煙筒

煙筒又稱為煙囪，它分為民用和工業用。 民用煙囪很簡單，主要用於排煙。 工業用的煙囪主要為了散落廢物，和達到一定的拔風力，我國最高的也達到300m。（圖片中1500km數據有誤，應該是15km！）

基本介紹

• 中文名：煙筒
• 包括：1台升壓風機、1台煙氣換熱器
• 類型：系統
• 分類：民用和工業用

煙氣系統

煙氣系統包括1台升壓風機、1台煙氣換熱器(GGH)、1塊煙道旁路擋板、1塊FGD入口煙道擋板、1塊FGD出口煙道擋板及相應的煙道，膨脹節等。

煙筒的作用

概述

煙筒的主要作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。高層建築內部一般設定數量不等的樓梯間、排風道、送風道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道，當室內溫度高於室外溫度時，室內熱空氣因密度小，便沿著這些垂直通道自然上升，透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空氣因密度大，由低層滲入補充，這就形成煙筒效應。

說明

煙筒效應是室內外溫差形成的熱壓及室外，風壓共同作用的結果，通常以前者為主，而熱壓值與室內外溫差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。這說明，室內溫度越是高於室外溫度，建築物越高，煙筒效應也越明顯，同時也說明，民用建築的煙筒效應一般只是發生在冬季。就一棟建築物而言，理論上視建築物的一半高度位置為中和面，認為中和面以下房問從室外滲入空氣，中和面以上房間從室內滲出空氣。

在煙筒效應的作用下，室內有組織的自然通風、排煙排氣得以實現，但其負面影響也是多方面的：首先，風沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內，消耗熱量並污染室內；其次，風通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中，導致梯門不能正常關閉；第三，當發生火災時，隨著室內空氣溫度的急劇升高，體積迅速增大，煙筒效應更加明顯，此時，各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道，是火災垂直蔓延的主要途徑，從而助長火勢擴大災情。有資料顯示，煙氣在豎向管井內的垂直擴散速度為3-4m/s，意味著高度為100m的高層建築，煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個大樓頃刻問便可能形成一片火海。

舉例

為有效減弱煙筒效應產生的負面影響，可採取以下一些措施：

1．在冬季，空氣主要是通過各種外門從底層流入室內，最直接的方法是將建築通向外界的所有門，儘可能地設定成兩道門、旋轉門、加裝門斗或在外門內側設定空氣幕等，這對於大廳門尤為必要，對於那些次要通道連同地下停車場的外門口等，在冬季也要裝門，至少應增掛厚門帘。在冬季，電梯井頂部的通風孔應適當向小調整或關閉。

2．對於已採暖的建築物，儘量不使低層部分的室內溫度高於高層部分。

3．當火災發生時，不僅在任何季節通過各類豎井產生煙筒效應，而且還可能在小範圍內通過穿越樓板的空調管道，甚至是一些不引人注意的孔隙產生煙筒效應。對此，《高層民用建築設計防火規範》(GB50045-1995)有以下明確規定。

(1)當圍護結構採用幕牆形式時，“與每層樓板、隔牆處的縫隙，應採用不燃燒材料嚴密填實”。

(2)“建築高度不超過100m的高層建築，其電纜井、管道井應每隔2~3層在樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔；建築高度超過100m的高層建築，應在每層樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔”。因施工缺陷、橋架和管道根部形成的各種孔隙，必須用不燃燒材料填塞密實。

(3)“樓梯間和前室的門均為乙級防火門”，並“應具有自行關閉的功能”；各種豎向管井“井壁上的檢查門應採用丙級防火門”；“電纜井、管道井與房間、走道等相連通的孔洞，其空隙應採用不燃燒材料填塞密實”；“垂直風管與每層水平風管交接處的水平管段上應設防火閥”；“廚房、浴室、廁所等的垂直排風管道，應採取防止回流的措施或在支管上設定防火閥”，以確保火災時與走道及房間的分隔，防止各樓層之間通過豎井交叉蔓延。

