近幾年來,國(guó)內(nèi)建設(shè)的垃圾焚燒廠不斷增多。除了極少數(shù)焚燒特殊垃圾(例如醫(yī)療垃圾)的焚燒廠外,對(duì)于絕大多數(shù)城市生活垃圾焚燒廠,煙囪都是必不可少的設(shè)施。目前,國(guó)內(nèi)外建設(shè)的很多火力發(fā)電廠以及一些自用鍋爐的大中型廠礦企業(yè),也都需建設(shè)煙囪。過往的煙囪設(shè)計(jì),大多比較成功,但也存在一些問題。這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),為近幾年來開始興建的城市生活垃圾焚燒廠的煙囪設(shè)計(jì),提供了寶貴的借鑒。與火力發(fā)電廠的煙氣相比,垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣成份不同、排放標(biāo)準(zhǔn)不同、煙囪的運(yùn)行方式也不一樣,垃圾焚燒廠的煙囪設(shè)計(jì)有自身的特點(diǎn)。本文結(jié)合多個(gè)工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),談?wù)劤鞘猩罾贌こ讨袩焽柙O(shè)計(jì)的體會(huì)。

1　工藝設(shè)計(jì)

煙囪的作用是將燃燒尾氣排向大氣,利用大氣的擴(kuò)散作用將尾氣擴(kuò)散稀釋。工藝專業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容含:煙囪的高度、排氣筒管徑、煙氣流速、煙氣溫度、排氣筒的布置形式。

1?1煙囪高度

煙囪高度越高,尾氣擴(kuò)散稀釋的效果越好,同時(shí),建設(shè)費(fèi)用亦越高,因此,煙囪高度應(yīng)根據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求,在滿足國(guó)家環(huán)境保護(hù)要求的前提下,適當(dāng)考慮

1?2排氣筒管徑、煙氣流速

尾氣從煙囪口排出的速度越大,擴(kuò)散稀釋的效果越好。但是,速度越過30m/s,會(huì)發(fā)生笛音現(xiàn)象,所以尾氣排放速度不能大于這個(gè)值。如果煙氣流速過低,又會(huì)增加煙氣對(duì)排氣筒腐蝕的可能,也降低煙氣的擴(kuò)散稀釋效果,通常的煙氣流速控制在10~20m/s。確定了煙氣流速,根據(jù)產(chǎn)生的煙氣總量,便能確定出排氣筒管徑。煙囪(排氣筒)出口內(nèi)徑d(單位:m)由下式確定:d=ndVy3600×0.785w0式中　nd—由一個(gè)煙囪(排氣筒)負(fù)擔(dān)的蒸汽數(shù)值(單位:t/h);Vy—每小時(shí)產(chǎn)生1t蒸氣的煙氣量(單位:m3/h);w0—煙囪出口處的煙氣流速(單位:m/s)。圓形煙囪(排氣筒)的出口內(nèi)徑,一般不小于0?8m,內(nèi)表面無須防護(hù)處理且無須人員入內(nèi)維護(hù)的鋼制煙囪(排氣筒)不受此限。

