg/m3；Q——烟囱单位时间内排放的污染物，mg/s；u——烟囱出口处的平均风速，m/s；H e——烟囱的有效高度，m；、——扩散系数在垂直及横向的标准差，m。

烟囱有效高度H e计算式：式中：——烟囱的几何高度，m；——烟囱的抬升高度，m。

若设为《环境空气质量标准》规定的某污染物的浓度限值，为其环境原有浓度，按保证，则由地面最大浓度的公式得到烟囱高度计算公式：烟气抬升高度按下列公式计算：当21000kW，且35K时：城市和丘陵的烟气抬升高度：平原和农村的烟气抬升高度：当210021000kW，且35K时：城市和丘陵的烟气抬升高度：平原和农村的烟气抬升高度：当2100kW，或35K时：式中：——烟囱出口的烟气温度与环境温度之差，K；——烟气的热释放率，kW；u——烟囱出口处的平均风速，m/s；——烟囱出口处的实际烟速，m/s；d——烟囱的出口内径，ｍ。

拉索式钢烟囱计算书拉索式钢烟囱计算书⼀、设计资料1、钢烟囱⾼度H=20m，直径D=426mm，厚度t=8mm。

2、基本风压：W0=0.55kN/m23、地⾯粗糙度类别：B类地⾯粗糙度指数：0.164、抗震设防烈度：6度设计基本地震加速度：0.05g 设计特征周期0.35s设计地震分组为第⼀组。

5、钢烟囱阻尼⽐：0.016、拉索：d=0.014m⼆、设计依据1、《烟囱设计规范》GB50051-20022、《钢结构设计规范》GB50017-20023、《建筑结构荷载规范》GB50009-20014、《建筑抗震设计规范》GB50011-20105、《⾼耸结构设计规范》GB50135-2006三、烟囱型式烟囱⾼度和直径之⽐：H/D=20/0.426=47>35设⼀层拉索，拉索数量为3根，平⾯夹⾓成120o，拉索与烟囱夹⾓为30 o。

四、筒⾝⾃重计算及拉索⾃重1、筒壁每延⽶⾃重：G1=2x3.14x(0.426/2+0.410/2)x0.008x78.5=1.65 kN/m筒壁总重：G=1.65x20=33 kN2、拉索每延⽶⾃重：T1=7N/m拉索长度：S=13/cos30 o=15m3根拉索总重：T=3x7x15=315N=0.315 kN五、风荷载产⽣的弯矩和拉索拉⼒计算1、拉索式钢烟囱⾃振周期，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附录E之E.1.1取：T1=(0.007～0.013)H≈0.013x20=0.26s2、顺风向风压W0=0.55kN/m2，风荷载系数计算。

（1）风压⾼度变化系数：查《建筑结构荷载规范》表7.2.1，地⾯粗糙度类别B，（2）风荷载体型系数µs《建筑结构荷载规范》表7.3.1项次36（b）H/D=20/0.426=47>25µz W0d2=1.25x0.55x0.4262=0.125>0.015,Δ≈0,µs=0.6拉索：按《建筑结构荷载规范》表7.3.1项次38拉索α=60 o风荷载⽔平分量的体型系数W SX =0.85风荷载垂直分量的体型系数W SY =0.40（3）⾼度Z 处的风振系数βz 。

烟囱高度四种计算方法Chimney height is an important consideration in the design and construction of a building. There are four main methods for calculating chimney height, each with its own set of factors and considerations. The first method is the empirical formula, which takes into account the area of the fireplace opening, the fuel type, and the height of the building. The second method is the draft and flue gas velocity method, which considers the velocity of flue gases and the height of the building. The third method is the pressure drop method, which takes into account the resistance to flow in the chimney and the height of the building. The fourth method is the computer simulation method, which uses computational fluid dynamics to model the flow of gases in the chimney and calculatethe required height.烟囱高度是建筑设计和施工中的重要考虑因素。

钢烟囱计算书:一、设计资料：烟囱高度：H=16.6m基本风压：w=0.5kN/m2地面粗糙度B类a=0.16抗震设防烈度7度0.15场地类别Ⅲ分组二烟气温度Tg=80℃室外计算温度：夏季极端高Ta=39℃冬季极端低Ta=-5℃大气湿度75%烟囱上口内经D0= 1.5上口外径D= 1.8底部外径D1= 1.8二、材料选用：1、材料选择：因处在大气潮湿地区，筒壁钢材选用焊接结构用耐候钢Q235NH。

其质量标准应符合《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-20002、梯子、平台同筒壁3、隔热内衬：选用轻质浇筑料，理化指标如下：重度ρ=8kN/m3耐压强度110℃X16h： 2.5Mpa1000℃X3h： 2.5Mpa导热系数：700℃：≤0.25W/m.K1000℃：≤0.25W/m.K使用温度：80℃线变化率：1000℃X3h：0~-0.8三、计算依据：《烟囱设计规范》GB50051-2002，《钢结构设计规范》GB50017-2002，《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，《建筑结构荷载规范》GB50009-2001四、烟囱形式：1、钢板焊接，圆形，2、浇筑料由底至顶，厚度取0mm。

