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  • 169.烟囱为什么会产生抽力?
  •       由于烟囱有一定的高度(高烟囱一般用于轮窑),里面又有热烟气,热烟气的密度比外界冷空气小而产生压力差。在这种压力差的作用下,使热烟气从烟囱底部上升至出口后再排入大气中。热烟气排入大气后,烟囱里面空出的位置就被窑内流来的热烟气所占据,而窑内空出的位置又被窑门进入的冷空气所补充。这样,烟囱不断排烟,窑门也不断进风,窑就能连续进行生产。总之,烟囱的作用是把窑内热烟气抽走,使外界的冷空气由窑门进入窑内进行补充,这就是烟囱产生的抽力。

    烟囱抽力的大小,主要由烟囱的高度、冷空气和热烟气的密度差所决定:

                 h = Hγ-γ˙9.8

    式中   h---------烟囱的抽力(Pa);

              H--------烟囱的高度(m);

           γ--------外界冷空气的密度(kg/m3);

           γ---------烟囱里面热烟气的密度(kg/m3);

        9.8---------1mmH2O等于9.8Pa

    上式算得的抽力是最大抽力。实际上烟囱的抽力还应减去气体在烟囱中流动的摩擦阻力损失和以一定速度冒出而损失的一部分动压头,则这部分抽力为烟囱的有效抽力:

    式中  h´------烟囱的有效抽力(Pa);

             H -----烟囱的高度(m);

           γ------外界冷空气的密度(kg/m3);

           γ------烟囱里面热烟气的密度(kg/m3);

             λ---烟囱的摩擦阻力系数;

          ---烟气的运动速度(m/s);

             ----烟囱的摩擦阻力(mmH2O);

            -----烟囱的内直径(可近似采用上口径计算)(m);

             g------重力加速度(9.81m/s2);

            ---窑内零压面开始至烟囱底的全部阻力(mmH2O);

            ---一定速度冒出而损失的动压头(近似等于 γ)(mmH2O);

            9.8---1mmH2O等于9.8Pa

        烟囱抽力的大小由下列三个因素决定:

       1)抽力随烟囱高度的增加而增加,高度每增加1m可使烟囱底部增加5~7 Pa的负压。但是必须指出:如果已经建成的烟囱抽力不足而盲目将其接高,接高后上口直径过小,会导致:①烟气在烟囱里流速加快,动能消耗增大;②由于烟气在烟囱里流程延长,摩擦阻力也相应增大。鉴于上述两种情况,增高烟囱所增加的抽力将有一部分用于抵消增大的动能消耗和增大的摩擦阻力。故有的厂家增高烟囱的效果并不理想。

    2)烟囱抽力随着烟气温度的增高和大气温度的降低而增加。冬天烟囱抽力比夏天增加15%~30%;夜间抽力比白天打;随着烟气温度的增高,抽力亦增大,故轮窑点火时,烟囱抽力不足,往往采取提闸烧哈风洞的办法,以提高烟气温度,加大烟囱抽力。

    3)烟囱抽力随着烟囱内烟气流速的增大而减小。烟气流速越快,抽力越小。因为烟气流速加快时,动能消耗和摩擦阻力将随之加大。烟囱排烟速度一般为2~4m/s,最高不大于8m/s。如果小于2m/s,则有外界冷空气由上口倒灌入烟囱的危险;如果大于8m/s,阻力损失过大,使抽力明显减小。而机械排烟的速度可达8~15m/s

    烟囱应有一定的高度,使其具有一定的负压,能克服从窑内零压面开始至烟囱底的所有阻力并保持一定的气体流速。一般高度为45~60m,上口直径为1.2~2.0m,下口直径约为上口直径的1.5倍。烟囱底部负压为-250Pa左右。

    虽然烟囱一次基建投资大,抽力受气候影响。但维修费用少,不消耗动力,不受停电影响,工作可靠,经久耐用(砖烟囱可用40~50年),生产成本低。轮窑多数采用烟囱自然排烟,即使利用余热干燥坯体,由于轮窑进外界冷风的门较多,抽余热风机几乎不与烟囱抢风,故风机对烟囱抽力无明显影响;而隧道窑的情况不同,其窑道长、阻力大,窑车面的上下漏气较多,故仅用烟囱自然排烟困难较大,尤其是利用余热干燥坯体时,由于隧道窑进外界冷风的门只有一个,抽余热风机与烟囱抢风厉害,使烟囱难以发挥作用,甚至还有从烟囱上口倒灌冷风的可能。故一般多采用机械排烟。即使机械排烟,往往还兼设一个不太高的烟囱(高15~20mm),其作用有二:其一是作停电保火用;其二是使烟气向高空散发,以满足卫生条件要求。但这种烟囱直径不宜太小,以免阻力过大,增加排烟风机负担。

    几个窑合用一个烟囱时,应按阻力最大的一个计算,不应按所有窑阻力的总和计算。

    烟囱有砖的、钢的和钢筋混凝土的。钢烟囱虽造价低,但易腐蚀;钢筋混凝土烟囱造价昂贵。砖瓦厂大多采用造价不高、经久耐用的砖烟囱。

    砖烟囱每升高1m温度降低1~1.5℃;钢烟囱每升高1m温度降低3~4℃。