田秀芳　江崇旭

摘要：目前，施工建筑過程中燃氣供熱鍋爐在北方地區(qū)大量推廣，為保證建筑鍋爐正常運行，建筑鍋爐煙囪和煙道的設計是建筑施工過程中至關重要的過程，但其建筑施工設計參數(shù)的選取依據(jù)不明，容易引起較大設計誤差。本文對建筑燃氣鍋爐煙囪和煙道內(nèi)煙氣溫降、煙氣量及空氣流速的取值進行了研究，給出了參數(shù)取值的建議。

關鍵詞：建筑燃氣供熱鍋爐；煙氣溫降；煙氣量；空氣流速

中圖分類號：TU228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2017）05-183-03

前言

近年來，施工建筑燃氣供熱鍋爐在北方地區(qū)大量推廣，為保證鍋爐正常運行，施工建筑鍋爐煙氣需順利排出，施工建筑鍋爐煙囪和煙道的設計至關重要，但其設計參數(shù)的選取依據(jù)不明，容易引起較大設計誤差。

鑒于此，本文對施工建筑燃氣鍋爐煙囪和煙道設計的個別參數(shù)取值進行研究。

1施工建筑鍋爐煙囪和煙道設計計算參數(shù)取值研究

1.1施工建筑基本知識

1.1.1施工建筑煙囪抽力計算

1.1.2施工建筑中煙道阻力計算

施工建筑中煙道阻力分為煙道摩擦阻力和局部阻力，煙道的摩擦阻力計算公式如下：

其中煙氣流速與煙氣量、煙道尺寸有關，其計算公式如下：

煙道的局部阻力計算公式如下：

1.1.3施工建筑中煙囪阻力計算

施工建筑中煙囪阻力分為煙囪摩擦阻力和局部阻力，煙囪的摩擦阻力計算公式如下：

施工建筑中煙囪的局部阻力計算公式如下：

1.1.4施工建筑中煙囪自然通風能力計算

施工建筑中煙氣系統(tǒng)的總阻力計算公式如下：

采用自然通風且全年運行的鍋爐房，應分別以冬、夏室外溫度相應最大蒸發(fā)量為基礎來計算煙囪抽力Sv和煙氣系統(tǒng)總阻力∑△h_y，且均滿足S_y≥1.20∑△h_y：對于專供建筑采暖的鍋爐房，應分別以建筑供暖室外計算溫度和采暖期結束時的室外溫度和相應的最大蒸發(fā)量為基礎來計算S_y和∑△h_y，且均滿足S_y≥1.20∑/△h_y。

1.2施工建筑中鍋爐煙道和煙囪計算參數(shù)取值研究

當施工建筑中鍋爐煙道和煙囪平面布置完后，室外空氣溫度、摩擦阻力系數(shù)、施工建筑中煙道和煙囪尺寸和長度、局部阻力系數(shù)都已確定，施工建筑中煙囪的抽力和系統(tǒng)的阻力主要與管道內(nèi)煙氣的平均溫度、煙氣量有關。

普通施工建筑中燃氣熱水鍋爐的排煙溫度較高，約為150～200℃，施工建筑中煙囪一般敷設在建筑核心簡內(nèi)或沿著建筑外墻敷設，施工建筑中煙囪內(nèi)外煙氣溫差較大，需考慮管道溫降，根據(jù)《實用供熱空調(diào)設計手冊》，每m長煙道和煙囪的溫降參考數(shù)值：磚砌～0.5℃、鋼板制～2℃。目前，施工建筑中煙囪一般采用預制式雙層不銹鋼煙囪，保溫材料為耐高溫的復合硅酸鋁鎂保溫殼，管道的溫降較小，仍按照規(guī)范值進行計算，則溫降取值偏大，產(chǎn)生較大誤差。

施工建筑中煙氣排放特性影響煙氣量的計算，施工建筑中煙氣溫度高，組分構成不固定，排風過程溫降引起的煙氣密度變化不可忽略，當施工建筑中煙氣排放溫度低于煙氣露點溫度產(chǎn)生冷凝水時，煙氣量的計算更加復雜。施工建筑中煙氣的上述特點與暖通工程師平時經(jīng)常接觸的常溫、常壓流體在規(guī)律本質(zhì)上存在區(qū)別，增加了設計難度。