3、烟囱分节制作吊装，采用现场焊接。

共分7mX2+8m五、筒壁受热温度计算：温度计算简图如右：上口外径D= 1.8底部外径D1= 1.8筒壁外半径r1=900mm筒壁内半径r0=888mmr1/r0= 1.01< 1.1采用平壁法计算内衬厚度t1=0m筒壁厚度t2=0.012m导热系数λ1=0.25m导热系数λ2=58.15аin=38аex=121、热阻计算：R1=t1/λ1=0m2²K/WR2=t2/λ3=0.0002m2²K/WR in=1/аin=0.026m2²K/WR ex=1/аex=0.083m2²K/W总热阻R tot=R in+R1+R2+R ex=0.109m2²K/W2、各点受热温度计算：T ej=T g-（T g-T a）∑R i/R totT0=T g-（T g-T a）R in/R tot=70.2℃T1=T g-（T g-T a）（R in+R1）/R tot=70.2℃T2=T g-（T g-T a）（R in+R1+R2）/R tot=70.2℃筒壁温度<100℃，故钢材强度及弹性模量折减系数rs=1六、筒身自重计算：1、筒壁和内衬体积计算：V=πth(（D+d)/2-t)1、钢烟囱结构自震周期计算：(等截面圆烟囱）T i=2πH2SQRT(W/(E t Ig））/C i=A=π(D2-d2)/4=0.0674m2A1=π(D2-d2)/4=0m2 W=Aρ= 5.291kN/mEt= 2.06E+08kN/m2I=π(D4-d4)/64=0.026924m4H=22mC1= 3.515C2=22.034C3=61.701T1=0.27sT2=0.043sT3=0.015s2、顺风向风压w0=0.5kN/m222m处μz= 1.2μz w0d2= 1.944>0.015μs=0.502据表3.2-2w0T2=0.04ξ= 1.69据表3.2-3B类查GB50009-2001表7.4.4-1:ν1=0.81ζν=1ζB=1ν=ν1ζνζB=0.81顺风向时的风荷载系数及风荷载标准值计算：）i圆形截面2/3高度处直径D= 1.8m 圆形截面斯脱罗哈数St=0.2v cr1=D/T 1S t =33.33m/s v cr2=D/T 2St=209.3m/s v cr3=D/T 3St=600m/s 烟囱雷诺数Re及横向风振判断：μH = 1.284ρ= 1.25V H =SQRT（2000γw μH w 0/ρ）=37.92m/s 2/3处的风速Dm= 1.8m Hm=6m V 10=SQRT（1600w 0)=28.3Vm=(Hm/10)0.16V 10=26.08Re=69000V m D m =3E+063.0X10^5≤Re≤3.5X10^6，跨临界范围VH>Vcr1,第1振型发生横向强风共振VH<Vcr2，第2振型不发生横向共振VH<Vcr3，第3振型不发生横向共振4、横向风振是否起控制作用判定：w cr1=V cr12/1600=0.69kN/m 2w=w cr1SQRT（0.04/δ12+βh 2）=13.87kN/m 2w h =V H 2/1600=0.9kN/m 2第1振型横向风振起控制作用，应计算横向风振效应。

30米烟囱计算书烟囱形式：直径2700毫米，高30米，基础顶至11米标高采用φ2700x14的钢管，上段采用φ2607x12钢管，计算时将烟囱按标高分为0-15米，15-20米，20-25米，25-30米共四段。

一、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(米) 外径B(米)形心高度z (米)风荷载作用面积(米2)形心处的外径(米)z/H高度变化系数脉动影响系数30 2.607 26.16 21.14 2.618 0.867 1.5 0.834 20 2.607 19.6 13.09 2.618 0.634 1.31 0.834 15 2.607 14.6 13.09 2.618 0.456 1.18 0.834 10 2.700 7 26.5 2.711 0.189 1.11 0.834 0二、风荷载体型系数：总高度为30米，平均直径为近似可按2.7米，μzω0d2=μz*0.6*2.72=4.4μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=30/2.7=11.1，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(11.1-25)=0.53三、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。

四、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。

查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x30=0.33s>0.25s，故需要考虑顺风向风振影响。

由ωT12=0.6*0.31*0.31=0.058 kNs2/米2，查得脉动增大系数ξ＝1.69+(1.77-1.69)/(0.06-0.04)*(0.058-0.04)=1.762。

附录A（标准的附录）等效排气筒有关参数计算A1 当排气筒1和排气筒2排放同一种污染物，其距离小于该两个排气筒的高度之和时，应以一个等效排气筒代表该两个排气筒。

A2 等效排气筒的有关参数计算方法如下：A2.1 等效排气筒污染物排放速率按下式计算Q＝Q1＋Q2式中：Q－等效排气筒某污染物排放速率：Q1、Q2－排气筒1和排气筒2的某污染物排放速率。

