煙囪的設(shè)計(jì)要求

【專家解說(shuō)】：一、內(nèi)筒設(shè)置煙囪
中國(guó)建設(shè)銀行湖北省分行辦公大樓（也稱湖北國(guó)際金融大廈）是武漢地區(qū)首批高層建筑之一，該大廈主樓廿六層，高近百米，由于當(dāng)時(shí)的能源政策限制，只能采用煤作燃料，然而，由于該大廈地處武漢市繁華的鬧市中心－－中南路口，環(huán)境保護(hù)要求特別高，而燃煤鍋爐又不適于布置在樓頂，只能考慮布置在裙房一層，根據(jù)《鍋爐塵排放標(biāo)準(zhǔn)》本工程鍋爐房煙囪可按30M設(shè)計(jì)（總?cè)萘?t/h），但由于本大廈高近100M，且周圍也有中南商業(yè)大樓（高約50M）和規(guī)劃中的物貿(mào)大廈，中商廣場(chǎng)（后來(lái)均已建成），上述排放標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)規(guī)定“在煙囪周圍半徑200M的距離內(nèi)有建筑物時(shí)，煙囪高度一般應(yīng)高出最高建筑物三米以上”。有人希望我們按30M設(shè)計(jì)，這樣建設(shè)單位可以節(jié)省不少投資，我們?cè)O(shè)計(jì)起來(lái)也方便得多，如果我們?cè)凇耙话恪焙汀皯?yīng)”上做文章，請(qǐng)求環(huán)保部門(mén)降低要求也不是沒(méi)有可能的，但我們認(rèn)為，以環(huán)境保護(hù)的高度出發(fā)，從城市發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)著想，從鍋爐房煙氣對(duì)本大廈的影響考慮－－因?yàn)殄仩t房位于本大廈之西北，而鍋爐運(yùn)行時(shí)間又多在冬季，煙氣對(duì)大廈的損害是不言而喻的－－將鍋爐煙囪建得更高一點(diǎn)有百利而無(wú)一害的，因此，我們決定還是將鍋爐房煙囪設(shè)計(jì)為高出本大廈3米。然而，真正設(shè)計(jì)起來(lái)就困難重重了，首先，本大廈是武漢市首批標(biāo)志性建筑之一，是湖北省建設(shè)銀行的辦公大樓，城市規(guī)劃要求外裝修豪華壯觀，因而在方案設(shè)計(jì)是，由于種種原因，沒(méi)有考慮設(shè)置高出屋面3米煙囪的位置，

施工圖若考慮附壁磚煙囪或鋼煙囪不僅破壞建筑形象，而且結(jié)構(gòu)上也無(wú)法處理。其次，若建獨(dú)立磚煙囪，造價(jià)將高達(dá)百萬(wàn)元，且受地方限制，做起來(lái)與整幢建筑也不協(xié)調(diào)，有煞風(fēng)景，若考慮附在裙房上，連起碼的30M也達(dá)不到，怎么辦？經(jīng)我們多次與土建工程師磋商，終于在主樓內(nèi)筒靠電梯井的地方擠出一塊面積約2.5M2的三角形位置決定將煙囪設(shè)置在此。
內(nèi)筒設(shè)置煙囪，在中國(guó)以至于亞州也還是個(gè)新問(wèn)題，首先，煙氣對(duì)內(nèi)筒產(chǎn)生的熱應(yīng)力影響就很大，其次，鍋爐房并非在主樓樓層內(nèi)，而是在裙房里，距內(nèi)筒尚有幾十米水平距離，煙道必須通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)層的幾個(gè)房間，將對(duì)這些房間產(chǎn)生影響。特別是鍋爐一般冬天運(yùn)行較多，煙囪內(nèi)外溫差更大，為避免其影響，將煙囪作如下處理：
