煙囪高度的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上浙江樹人大學(xué)大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 煙囪高度的設(shè)計(jì) 院 系： 生 環(huán) 學(xué) 院 班 級(jí)： 環(huán)境工程081 學(xué)生姓名： 周 建 平 學(xué) 號(hào)： 6 指導(dǎo)教師： 王 莉 日期： 2011 年 12 月 4 日目錄第1章 總論 1第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 1第二節(jié) 基本資料 1第2章 煙囪高度設(shè)計(jì)的原理和結(jié)構(gòu) 1第1節(jié) 煙囪高度設(shè)計(jì)的原理 1第二節(jié) 影響煙囪設(shè)計(jì)高度的因素 -22.1.1計(jì)算公式 22.1.2氣象參數(shù) 22.1.3煙流出口速度VS 22.1.4煙氣的干、濕沉降 22.1.5煙囪的散熱 2第三節(jié) 煙囪高度的基本結(jié)構(gòu) 3 3.1主體系統(tǒng) 3第3章 煙囪高

2、度計(jì)算和平面結(jié)構(gòu)圖 3第一節(jié) 設(shè)計(jì)說明 34.1 煙囪高度主要技術(shù)參數(shù)的確定 3第2節(jié) 煙囪高度尺寸的計(jì)算 3第3節(jié) 平面結(jié)構(gòu)圖 4參考文獻(xiàn) 4第一章 總論 眾所周知，煙囪本身并不能減少排人大氣的污染物數(shù)量，但它能使污染物從排放源的局部地區(qū)轉(zhuǎn)移到很大的范圍內(nèi)擴(kuò)散，并利用大氣的自凈能力使地面污染物濃度控制在人們可以接受的范圍內(nèi)。當(dāng)今隨著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，工廠的煙囪已經(jīng)不單純是一個(gè)排煙裝置，而發(fā)展成為控制大氣污染保護(hù)環(huán)境的一個(gè)設(shè)備。因而煙囪高度的計(jì)算，也不冉單純從滿足工藝生產(chǎn)的需要進(jìn)行計(jì)算，而是還要從環(huán)保的要求進(jìn)行計(jì)算確定【1，2】。第1節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 煙囪高度的設(shè)計(jì),并畫出煙囪示意圖。第二節(jié)

3、基本資料 地處丘陵的某煉油廠要進(jìn)行擴(kuò)建，擬新建一煙囪排放污染物。煙囪排放條件為：出口內(nèi)徑3 m,出口速度15（12、13、14、16） m/s,排放溫度140，大氣溫度17，H2S排放量7.2 kg/h。離該廠2500 m處有一城鎮(zhèn)，大氣中H2S的現(xiàn)狀濃度為0.5 g/m3。為使該城鎮(zhèn)中H2S濃度低于10g/m3，要建多高的煙囪才能滿足要求？設(shè)計(jì)風(fēng)速取1-3 m/s。第二章 煙囪高度設(shè)計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)第一節(jié) 煙囪高度設(shè)計(jì)的工藝原理 高架連續(xù)點(diǎn)源的典型代表就是孤立的高煙囪。煙囪的作用除了利用熱煙氣與環(huán)境冷空氣之間的密度差產(chǎn)生的自生通風(fēng)力來克服煙氣流動(dòng)阻力向大氣排放外，還要把煙氣中的污染物散逸到高空

4、之中，通過大氣的稀釋擴(kuò)散能力降低污染物的濃度，使煙囪的周邊的環(huán)境處于允許的污染程度之下。事實(shí)證明，煙囪愈高，煙氣上升力愈強(qiáng)，燃料燃燒也愈好，污染物可以在離地面較高的大氣中擴(kuò)散，再加上高空風(fēng)速大，稀釋能力強(qiáng)，可使大氣污染程度減輕。當(dāng)然，煙囪的高度并非愈高越好，當(dāng)煙囪高度超過一定的高度后如果再增加其高度，對(duì)地面濃度的降低收效就很小，而煙囪造價(jià)卻隨高度增加而急劇增大。煙氣從煙囪排出以后，由于受慣性力(煙速的作用)和浮升力(溫度的作用)的綜合作用向縱向擴(kuò)散，即抬升一定的高度：又由于炯?xì)膺€受大氣風(fēng)力和湍度梯度的作用使炯?xì)鈾M向擴(kuò)散(見圖1)。因此煙囪高度的計(jì)算方法分為以下二步：第一步計(jì)算煙氣抬升高度H。第

5、二步依照大氣擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模式以保證大氣質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)來確定必需的煙囪幾何高度HS。煙囪有效高度H抬升高度H煙囪幾何高度HS圖1 煙囪高度計(jì)算圖煙囪的作用在于使其根部產(chǎn)生足夠吸力來克服加熱系統(tǒng)阻力(包括分煙道阻力)及下降氣流段浮力,使?fàn)t內(nèi)廢氣排出,空氣吸入.爐內(nèi)上升氣流段浮力則有助于氣體流動(dòng),煙囪根部吸力靠煙囪內(nèi)熱廢氣的浮力產(chǎn)生,其值高度和熱廢氣與大氣密度之差決定的。煙囪的工藝設(shè)計(jì)主要是根據(jù)加熱系統(tǒng)的阻力和浮力確定煙囪根部吸力的需要值,并據(jù)此計(jì)算煙囪的高度和直徑。煙囪的直徑取決于廢氣通過煙囪的阻力和煙囪的投資費(fèi)用。煙囪的高度使產(chǎn)生的浮力保證煙囪根部有足夠的吸力，并足以克服廢氣通過煙囪的阻力，還要考慮備