因此，本文對施工建筑中煙氣平均溫度（煙氣溫降）和施工建筑中煙氣量計算進行了分析研究。

1.2.1施工建筑中管道內(nèi)煙氣溫降計算

通過施工建筑中管道傳熱量的多少，與管道的材料、絕熱情況、煙道尺寸、內(nèi)外溫差、空氣流速等諸多因素有關，一般可按下列簡化公式計算確定管道溫降：

由上述公式計算出溫降值，然后進行施工建筑中管道形狀修正及絕熱修正，管道形狀修正系數(shù)f按表1計算：施工建筑中絕熱修正系數(shù)φ按下列公式計算：

施工建筑中圓形管道：

從表中可以看出：當施工建筑中管道采用預制式雙層不銹鋼煙囪，外包厚度50mm耐高溫的復合硅酸鋁鎂保溫殼時，施工建筑中煙囪每m長溫降值很小，遠小于《實用供熱空調(diào)設計手冊》中推薦的數(shù)值。

1.2.2施工建筑中煙氣量計算

施工建筑中空氣量及煙氣量計算公式如下：

當在施工建筑中鍋爐煙道處增加煙氣換熱器，施工建筑煙囪排煙溫度降至煙氣露點溫度（60℃）以下，施工建筑煙氣換熱器后煙道或煙囪的煙氣量需根據(jù)質(zhì)量守恒定律求出，即：

施工建筑中天燃氣各組分的體積百分比：CH4為93%，C2H6為0.5%，N2為6.5%，根據(jù)CH+O2→4CO2+H2O，計算出施工建筑中煙氣各組分的體積百分比：N2為70.98%，O2為2.44%，CO2為8.312%，H2O為16.815%，其它為1.447%，NOx為29.27×10^-4%。根據(jù)施工建筑中煙氣換熱前后施工建筑煙氣含濕量差和施工建筑煙氣質(zhì)量流量的乘積可以計算出冷凝水量。表5給出了在建筑鍋爐燃氣耗量為1Nm³/h下，不同排煙溫度下煙氣的冷凝水量值。

1.2.3施工建筑中煙道內(nèi)空氣流速確定

《實用建筑供熱空調(diào)設計手冊》表8.3-5指出當施工建筑中煙道和施工建筑中煙囪采用鋼板、施工建筑中煙氣采用自然通風排出時，施工建筑中煙道內(nèi)氣體流速為8～10m/s，施工建筑中煙囪出口全負荷運行時氣體流速為6～10m/s。經(jīng)計算，當施工建筑中煙道的管道較長、局部阻力較大時，施工建筑中煙氣的抽力難以克服推薦流速下煙氣系統(tǒng)總阻力。施工建筑中煙道應盡量保證管道平直，減少管道附件，或可考慮需增加施工建筑中煙道面積適當降低施工建筑中煙道中煙氣的流速。

2結論

本文對施工建筑中鍋爐煙囪和煙道的設計計算參數(shù)取值進行了研究，研究結果如下：

（1）當建筑施工管道采用預制式雙層不銹鋼施工建筑煙囪，外包厚度50mm耐高溫的復合硅酸鋁鎂保溫殼時，建筑煙囪每m長溫降值很小，遠小于《實用供熱空調(diào)設計手冊》中推薦的數(shù)值，項目設計時，不建議直接照搬：

（2）列出了1Nm³/h的施工建筑燃氣耗量在不同排煙溫度下建筑施工煙氣中冷凝水量值，方便冷凝后煙氣量計算；

（3）根據(jù)經(jīng)驗，當施工建筑中煙道的管道較長、局部阻力較大時，計算的施工建筑中煙氣抽力往往難以實現(xiàn)手冊中推薦的自然通風的施工建煙氣流速（8～10m/s）.因此項目設計時施工建筑煙道應力求平直、附件少。