1、參照普通煙囪的建造方法，將空氣隔熱層擴(kuò)大為100MM，普通磚煙囪的空氣隔熱層為50MM，它是為保護(hù)煙囪外壁而設(shè)置的，而我們要保護(hù)的對(duì)象是大樓的整個(gè)內(nèi)筒以至整個(gè)大廈，為此，我們特將空氣隔熱層增加一倍，防止煙氣熱量向內(nèi)筒傳導(dǎo)而產(chǎn)生熱應(yīng)力破壞。
2、砌筑與煙囪等高的耐火磚內(nèi)壁，普通煙囪內(nèi)壁，煙氣濕度在500℃以下時(shí)采用紅磚，顯然不能保證煙囪外壁濕度與室溫相當(dāng)，耐火磚的密實(shí)程度和隔熱性能比普通紅磚好多了，能有效地阻止煙氣濕度影響內(nèi)筒。
3、煙囪與煙道連接處設(shè)置伸縮縫，煙道（鋼制）采取了嚴(yán)格的保溫措施。
4、煙囪外壁（即內(nèi)筒墻壁用耐火砼澆筑，更進(jìn)一步消除煙氣的影響。
采取上述措施，完全避免了煙囪內(nèi)外溫差對(duì)主樓內(nèi)筒的影響，如果不說(shuō)明，誰(shuí)也不知道，本大樓的煙囪就設(shè)置在主樓的內(nèi)筒靠過(guò)道的地方。幾年的運(yùn)行證明，此法不僅解決了高層建筑設(shè)置煙囪的難題，為建設(shè)單位節(jié)省了大量投資（與獨(dú)立煙囪相比，節(jié)省3／4，約70萬(wàn)元，與附壁煙囪相比，節(jié)省的1／3，達(dá)30萬(wàn)左右。）產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且，更重要的是，由于煙囪很高，消除煙氣對(duì)周圍的污染，產(chǎn)生了更明顯的環(huán)境效益。
二、外墻設(shè)置附壁煙囪
湖北省郵電管理局所建華美達(dá)大酒店，是一座二十八層，高一百多米的大型建筑，鍋爐房設(shè)置在四層裙房，三臺(tái)油鍋爐總煙道正好位于大樓外墻一角，我們同樣在墻角切了一個(gè)面積約2M2的三角形，因其在外墻，熱應(yīng)力影響比內(nèi)筒小，故空氣隔熱層僅70MM，其余辦法均與湖北國(guó)際金融大廈相同，但鍋爐運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)臨煙囪的房間較高，后經(jīng)分析勘察，發(fā)現(xiàn)施工單位在砌煙囪內(nèi)壁耐火磚時(shí)，根本沒(méi)按煙囪砌筑工藝施工，甚至連內(nèi)壁上的腳手架孔都沒(méi)堵上，還有250×200MM的大洞幾個(gè)寬20MM的縫隙達(dá)幾十米，后經(jīng)堵洞補(bǔ)孔，并采限了一些別的措施，房間濕度才降下來(lái)，達(dá)到正常使用要求。
三、設(shè)備附墻不銹鋼煙囪
河南鄭州金博大城，鍋爐房設(shè)在裙房一層，鍋爐房與三十三層商住樓相連，原設(shè)計(jì)寫(xiě)字樓四十六層，煙囟附寫(xiě)字樓而上，但由于某些原因，寫(xiě)字樓只建了幾層，商住樓又已建成，經(jīng)研究，決定做不銹鋼煙囪附在商住樓墻上，采取了下述措施。
1、為避免普通鋼的銹蝕而造成煙囪更換費(fèi)用高，經(jīng)測(cè)算，決定采用不銹鋼制。
2、為減少造價(jià)，少用不銹鋼材采取短節(jié)法蘭安裝方法，即兩法蘭之間距離僅為2米，在法蘭上支撐煙囪，從而減少下層煙囪的壁厚，按計(jì)算，若煙囪重量都落在地基上，下層煙囪壁厚要十幾毫米，采用上述辦法，上下煙囪的壁厚均為4－5MM。支撐和固定均用不接
觸煙氣的普通鋼材。
3、煙囪上采取熱補(bǔ)償措施，防止因煙囪固定支撐之間的熱膨脹而引起破壞。
