烟囱工程设计及施工图预算编制指南

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    “烟囱越高,排烟能力越好”“越高空气压强越小”这两句话都没错,但烟囱越高排烟能力越好绝不是因为越高空气压强越小造成的,如果真的是这原因造成的,别说烟囱里的空气会自己往上流,就是地面的空气也全都往上跑了,哈哈!下面给你解释原因吧。
    在大气中的任何物体(包括空气本身)都会受到来自于空气的浮力,但空气为什么还能保持平衡(不考虑吹风现象)而不上浮呢?那是因为空气不但受到了上升的浮,同时还受到了自身的重力作用,通常情况下空气向上的浮力与自身向下的重力是相等的,所以就保持了平衡。

    但是烟囱里所排出的烟子,是温度很高的热空气,温度越高它就越澎涨,单位体积所受的重力也就变小了,由于浮力没变,而热空气的重力变小了,所以烟子就上浮了,往上冲,当上冲一段时间温度变冷后烟子就水平扩散了,如果你在无风的时候(最好是清晨和傍晚)站在农村的山上,看山沟里农户们的烟火,就能看到这一现象,非常壮观。
    烟囱为什么要做很高呢,因为烟囱越高烟囱的热空气就越多,它所受到的总浮力就越大,浮力产生的压强就越大,排烟能力就越强。(来自:www.fang668.com)那是不是把烟囱不做高而是把它做大也行呢?当然不行,如果你只把烟囱做大而不做高,烟子所受到浮力同样会变大,而且与增大的截面积成比例,但是压强=压力/受力面积,压力、面积都成比例的变大了,压强实际上就没变,烟囱低部的吸力就不会变大,这道理与抽水泵的扬程只与水管的垂直高度有关,而与水平距离无关一会事。

    另外,烟囱做成锥形只是因为建筑上的需要,对排烟能力没帮助。烟囱也并非做得越高越好,烟囱有个最佳高度,得根据你的排烟量和烟囱口径来定,当排烟量和口径一定时,烟囱超过了一定的高度后,再做高就毫无意义了。
    烟囱的高度对排烟能力是有影响,不过关键不是这个,关键是烟囱要做成圆锥形的上小下大。这样才能使烟囱内的气压远远大于烟囱外的气压,这样烟囱的排烟能力才越好。烟囱修高了,能够成较好的温度梯度,空气的热膨胀上升效果更好。

产品摘要指标:
    1.耐高温:250℃。
    2.耐稀酸(硫酸、硝酸、盐酸)5%浓度、80℃温度:12天无变化;耐30%硫酸:80℃15天无变化,常温30天无变化。
    3.耐水性:常温浸泡90天无变化。
    4.耐剥离性:(急冷急热250℃/水冷反复循环)50次无变化。
    5.抗老化指标:耐湿热试验500h无变化。
    6.最长使用年限: 13年。
    7.施工周期:20—30天。
    单筒旧烟囱转内衬脱硫改造(新烟囱内衬处理)和钢烟囱内侧耐酸防腐处理方案:

(一)、旧烟囱转内衬改造及新单筒烟囱内衬处理:
    1、处理方法及程序:扫灰清理(新烟囱无此程序),刷OM界面剂,批刮OM腻子,刷OM-4底料两道,最后刷OM-5型烟囱耐高温耐酸防腐涂料两道(中间可增铺玻璃丝布1—2道)总厚度1.5—2.0mm。
    2、施工周期:20天(210-240M烟囱)。

