[科普中国]-有效烟囱高度

有效烟囱高度的计算

烟气从烟囱排出时，因烟气具有一定的动能而上升。在横向风力的作用下，烟气流逐渐由竖直方向转到与地面平行的水平方向。通常把水平的烟羽中心轴到地面的高度，称为烟囱的有效高度。1

烟囱的有效高度由三部分组成：烟囱的墙体高度Hs；烟气动能引起的上升高度Hd和浮力引起的上升高度Hf。烟气动能和浮力引起的上升高度之和(Hd+Hf)称作烟气的抬升高度Ht。对烟气上升的高度，许多学者以理论推导、实际测定或模型试验为依据，提出多种不同形式的计算方法。这些计算方法不仅表达式不同，而且计算结果也有不少差别。

赫兰计算式

式中 Hx——烟囱的有效高度，m;

Hs——烟囱的墙体高度，m;

Hd——烟气动能引起的上升高度，m;

Hf——烟气浮力引起的上升高度，m;

Ht——烟气的抬升高度，m;

vg——烟气自烟囱排出的速度，m/s;

d——烟囱出口直径，m;

vp——在烟囱出口高度的平均风速，m/s;

Qg——烟气的散热量，t/s;

Gg——烟气的排放量，kg/s;

Cp——烟气的定压热容，J/(kg·K);

Tg——烟气的绝对温度，K;

Ta——烟囱出口高度空气的绝对温度，K。

赫兰计算式运算比较方便，计算结果比较接近实际情况，而且考虑了烟气的动能和浮升力两种因素的影响，可以用来计算常温和高温两类烟气排放的情况。适用于中、小型烟囱。

安德列耶夫计算式

式中各符号同赫兰计算式。

此计算式是根据理论推导出的，由计算看出，该式将浮升力作用忽略不计，而只考虑烟气动能所引起的抬升高度。所示，该计算式用于计算非高温烟气排放比较合适。2

烟囱高度的基本原则增加烟囱高度可以减轻该污染源对局部地区的污染，但超过一定高度以后再增加高度，对地面浓度的降低收效甚微，而烟囱的造价却随高度增加而急剧增大。所以并不是烟囱愈高愈好。设计烟囱高度的基本原则是：既要保证排放物造成的地面最大浓度或地面绝对最大浓度不超过国家大气质量标准，又应做到投资最省。

烟囱高度设计中应考虑的问题1、关于上部逆温的影响。对于高而强的热源，上部逆温是造成地面高浓度污染的重要原因。研究结果表明，当有效烟囱高度（H）等于混合层厚度（L）时，地面浓度等于一般情况下的二倍。若按此条件设计，烟囱高度将大为增加。因此，为保证安全，应对当地的混合层厚度及其出现频率作调查，以避免有效源高与出现频率最高或较高的混合层厚度相等。在逆温层较低时，许多情况下则要求烟囱的有效高度能超过逆温层底。

2、关于避免烟气下洗。按国标GB3840—1983规定，为了避免烟气下洗，烟囱高度不得低于它所附属建筑物高度的1.5～2.5倍，烟气出口速度vs不得低于烟囱口高度平均风速的1.5倍，即 vs/u≥1.5。

3、关于增加排气量和提高烟气温度。增加排气量，对抬升有利。因此，若附近有几个烟源时，最好采用集合式烟囱。考虑到设备投产有先后，或有部分停止运行时排烟速度不致过低，可采用多筒集合式烟囱。烟气温度对抬升有重要意义，但专门给烟气加热一般难以实现。因此，若采用干法除尘，或在烟囱设计中尽量减少烟道及烟囱本身的热损失，都对烟气抬升有利。3