該鍋爐房運(yùn)行幾年，一切正常。
四附壁磚煙囪施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。
1、一定要請(qǐng)具有筑爐或煙囪施工的專業(yè)隊(duì)伍施工。
2、內(nèi)壁一定要保證平滑，密實(shí)不允許滲煙，以減少熱傳導(dǎo)。
3、空氣隔熱層寬度一定要保證不允許兩隔熱層面凹凸不平。
4、絕對(duì)不允許在砌內(nèi)壁耐火磚時(shí)在內(nèi)壁上搭腳手架，只能搭在外壁上，因?yàn)槟_手架孔是無(wú)法堵嚴(yán)的。
5、監(jiān)理公司一定要時(shí)時(shí)監(jiān)察，否則后患無(wú)窮，如武漢華美達(dá)大酒店運(yùn)行后，因不能停爐，檢查起來(lái)十分困難，堵洞補(bǔ)孔更加困難，而且效果也不好。
高層建筑是我國(guó)近年來(lái)發(fā)展的新鮮事物，隨著四化建設(shè)的進(jìn)一步深入，一座座高樓撥地而起，由于一般都建在人口稠密的大城市，而我國(guó)的城市由于歷史原因暫時(shí)還很少有供熱中心，因之鍋爐是不可缺少的，怎樣解決高層建筑中的煙氣排放（即煙囪設(shè)計(jì)）問(wèn)題，是一個(gè)很棘手的課題，弄不好，禍及當(dāng)代，殃及子孫，但只要我們認(rèn)真研究，大膽創(chuàng)新，精心設(shè)計(jì)，精心施工，解決這一問(wèn)題還是不難的。

關(guān)于鍋爐

工藝布置
第5.4.1 條 工藝布置應(yīng)保證設(shè)備安裝、運(yùn)行、檢修安全和方便，使風(fēng)、煙流程短，鍋爐房
面積和體積緊湊。
第5.4.2 條 鍋爐操作地點(diǎn)和通道的凈空高度不應(yīng)小于2m，并應(yīng)滿足起吊設(shè)備操作高度的要
求。在鍋筒、省煤器及其他發(fā)熱部位的上方，當(dāng)不需要操作和通行時(shí)，其凈空高度可為0.7m。
第5.4.3 條 鍋爐與建筑物之間的凈距，應(yīng)滿足操作、檢修和布置輔助設(shè)施的需要，并應(yīng)符
合下列規(guī)定：
一、爐前凈距：
蒸汽鍋爐1～4t/h、熱水鍋爐0.7～2.8MW、不宜小于3.0m；
蒸汽鍋爐6～20t/h、熱水鍋爐4.2～14MW、不宜小于4.0m；
蒸汽鍋爐35～65t/h、熱水鍋爐29～58MW、不宜小于5.0m。
當(dāng)需在爐前更換鍋管時(shí)，爐前凈距應(yīng)能滿足操作要求。對(duì)6～65t/h 的蒸汽鍋爐，4.2～58MW
的熱水鍋爐，當(dāng)爐膠設(shè)置儀表控制室時(shí)，鍋爐前端到儀表控制室的凈距可為3m。

二、鍋爐側(cè)面和后面的通道凈距：
蒸汽鍋爐1～4t/h、熱水鍋爐0.7～2.8MW、不宜小于0.8m；
蒸汽鍋爐6～20t/h、熱水鍋爐4.2～14MW、不宜小于1.5m；
蒸汽鍋爐35～65t/h、熱水鍋爐29～58MW、不宜小于1.8m。
當(dāng)需吹灰、撥火、除渣、安裝或檢修螺旋除渣機(jī)時(shí)，通道凈距應(yīng)能滿足操作的要求。

第13.2.13 條 煙囪上裝設(shè)的飛行標(biāo)志障礙燈，應(yīng)根據(jù)鍋爐所在地航空部門(mén)的要求決定。障
礙燈應(yīng)為紅色，裝設(shè)在煙囪頂端不應(yīng)少于2 盞，并應(yīng)考慮維修方便。
第13.2.14 條 磚砌或鋼筋混凝土煙囪應(yīng)設(shè)置避雷針或避雷帶，可利用煙囪爬梯作為其引下
線，但必須有可靠的連接。