(二)、钢烟囱内侧防腐处理方案:
    1、处理方法和程序:除锈后刷OM-4底料两道,刷OM-5型烟囱耐高温耐酸防腐涂料两道,总干膜厚度0.5—1.0mm。(设计院根据需要选择厚度)
    2、施工周期:20天(210-240M烟囱)。
    改革开放以来,各地的高层建筑象雨后春笋般地矗立起来,根据中国国情,现在绝大部分高层建筑的热源还是考虑使用燃油或燃煤锅炉或溴化锂机组,其机房的烟囱尤其是燃煤锅炉房的烟囱的设置,往往是设计者十分头痛的问题,若建独立烟囱,因其均在闹市区,寸土寸金,不可能单独设立,且造价昂贵,若做附壁烟囱,在设计或施工中出现错误,将会造成不可挽救的经济损失,如武汉某单位28层住宅楼的附壁砖烟囱,就是因为设计与施工均存在一定问题而使烟囱和住宅墙面开裂,烟气向各个房间渗透,烟囱无法修理和使用,而重新再做了一个钢制烟囱附墙。造成经济损失几十万元。
    在设计实践中,我们吸取他人的经验教训,根据现场情况,千方百计,大胆创新,采用新技术,并且严格要求施工单位按图施工,解决了高层建筑烟囱设计的一些问题,几个工程经各有关部门竣工验收合格,运行几年,没有问题,有的还获得了省优秀设计二等奖(湖北省建设银行办公楼、国际金融贸易大厦),取得了很好的经济效益和环境效益。

一.内筒设置烟囱
    中国建设银行湖北省分行办公大楼(也称湖北国际金融大厦)是武汉地区首批高层建筑之一,该大厦主楼廿六层,

www.fang668.com 高近百米,由于当时的能源政策限制,只能采用煤作燃料,然而,由于该大厦地处武汉市繁华的闹市中心--中南路口,环境保护要求特别高,而燃煤锅炉又不适于布置在楼顶,只能考虑布置在裙房一层,根据《锅炉尘排放标准》本工程锅炉房烟囱可按30M设计(总容量5t/h),但由于本大厦高近100M,且周围也有中南商业大楼(高约50M)和规划中的物贸大厦,中商广场(后来均已建成),上述排放标准也同时规定“在烟囱周围半径200M的距离内有建筑物时,烟囱高度一般应高出最高建筑物三米以上”。

    有人希望我们按30M设计,这样建设单位可以节省不少投资,我们设计起来也方便得多,如果我们在“一般”和“应”上做文章,请求环保部门降低要求也不是没有可能的,但我们认为,以环境保护的高度出发,从城市发展的长远观点着想,从锅炉房烟气对本大厦的影响考虑--因为锅炉房位于本大厦之西北,而锅炉运行时间又多在冬季,(来自:www.fang668.com)烟气对大厦的损害是不言而喻的--将锅炉烟囱建得更高一点有百利而无一害的,因此,我们决定还是将锅炉房烟囱设计为高出本大厦3米。然而,真正设计起来就困难重重了,首先,本大厦是武汉市首批标志性建筑之一,是湖北省建设银行的办公大楼,城市规划要求外装修豪华壮观,因而在方案设计是,由于种种原因,没有考虑设置高出屋面3米烟囱的位置。

    施工图若考虑附壁砖烟囱或钢烟囱不仅破坏建筑形象,而且结构上也无法处理。其次,若建独立砖烟囱,造价将高达百万元,且受地方限制,做起来与整幢建筑也不协调,有煞风景,若考虑附在裙房上,连起码的30M也达不到,怎么办?经我们多次与土建工程师磋商,终于在主楼内筒靠电梯井的地方挤出一块面积约2.5M2的三角形位置决定将烟囱设置在此。
    内筒设置烟囱,在中国以至于亚州也还是个新问题,首先,烟气对内筒产生的热应力影响就很大,其次,锅炉房并非在主楼楼层内,而是在裙房里,距内筒尚有几十米水平距离,烟道必须通过标准层的几个房间,将对这些房间产生影响。特别是锅炉一般冬天运行较多,烟囱内外温差更大,为避免其影响,将烟囱作如下处理:

    1、参照普通烟囱的建造方法,将空气隔热层扩大为100MM,普通砖烟囱的空气隔热层为50MM,它是为保护烟囱外壁而设置的,而我们要保护的对象是大楼的整个内筒以至整个大厦,为此,我们特将空气隔热层增加一倍,防止烟气热量向内筒传导而产生热应力破坏。
    2、砌筑与烟囱等高的耐火砖内壁,普通烟囱内壁,烟气湿度在500℃以下时采用红砖,显然不能保证烟囱外壁湿度与室温相当,耐火砖的密实程度和隔热性能比普通红砖好多了,能有效地阻止烟气湿度影响内筒。
    3、烟囱与烟道连接处设置伸缩缝,烟道(钢制)采取了严格的保温措施。
    4、烟囱外壁(即内筒墙壁用耐火砼浇筑,更进一步消除烟气的影响。
    采取上述措施,完全避免了烟囱内外温差对主楼内筒的影响,如果不说明,谁也不知道,本大楼的烟囱就设置在主楼的内筒靠过道的地方。几年的运行证明,此法不仅解决了高层建筑设置烟囱的难题,为建设单位节省了大量投资(与独立烟囱相比,节省3/4,约70万元,与附壁烟囱相比,节省的1/3,达30万左右。)产生了巨大的经济效益,而且,更重要的是,由于烟囱很高,消除烟气对周围的污染,产生了更明显的环境效益。

二.外墙设置附壁烟囱
    湖北省邮电管理局所建华美达大酒店,是一座二十八层,高一百多米的大型建筑,锅炉房设置在四层裙房,三台油锅炉总烟道正好位于大楼外墙一角,我们同样在墙角切了一个面积约2M2的三角形,因其在外墙,热应力影响比内筒小,故空气隔热层仅70MM,其余办法均与湖北国际金融大厦相同,但锅炉运行后,发现临烟囱的房间较高,后经分析勘察,发现施工单位在砌烟囱内壁耐火砖时,根本没按烟囱砌筑工艺施工,甚至连内壁上的脚手架孔都没堵上,还有250×200MM的大洞几个宽20MM的缝隙达几十米,后经堵洞补孔,并采限了一些别的措施,房间湿度才降下来,达到正常使用要求。

三.设备附墙不锈钢烟囱
    河南郑州金博大城,锅炉房设在裙房一层,锅炉房与三十三层商住楼相连,原设计写字楼四十六层,烟囟附写字楼而上,但由于某些原因,写字楼只建了几层,商住楼又已建成,经研究,决定做不锈钢烟囱附在商住楼墙上,采取了下述措施。
    1、为避免普通钢的锈蚀而造成烟囱更换费用高,经测算,决定采用不锈钢制。
    2、为减少造价,少用不锈钢材采取短节法兰安装方法,即两法兰之间距离仅为2米,在法兰上支撑烟囱,从而减少下层烟囱的壁厚,按计算,若烟囱重量都落在地基上,下层烟囱壁厚要十几毫米,采用上述办法,上下烟囱的壁厚均为4-5MM。支撑和固定均用不接触烟气的普通钢材。
    3、烟囱上采取热补偿措施,防止因烟囱固定支撑之间的热膨胀而引起破坏。该锅炉房运行几年,一切正常。

四.附壁砖烟囱施工中应注意的几个问题
    1、一定要请具有筑炉或烟囱施工的专业队伍施工。

www.fang668.com     2、内壁一定要保证平滑,密实不允许渗烟,以减少热传导。
    3、空气隔热层宽度一定要保证不允许两隔热层面凹凸不平。
    4、绝对不允许在砌内壁耐火砖时在内壁上搭脚手架,只能搭在外壁上,因为脚手架孔是无法堵严的。
    5、监理公司一定要时时监察,否则后患无穷,如武汉华美达大酒店运行后,因不能停炉,检查起来十分困难,堵洞补孔更加困难,而且效果也不好。
    高层建筑是我国近年来发展的新鲜事物,随着四化建设的进一步深入,一座座高楼拨地而起,由于一般都建在人口稠密的大城市,(来自:www.fang668.com)而我国的城市由于历史原因暂时还很少有供热中心,因之锅炉是不可缺少的,怎样解决高层建筑中的烟气排放(即烟囱设计)问题,是一个很棘手的课题,弄不好,祸及当代,殃及子孙,但只要我们认真研究,大胆创新,精心设计,精心施工,解决这一问题还是不难的。 烟囱工程设计及施工图预算编制指南