摘要：通过工程实例，介绍了超高层写字楼烟囱烟道截面尺寸、烟囱内的烟气流速、烟道阻力等的计算方法；校核烟囱抽力与阻力的匹配问题。
关键词：锅炉 烟气 烟囱 阻力 抽力
Calculation of the chimney design of a high-rise office building
By Wang Lei★，Wang Jiang
Abstract Through the engineering example，presents the calculation methods of the size of chimney flue、the gas flow velocity and the resistance in the super high-rise office building；check the matching problem between the draught and the resistance.
Keywords boiler，smoke，chimney，resistance，draught.
★ CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co.，Ltd.Wuhan，China
1 工程概况
本项目位于武汉市，总建筑面积约为103566㎡，其中主楼地下三层，地上共三十五层，地上一~四层为银行、商业、餐饮等；五层、二十层为避难层，其余楼层均为对外出售或出租的写字楼。主楼总高149.8米，为超高层建筑。锅炉房设置在地下一层，烟囱沿着核心筒竖井排至屋面。
2 锅炉房基本情况
该项目锅炉房内共设置3台燃气热水锅炉，其中2台2.1MW，1台1.4MW。三台锅炉共用一根烟囱排烟，排烟温度t=160℃，环境温度按照-5℃计算，计算时按最不利管路进行阻力核算。
3 烟囱阻力计算方法
3.1排烟量的计算
总排烟量根据公式（1）计算：
（1）
式中 Vyz为锅炉总排烟量，m³/h；Vyd为单台锅炉排烟量，m³/h。
根据《实用供热空调设计手册》表8.3-3，160℃排烟温度下锅炉单位容量（0.7MW）的排烟量为Vy =1524 m³/h，则Vyz =1524x（2.1x2+1.4）/0.7=12192 m³/h。
3.2 烟囱截面尺寸的计算
烟囱截面F（㎡）计算按公式（2）：
（2）
式中
为烟气的流量，m³/h；
为烟气的流速，m/s，按 《实用供热空调设计手册》表8.3-5选8-10m/s。
经计算，三台锅炉合用烟囱在车库内水平管道截面为1250x500（mmxmm），进入核心筒烟囱竖井后为Φ700（mm）。
3.3烟气流速的计算
选定烟囱截面尺寸后，根据公式（2）计算烟囱内烟气的平均流速见表1：
表1 联供系统相对传统分散系统差价投资回收期
3.4 阻力计算
1）垂直、水平管道沿程摩擦阻力
Pa （3） 式中 
为烟囱壁阻力系数，金属烟囱取0.03；
为烟囱水平段和竖直段总长度，m；
为烟气平均密度
（T烟气温度，1.34指标况下空气密度），kg/m³；
为烟气平均流速 m/s；
为管道当量直径径，m，对于圆形管道，
为其内径，对于非圆形管道，
；F为管道截面积，㎡；U为管道壁面的接触周界，m。
2）出口阻力
Pa （4）
式中 
为出口阻力系数，伞形雨帽一般取1.1；
为烟囱出口烟气流速，m/s；
为烟囱出口处烟气密度，kg/m³。
3）局部阻力
Pa （5）
式中 
为局部阻力系数（90°弯头取0.7，150°缓弯头取0.31，缓弯取0.3）；
为烟气流速，m/s；
为烟气平均密度，kg/m³。
4）烟囱的总阻力
总阻力=摩擦阻力+出口阻力+局部阻力。
4 本工程烟囱阻力计算
1）阻力
根据本工程实际情况，绘制烟囱走向示意图1，利用上述公式计算各管段的阻力详见表2：
图1 烟囱走向示意图
表2 烟囱各段阻力计算表
统计各段得出该工程烟囱的总阻力为：564.37Pa。
2）抽力
查《实用供热空调设计手册》表8.3.8得知，当烟气温度为160℃时，烟囱每米高度的抽力为4.75Pa。本工程烟囱有效抽力高度为158米，则烟囱的抽力S=750.5 Pa（环境温度-5℃时）。
锅炉烟气正常排出的条件为：抽力S＞1.2总阻力。而750.5＞1.2*564.37，此烟囱中烟气能正常排出，且流速均在允许范围之内。
5 结语
超高层建筑设计锅炉烟囱时，按照规范和手册进行选型计算，在水平管段处适当降低烟囱中烟气流速，可以减少烟囱阻力。这样烟囱的自然抽
力足以克服烟囱的阻力，顺利将烟气排出。本选型计算希望能为类似工程提供设计借鉴参考。
参考文献：
[1]李宏.锅炉房设计中烟道、烟囱的选择与计算[J].内蒙古煤炭经济，2010第6期：66-67
[2]中国机械工业联合会.GB50041-2008 锅炉房设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008
[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008：1933
论文作者:王雷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：烟囱论文; 阻力论文; 烟气论文; 流速论文; 锅炉论文; 截面论文; 排烟论文; 《基层建设》2019年第2期论文;