第13.2.15 條 燃?xì)夥派⒐艿捻敾蚱涓浇鼞?yīng)設(shè)置避雷針，其針尖高出管頂不應(yīng)小于3m，并使
其保護(hù)范圍高出管頂不應(yīng)小于1m。
第13.2.16 條 燃油鍋爐房貯存重油和柴油的金屬油罐，當(dāng)其頂板厚高不小于4mm 時(shí)，可不
裝設(shè)避雷針，但必須接地，接地點(diǎn)不應(yīng)少于2 處。
回答者：ronnie_ - 探花 十級(jí) 1-19 20:59

把煙氣排入高空的高聳結(jié)構(gòu)。能改善燃燒條件，減輕煙氣對(duì)環(huán)境的污染。
分類 有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三類。
磚煙囪 高度一般不超過(guò)50米,多數(shù)呈圓截錐形,外表面坡度約為2.5％,筒壁厚度約為240～740毫米，用普通黏土磚和水泥石灰砂漿砌筑。為防止外表面產(chǎn)生溫度裂縫,筒身每隔1.5米左右設(shè)一道預(yù)應(yīng)力扁鋼環(huán)箍或在水平磚縫中配置環(huán)向鋼筋。位於地震區(qū)的磚煙囪，筒壁內(nèi)尚須加配縱向鋼筋。為減少現(xiàn)場(chǎng)砌筑工作量，可采用尺寸較大的組合砌塊、石塊、耐熱混凝土砌塊砌筑。
鋼筋混凝土煙囪 多用於高度超過(guò)50米的煙囪。其優(yōu)點(diǎn)是抗風(fēng)、抗震性能好，施工簡(jiǎn)便，維修量小。外形為圓截錐形，沿高度有幾個(gè)不同的坡度，坡度變化范圍為0～10％。筒壁厚度約為140～800毫米,混凝土標(biāo)號(hào)為200～300號(hào)。鋼筋混凝土煙囪按內(nèi)襯布置方式的不同，可分為單筒式、雙筒式和多筒式。單筒式煙囪。內(nèi)襯緊靠外筒，并將內(nèi)襯和保溫層直接支承於外筒壁向內(nèi)挑出的環(huán)形挑頭上。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但應(yīng)注意外筒的防護(hù)，免受煙氣侵蝕。雙筒式煙囪。內(nèi)襯筒與外筒完全分開(kāi)，兩筒間留有較寬的通風(fēng)檢修通道。內(nèi)襯筒可以分段支承於外筒壁上，也可以做成獨(dú)立自承重形式。其特點(diǎn)是外筒壁基本上不受煙氣的溫度作用和煙氣的侵蝕。多筒式煙囪。用在多臺(tái)鍋爐合用一個(gè)煙囪并要求煙囪頂部煙氣的出口流速基本保持不變的情況。一般每臺(tái)鍋爐設(shè)置一個(gè)排煙管。排煙管分段支承於各層平臺(tái)上，也可全部直接支承於基礎(chǔ)上。(見(jiàn)彩圖 秦嶺電廠多管式煙囪 )
目前,中國(guó)最高的單筒式鋼筋混凝土煙囪為210米。最高的多筒式鋼筋混凝土煙囪是秦嶺電廠 212米高的四筒式煙囪。現(xiàn)在世界上已建成的高度超過(guò) 300米的煙囪達(dá)數(shù)十座，例如米切爾電站的單筒式鋼筋混凝土煙囪高達(dá)368米。
鋼煙囪 鋼煙囪自重小，有韌性，抗震性能好，適用於地基差的場(chǎng)地；但耐腐蝕性差，需經(jīng)常維護(hù)。鋼煙囪按其結(jié)構(gòu)可分為拉線式、自立式和塔架式。拉線式鋼煙囪。耗鋼量小,但拉線占地面積大,宜用於高度不超過(guò)50米的煙囪。自立式鋼煙囪。一般上部呈圓柱、下部呈圓截錐形,筒壁鋼板厚6～12毫米，建造高度不超過(guò)120米。塔架式鋼煙囪。與塔架式排氣塔相似,整體剛度大,常用於高度超過(guò)120米的高煙囪。塔架式鋼煙囪由塔架和排煙管組成，塔架是受力結(jié)構(gòu)，平面呈三角形或方形。塔架內(nèi)可以設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)排煙管。