煙囪煙氣脫硫系統設計

煙氣系統的設計將考慮系統的正常運行及緊急情況的操作，包括由於上游鍋爐的突然變化引起的短時間煙氣溫度變化過大的情況。為使系統在緊急狀態下能安全運行，設計時將考慮材料的選擇，設備及煙道的合理設計，並在煙氣換熱器(GGH)上游安裝一緊急噴淋裝置。

煙囪脫硫的施工方法

在碳鋼基層上使用：

①先將表面除油去污，之後再進行除銹，除銹等級應滿足不低於Sa2.0或St3標準。在銹面清理乾潔後，用VEGF樹脂打底，待乾後施工。

②用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚的VEGF膠泥層，數小時後即硬化，再按設計要求施工至規定厚度。一般在每塗1mm厚度時進行檢測，以確認塗層是否有針孔及其它瑕疵。

③在彎角或形狀突變處適當增加厚度，或同FRP複合使用。

④用VEGF樹脂罩面一至二道。

⑤VEGF鱗片膠泥塗層質量控制。VEGF鱗片膠泥塗層的質量好壞直接影響其耐腐蝕性能和使用壽命，因此應對VEGF鱗片膠泥塗層的質量加以嚴格控制。一般情況下，塗層的最終檢測項目主要有：外觀缺陷、硬度、針孔測試、厚度測試、錘擊檢查等。

表2.3.5.2 膠泥用量表

品 種 規 格用 量 (KG/M2)

底塗(每道)膠泥層 (1mm厚)面塗(每道)

金屬面VEGF-1-M0.20～0.251.4～1.60.25

VEGF-2-M0.15～0.201.3～1.50.20

4)耐蝕鱗片膠泥內襯工程套用

由於VEGF鱗片膠泥具有抗滲性好、施工難度小、易修補物理失效少和造價適中等的優點。因此，VEGF鱗片膠泥在電力、冶金和化工等行業中廣泛使用，尤其是電力系統中的煙氣脫硫（FGD）系統裝置，如吸收塔、氧化塔、進料管，見下表。

表2.3.5.3 VEGF鱗片膠泥在濕態氣體FGD中的套用

裝 置 名 稱腐 蝕 條 件防 腐 蝕 處 理 規 范

進料管SO2氣體等，150℃或低於150℃VEGF襯裡，FRP

SO2氣體等，150℃-200℃高溫塗料

冷卻塔SO2氣體等，≤150℃VEGF襯裡

快速冷卻塔SO2氣體等，150 - 200℃VEGF -耐火磚

SO2氣體等，200 - 300℃VEGF -耐火磚

SO2氣體等，500 - 700℃VEGF -耐火磚

循環槽H2SO3，H2SO4霧等，60 - 90℃VEGF襯裡，FRP

中間體輸送管SO2氣體，H2SO4霧等，60 - 80℃VEGF襯裡，FRP

吸收塔pH = 3 - 12，60 - 80℃VEGF襯裡，橡膠襯裡

pH = 3 - 12，150℃VEGF襯裡

pH = 3 - 12，250℃VEGF襯裡-耐火磚

循環塔pH = 4 - 14，60 - 80℃VEGF襯裡，橡膠襯裡，FRP

出料管SO2，H2SO4霧，60 - 70℃VEGF襯裡，FRP

酸霧分離器SO2，H2SO4霧，60 - 70℃VEGF襯裡，FRP

濃縮器pH = 3 - 12，60 - 70℃VEGF襯裡，橡膠襯裡，FRP

氧化塔pH = 3 - 12，60 - 80℃VEGF襯裡，VEGF-FRP

管道橡膠襯裡，FRP

輸送管≤100℃VEGF襯裡，FRP

100 - 150℃VEGF襯裡，FRP

化學貯罐室溫- 60℃VEGF襯裡，橡膠襯裡，FRP

江西貴溪冶煉廠的脫硫煙道：代替原來從日本進口的鱗片膠泥材料使用，經多年使用後未能有異常情況出現。山東某工程公司的FGD設備：採用高溫型VEGF鱗片膠泥材料，製作長期使用溫度達170℃的FGD裝置，根據運作情況表明性能良好。