6、用的吸力及根據(jù)氣壓進(jìn)行必要的校正。煙囪的設(shè)計(jì)應(yīng)合理地確定煙囪高度，做到既減少污染又不浪費(fèi)。因?yàn)楦邿焽桦m然非常有利于污染物濃度的擴(kuò)散稀釋，但煙囪達(dá)到一定高度后，再繼續(xù)增加高度對(duì)污染物落地濃度的降低已無明顯作用，而煙囪的造價(jià)也近似地與煙囪高度的平方成正比。因此，煙囪高度設(shè)計(jì)的基本要求是，在排放源造成的地面最大濃度不超過國(guó)家規(guī)定的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)下，使得建造投資費(fèi)用最小。第二節(jié) 影響煙囪設(shè)計(jì)高度的因素2.1.1計(jì)算公式煙囪高度設(shè)計(jì)中，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式是準(zhǔn)確確定煙囪高度的必要條件。除了上述介紹的以外，還有一些計(jì)算公式。這些公式對(duì)地形地貌及氣象條件的依賴性很強(qiáng)，且計(jì)算結(jié)果差別也很大。2.1.2氣象參數(shù) 主要的

7、氣象參數(shù)有風(fēng)速和擴(kuò)散參數(shù)。近地面的風(fēng)速是影響大氣擴(kuò)散和煙囪高度的重要因素。，隨著風(fēng)速的增大，一方面增強(qiáng)了大氣對(duì)污染物擴(kuò)散稀釋的能力，直接使地面最大濃度值減?。涣硪环矫鏈p小了煙流的抬升高度，降低了煙囪有效高度，反而使地面最大濃度值增大。因此，當(dāng)煙囪的幾何高度一定時(shí)，地面最大濃度將隨風(fēng)速由小增大而出現(xiàn)最大值。若按危險(xiǎn)風(fēng)速或地面絕對(duì)最大濃度要求設(shè)計(jì)煙囪高度，實(shí)際風(fēng)速下地面濃度均不會(huì)超標(biāo)，但煙囪高、投資大；若按平均風(fēng)速或地面最大濃度要求來設(shè)計(jì)，則煙囪較矮，可節(jié)省費(fèi)用，但風(fēng)速小于平均風(fēng)速時(shí)，地面濃度可能超標(biāo)。因此對(duì)于不同的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)考慮一個(gè)合理的計(jì)算風(fēng)速。2.1.3煙流出口速度VS污染物地面最大濃度隨煙

8、囪的高度和出口煙氣流速的增加而降低。為了保證在煙囪高度處的平均風(fēng)速u較大的情況下，不因過分降低煙氣抬升高度而造成局部污染濃度過高，一般要求vS/u1.5。當(dāng)有幾個(gè)煙源相距較近時(shí)，可采用集合式的單座煙囪以提高vS。考慮到設(shè)備運(yùn)行有先后或啟停時(shí)的vS不致過低，還可采用多筒集合式煙囪排放。但在集合溫度相差較大的煙囪排煙時(shí)，要認(rèn)真考慮。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果煙流抬升高度主要取決于熱力抬升，則過高的vS對(duì)煙流抬升的作用并不大，反而增大了煙氣流動(dòng)的阻力。2.1.4煙氣的干、濕沉降為避免出現(xiàn)煙氣的干、濕沉降現(xiàn)象，以及煙流受建筑物背風(fēng)面渦流區(qū)影響，從而增加煙囪附近地區(qū)的污染濃度，要求煙囪與附近建筑物相距約20倍煙

9、囪高度的距離，其高度不得低于周圍建筑物高度的2.5倍。2.1.5煙囪的散熱為了提高出口煙氣溫度，增加進(jìn)煙氣的熱力抬升能力，在煙囪設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮盡量減少煙道與煙囪的散熱損失。第三節(jié) 煙囪高度的基本結(jié)構(gòu)3.1主體系統(tǒng) 3.1.1基礎(chǔ)：煙囪基礎(chǔ)在平面上多采用圓形，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件比較好，地基承載能力比較高3.1.2筒身，煙囪的筒身可用磚，配筋磚，或鋼做成3.1.3筒座3.1.4筒首3.1.5相應(yīng)的附屬設(shè)施：，信號(hào)燈平臺(tái)，裝置等第三章 煙囪高度計(jì)算和平面結(jié)構(gòu)圖第一節(jié) 設(shè)計(jì)說明4.1 煙囪高度主要技術(shù)參數(shù)的確定4.1.1煙囪出口處的平均風(fēng)速：取=3m/s4.1.2煙囪出口流速：取Vs =14m/s4.1.3煙氣H2S排放量：Q=7.2 kg/h=2g/s4.1.4 2500 m處城鎮(zhèn)H2S煙氣含量：0-b =10-0.5=9.5ug/m4.1.5 煙囪出口內(nèi)徑：D=3m4.1.6煙囪出口處的煙流溫度：Ts =413K4.1.7環(huán)境大氣溫度：Ta =290K4.1.8大氣壓力：地處丘陵，取一大氣的壓強(qiáng)，Pa=101.325kpa4.1.9大氣擴(kuò)散參數(shù)第二節(jié) 煙囪高度的計(jì)算2.1 實(shí)際排煙率： m3/s2.2 煙氣熱釋放率： kW2.3 霍蘭德（Holland）公式：2.4 煙囪高度： 第三節(jié)