基礎(chǔ) 分剛性基礎(chǔ)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)一般都用於高度較小，地基條件較好的煙囪，其材料為磚、片石、片石混凝土和混凝土。鋼筋混凝土基礎(chǔ)在煙囪中使用最普遍，其形式有：?jiǎn)为?dú)基礎(chǔ)、平板式基礎(chǔ)、肋板式基礎(chǔ)和薄殼基礎(chǔ)。單獨(dú)基礎(chǔ)一般使用於塔架式鋼煙囪。平板式基礎(chǔ)又有圓板和環(huán)板之分，這種基礎(chǔ)在煙囪中使用最廣，其特點(diǎn)是受力簡(jiǎn)單，施工方便，耐久性好，板內(nèi)受力鋼筋可施加預(yù)應(yīng)力。肋板式基礎(chǔ)和薄殼基礎(chǔ)施工較復(fù)雜，但混凝土用量少，其中薄殼基礎(chǔ)的受力較合理，但結(jié)構(gòu)耐久性稍差。
基礎(chǔ)埋深不應(yīng)小於周圍建筑物和構(gòu)筑物基礎(chǔ)的埋深，通常都在2～5米之間，在有地下煙道的情況以及對(duì)於高度超過(guò)150米的煙囪，尚須適當(dāng)加深。
煙囪基礎(chǔ)應(yīng)建於可靠的地基上。煙囪荷載對(duì)地基土的影響深度約等於0.8～1.5倍基礎(chǔ)直徑，土層情況應(yīng)通過(guò)各種勘探手段充分掌握，要求土層均勻，無(wú)不良下臥層，持力層有足夠的承載能力。當(dāng)在不良地基上建造煙囪時(shí)，須根據(jù)需要和土層具體情況采取必要的地基加固措施(見(jiàn)化學(xué)加固法、地基處理)，有時(shí)還須采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)特點(diǎn) 除滿足強(qiáng)度要求外，鋼筋混凝土和磚煙囪尚須控制裂縫開(kāi)展寬度。煙囪結(jié)構(gòu)與相鄰建筑物間應(yīng)留沉降縫，基礎(chǔ)的傾斜和沉降量也有限制。鋼煙囪尚應(yīng)核算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為確保施工安全，鋼筋混凝土高煙囪有時(shí)需核算施工階段的結(jié)構(gòu)振動(dòng)(或穩(wěn)定)。
煙氣對(duì)煙囪的影響必須考慮。結(jié)構(gòu)材料的受熱溫度要有限制。結(jié)構(gòu)不均勻受熱引起的溫度應(yīng)力有時(shí)會(huì)成為設(shè)計(jì)的主要因素。要考慮煙氣的侵蝕作用，這種作用不僅與煙氣的含硫量有關(guān)，而且還與煙氣的濕度、露點(diǎn)溫度和壓強(qiáng)相關(guān)。煙氣的含硫量越高，露點(diǎn)溫度越低，相對(duì)濕度和煙氣壓力越大，則煙囪越容易被腐蝕。
施工方法 磚煙囪以前都采用外腳手架施工，需要大量材料,并且搭設(shè)和拆除工作量大,已逐漸被淘汰。目前對(duì)小型磚煙囪多采用內(nèi)井架升降操作臺(tái)或無(wú)腳手架內(nèi)插桿操作平臺(tái)施工，對(duì)直徑較大的磚煙囪則采用內(nèi)井架提升內(nèi)操作臺(tái)或外吊籃操作臺(tái)施工。
鋼筋混凝土煙囪采用滑升模板或豎井架翻模施工。鋼煙囪多在地面組裝后用卷?yè)P(yáng)機(jī)整體起吊就位，小型鋼煙囪也可用起重機(jī)直接起吊安裝就位。