脫硫設備上套用較多，國外電廠煙囪早期有套用，現已較少採用。國內電廠煙囪尚無套用。

煙囪煙氣脫硫系統工作過程

煙氣自現有的煙囪煙道到達FGD系統的新煙道。熱煙氣通過該煙道，經增壓風機送達脫硫(FGD)系統。現有煙道可作為旁路煙道將煙氣直接排至煙囪，這意味著煙氣可以100%經旁路煙道被旁路。脫硫系統可通過雙百葉窗式擋板與旁路煙道分離。

煙道將未處理的原煙氣引至升壓風機，經煙氣換熱器(GGH)將熱原煙氣中的熱量蓄積並加熱吸收塔出來淨化後的冷煙氣。原煙氣溫度由150℃降至113℃經過吸收塔的入口向上流動穿過托盤及噴淋層，在此，煙氣被冷卻、飽和，煙氣中的SO2被吸收。經過噴淋洗滌的冷煙氣進入煙氣換熱器(GGH)的冷端，離開GGH後被加熱至82℃，加熱後的冷煙氣通過煙道進入煙囪。

FGD裝置配有1台迴轉再生式煙氣換熱器，以使淨煙氣在煙囪進口的最低溫度高於80℃。該裝置是利用鍋爐出來的原煙氣來加熱經脫硫之後的淨煙氣，使之溫度大於酸露點溫度後排放到煙囪。為防止GGH傳熱面間的沉積結垢，需用清洗設備進行清洗，清洗設備一般用噴槍。在換熱器的原煙氣部分“熱側”有一個噴槍，“冷側”有一個噴槍。用壓縮空氣每天沖洗換熱器，或當壓降超過給定最大值時，用高壓工藝水沖洗。但用高壓工藝水沖洗只能在運行時進行（一年約12次，根據裝置的運行情況）。當FGD裝置停運時，可用低壓水沖洗換熱器。

升壓風機用於克服FGD裝置造成的煙氣壓降。採用靜葉可調軸流式風機，FGD系統共設一台升壓風機。升壓風機將根據正常運行和異常情況可能發生的最大流量、最高溫度和最大壓損設計，還將考慮事故情況。升壓風機在容量、設計和構造上將保證從零到滿負荷時都能運行，除了滿足鍋爐在MCR工況下的運行要求外，還將滿足FGD最差的設計條件。即：

a. 基本風量按鍋爐燃用設計煤種和BMCR工況下升壓風機入口的煙氣量考慮。

b. 風量裕量不低於10%，另加10℃的溫度裕量。

c. 壓頭裕量不低於20%。

來自鍋爐的煙氣分別從與煙囪相連的鋼煙道中引出後，進入升壓風機，經升壓風機增壓後，依次通過煙氣換熱器（GGH）降溫側、吸收塔、GGH升溫側接入煙囪。FGD系統的風壓損失由升壓風機提供。煙氣經GGH降溫側冷卻後流入吸收塔。在吸收塔中，煙氣首先經托盤將氣體均勻分布，調整煙氣流速。均勻分布的煙氣逐漸上升，與從吸收塔內噴淋管組噴出的懸浮液滴逆向接觸，使煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF、飛灰和其他污染物得到去除。從吸收塔頂部出來的淨煙氣經GGH升溫側再熱後，從煙囪排放到大氣中。煙道上設有擋板系統，以便於FGD系統旁路運行，包括1個進口擋板（原煙氣擋板），1個旁路擋板和1個FGD出口擋板（淨煙氣）。所有擋板都配有密封系統，以保證“零”泄露。在正常運行時，兩個旁路擋板門關閉，每個旁路擋板門的差壓通過升壓風機的可調葉片控制為0kPa。

在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板門，煙氣通過旁路煙道繞過FGD系統直接排到煙囪。

案例地點

煙筒公司——江蘇秦高建安防腐有限公司

江蘇秦高建安防腐有限公司