A2．2 等效排气筒高度按下式计算H=式中：h－等效排气筒高度；h1、h2－排气筒1和排气筒2的高度。

A2．3 等效排气筒的位置等效排气筒的位置，应于排气筒1和排气筒2的连线上，若以排气筒1为原点，则等效排气筒的位置应距原点为：x=a(Q－Q1)/Q=aQ2/Q式中：x－等效排气筒距排气筒1距离；a－排气筒1至排气筒2的距离；Q1、Q2、Q－同A2．1附录B（标准的附录）确定某排气筒最高允许排放速率的内插法和外推法B1 某排气筒高度处于表列两高度之间，用内插法计算其最高允许排放速率，按下式计算：Q＝Q a+(Q a＋1－Q a)(h－h a)/(h a＋1－h a)式中：Q－某排气筒最市允许排放速率；Q a－比某气筒低的表列限值中的最大值；Q a＋1－比某排气筒高的表列限值中的最小值；h－某排气筒的几何高度；h a－比某排气筒低的表列高度中的最大值；h a＋1－比某排气筒高的表列高度中的最小值。

B2 某排气筒高度高于本标准表列排气筒高度的最高值，用外推法计算其最高允许排放速率。

按下式计算：Q＝Q b(h／h b)2式中：Q－某排气筒的最高允许排放速率；Q b－表列排气筒最高高度对应的最高允许排放速率；h－某排气筒的高度；h b－表列排气筒的最高高度；B3 某排气筒高度低于本标准表列排气筒高度的最低值，用外推法计算其最高允许排放速率，按下式计算：Q＝Q c(h/h c)2式中：Q－某排气筒最高允许排放速率；Q c－表列排气筒最低高度对应的最高允许排放速率；h－某排气筒的高度；h c－表列排气筒的最低高度。

烟囱高度计算1简介烟囱的作用有二：一是产生自生通风力（抽力），克服烟、风道的流动阻力；二是把烟尘和有害气体引向高空，增大扩散半径，避免局部污染过重。

高烟囱排放可使污染物在垂直方向及水平方向在更大范围内散布，因此对降低地面浓度的作用是很明显的。

但不可忽视的是，建设过高的烟囱对企业投资是一种负担，因为烟囱的造价大体上与烟囱高度的平方成正比，况且过高的烟囱对周边的景观环境也会造成不协调影响。

因此烟囱高度应设置在一个合理的范围内才能达到环境效益和经济效益的相统一。

2 烟囱高度计算2.1 烟囱出口直径计算烟囱出口直径计算公式：d =√4Q V πu 0Q V =B c q v,g ×T 0273式中：Q V ——烟气实际流量，m 3/sB c ——燃料消耗总量，kg/s ；q v,g ——标准状态下的烟气流量，Nm 3/kg ；u 0——烟囱出口处的烟气流速，m/s ；T 0——烟囱出口处的烟气温度，K 。

2.2按环保要求计算的烟囱高度下面介绍按污染物地面最大浓度来确定烟囱高度的计算方法。

该法是按保证污染物的地面最大浓度不超过《环境空气质量标准》规定的浓度限值来确定烟囱高度。

地面最大浓度的公式：ρmax =2Q πeuH e 2(σz σy) 式中：ρmax ——地面最大污染物浓度，mg/m 3；Q——烟囱单位时间内排放的污染物，mg/s ；u——烟囱出口处的平均风速，m/s ；H e ——烟囱的有效高度，m ；σz 、σy ——扩散系数在垂直及横向的标准差，m 。

烟囱有效高度H e 计算式：H e =H s +∆H式中：H s ——烟囱的几何高度，m ；∆H ——烟囱的抬升高度，m 。

若设ρ0为《环境空气质量标准》规定的某污染物的浓度限值，ρb 为其环境原有浓度，按保证ρmax ≤ρ0−ρb ，则由地面最大浓度的公式得到烟囱高度计算公式：H s≥√2Qπeu(ρ0−ρb)×σzσy−∆H烟气抬升高度∆H按下列公式计算：当Q H≥21000kW，且∆T≥35K时：城市和丘陵的烟气抬升高度：∆H=1.303Q H1/3H s2/3/u平原和农村的烟气抬升高度：∆H=1.427Q H1/3H s2/3/u 当2100≤Q H<21000kW，且∆T≥35K时：城市和丘陵的烟气抬升高度：∆H=0.292Q H3/5H s2/5/u平原和农村的烟气抬升高度：∆H=0.332Q H3/5H s2/5/u 当Q H<2100kW，或∆T<35K时：∆H=2(1.5u0d+0.01Q H)/u式中：∆T——烟囱出口的烟气温度与环境温度之差，K；Q H——烟气的热释放率，kW；u——烟囱出口处的平均风速，m/s；u0——烟囱出口处的实际烟速，m/s；d——烟囱的出口内径，ｍ。