1?3煙氣溫度

煙氣溫度取決于煙氣凈化設(shè)備出口的煙氣溫度,但不能低于煙氣露點(diǎn),以避免煙氣在排氣筒內(nèi)結(jié)露,對(duì)排氣筒造成腐蝕。

1?4排氣筒的布置形式

垃圾焚燒設(shè)施的尾氣排放量與垃圾熱值和焚燒負(fù)荷有關(guān),同時(shí)運(yùn)行的垃圾焚燒爐臺(tái)數(shù)對(duì)尾氣排放量有很大影響。如果多臺(tái)焚燒爐的尾氣從一只煙囪(排氣筒)排出,焚燒的運(yùn)行狀況不同(例如,其中一臺(tái)或幾臺(tái)焚燒爐停爐維修),尾氣排放量及排放速度均不同,使煙氣在煙囪排氣筒內(nèi)的流度、流量、溫度難以控制在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。一臺(tái)焚燒爐一個(gè)排氣筒,能夠有效地利用尾氣自身擁有的能量,較為方便地控制煙氣的流速、溫度。但是,如果一個(gè)排氣筒設(shè)一只煙囪,建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用都很高。目前,國(guó)內(nèi)外通常的做法,是采用組合式煙囪,即一臺(tái)焚燒爐設(shè)一個(gè)排氣筒,多個(gè)排氣筒組合在一起,形成一只煙囪,換而言之,即在一只煙囪內(nèi),設(shè)多個(gè)排氣筒,各排氣筒相互獨(dú)立。上海垃圾焚燒廠采用一只組合式鋼筋混凝土煙囪,內(nèi)設(shè)3個(gè)鋼排氣筒,每臺(tái)焚燒爐一個(gè)排氣筒;其煙囪的高度:80m,排氣筒管徑:1800mm,煙氣流速:15m/s,煙氣溫度120~140℃(排氣筒出口溫度)。

2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

盡管實(shí)際工程中,組合式煙囪、集中式煙囪(多爐共用1個(gè)排氣筒)和獨(dú)立式煙囪(1爐1個(gè)排氣筒1只煙囪)都存在,但本文僅討論在城市生活垃圾焚燒廠工程中常用的組合式煙囪。從結(jié)構(gòu)受力的角度,組合式煙囪可粗分為三種形式:混合式煙囪:外筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),作為受力結(jié)構(gòu),排氣筒為鋼制大直徑圓形管道,僅作為煙氣排放的通道,不作為受力構(gòu)件;塔架式鋼煙囪:塔架獨(dú)立承擔(dān)外荷載作用,鋼制排氣筒為非受力構(gòu)件,依附于塔架,鋼制排氣筒的荷載(包括自重及外荷載),由塔架承擔(dān);排氣筒受力塔架式鋼煙囪:鋼制排氣筒作為塔架中的受力構(gòu)件(肢柱),參與塔架整體受力分析。確定適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)受力體系后,選用恰當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行計(jì)算分析。有關(guān)規(guī)定,按照《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50051執(zhí)行。本文不作贅述。五洲工程設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的一些實(shí)例為:上海江橋城市生活垃圾焚燒廠煙囪:三管集束式組合煙囪,外筒為鋼筋混凝土墻體作為受力結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)3根普通碳素鋼制排氣筒,懸掛式受力形式;河北靈達(dá)垃圾轉(zhuǎn)化熱電站煙囪,四管集束式組合煙囪,結(jié)構(gòu)同上,僅排氣筒為4根;廣東東莞橫瀝垃圾轉(zhuǎn)化熱電站煙囪,為單筒集中式煙囪,鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu),內(nèi)砌防護(hù)砌體墻。

3　煙囪的防護(hù)設(shè)計(jì)

煙囪的防腐蝕設(shè)計(jì),應(yīng)考慮下列因素:煙囪內(nèi)煙氣的腐蝕等級(jí);結(jié)構(gòu)重要性;煙囪的運(yùn)行方式(經(jīng)常性或間隙性運(yùn)行方式);煙囪內(nèi)是否有結(jié)露現(xiàn)象;技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較;檢修條件。

  煙囪的腐蝕,主要包括自然環(huán)境腐蝕和排氣筒內(nèi)的煙氣腐蝕,煙囪的防護(hù)設(shè)計(jì),也主要是針對(duì)這兩種腐蝕的防護(hù)。自然環(huán)境的腐蝕,主要是雨雪、空氣中有害成分(大多來源于工業(yè)生產(chǎn)的排放物)的腐蝕等,對(duì)這種腐蝕,有許多有效的防護(hù)措施,較為常見,本文不作贅述,本文主要討論煙囪排氣筒內(nèi)壁針對(duì)煙氣腐蝕的防護(hù)設(shè)計(jì)。談到排氣筒內(nèi)壁的防護(hù),有必要討論煙氣成分、煙氣腐蝕的機(jī)理、煙氣凈化的工藝與防護(hù)的關(guān)系。