高层建筑烟囱设计

一、内筒设置烟囱
中国建设银行湖北省分行办公大楼（也称湖北国际金融大厦）是武汉地区首批高层建筑之一，该大厦主楼廿六层，高近百米，由于当时的能源政策限制，只能采用煤作燃料，然而，由于该大厦地处武汉市繁华的闹市中心－－中南路口，环境保护要求特别高，而燃煤锅炉又不适于布置在楼顶，只能考虑布置在裙房一层，根据《锅炉尘排放标准》本工程锅炉房烟囱可按30M设计（总容量5t/h），但由于本大厦高近100M，且周围也有中南商业大楼（高约50M）和规划中的物贸大厦，中商广场（后来均已建成），上述排放标准也同时规定“在烟囱周围半径200M的距离内有建筑物时，烟囱高度一般应高出最高建筑物三米以上”。有人希望我们按30M设计，这样建设单位可以节省不少投资，我们设计起来也方便得多，如果我们在“一般”和“应”上做文章，请求环保部门降低要求也不是没有可能的，但我们认为，以环境保护的高度出发，从城市发展的长远观点着想，从锅炉房烟气对本大厦的影响考虑－－因为锅炉房位于本大厦之西北，而锅炉运行时间又多在冬季，烟气对大厦的损害是不言而喻的－－将锅炉烟囱建得更高一点有百利而无一害的，因此，我们决定还是将锅炉房烟囱设计为高出本大厦3米。然而，真正设计起来就困难重重了，首先，本大厦是武汉市首批标志性建筑之一，是湖北省建设银行的办公大楼，城市规划要求外装修豪华壮观，因而在方案设计是，由于种种原因，没有考虑设置高出屋面3米烟囱的位置，

施工图若考虑附壁砖烟囱或钢烟囱不仅破坏建筑形象，而且结构上也无法处理。其次，若建独立砖烟囱，造价将高达百万元，且受地方限制，做起来与整幢建筑也不协调，有煞风景，若考虑附在裙房上，连起码的30M也达不到，怎么办？经我们多次与土建工程师磋商，终于在主楼内筒靠电梯井的地方挤出一块面积约2.5M2的三角形位置决定将烟囱设置在此。
内筒设置烟囱，在中国以至于亚州也还是个新问题，首先，烟气对内筒产生的热应力影响就很大，其次，锅炉房并非在主楼楼层内，而是在裙房里，距内筒尚有几十米水平距离，烟道必须通过标准层的几个房间，将对这些房间产生影响。特别是锅炉一般冬天运行较多，烟囱内外温差更大，为避免其影响，将烟囱作如下处理：
1、参照普通烟囱的建造方法，将空气隔热层扩大为100MM，普通砖烟囱的空气隔热层为50MM，它是为保护烟囱外壁而设置的，而我们要保护的对象是大楼的整个内筒以至整个大厦，为此，我们特将空气隔热层增加一倍，防止烟气热量向内筒传导而产生热应力破坏。
2、砌筑与烟囱等高的耐火砖内壁，普通烟囱内壁，烟气湿度在500℃以下时采用红砖，显然不能保证烟囱外壁湿度与室温相当，耐火砖的密实程度和隔热性能比普通红砖好多了，能有效地阻止烟气湿度影响内筒。
3、烟囱与烟道连接处设置伸缩缝，烟道（钢制）采取了严格的保温措施。
4、烟囱外壁（即内筒墙壁用耐火砼浇筑，更进一步消除烟气的影响。
采取上述措施，完全避免了烟囱内外温差对主楼内筒的影响，如果不说明，谁也不知道，本大楼的烟囱就设置在主楼的内筒靠过道的地方。几年的运行证明，此法不仅解决了高层建筑设置烟囱的难题，为建设单位节省了大量投资（与独立烟囱相比，节省3／4，约70万元，与附壁烟囱相比，节省的1／3，达30万左右。）产生了巨大的经济效益，而且，更重要的是，由于烟囱很高，消除烟气对周围的污染，产生了更明显的环境效益。
二、外墙设置附壁烟囱
湖北省邮电管理局所建华美达大酒店，是一座二十八层，高一百多米的大型建筑，锅炉房设置在四层裙房，三台油锅炉总烟道正好位于大楼外墙一角，我们同样在墙角切了一个面积约2M2的三角形，因其在外墙，热应力影响比内筒小，故空气隔热层仅70MM，其余办法均与湖北国际金融大厦相同，但锅炉运行后，发现临烟囱的房间较高，后经分析勘察，发现施工单位在砌烟囱内壁耐火砖时，根本没按烟囱砌筑工艺施工，甚至连内壁上的脚手架孔都没堵上，还有250×200MM的大洞几个宽20MM的缝隙达几十米，后经堵洞补孔，并采限了一些别的措施，房间湿度才降下来，达到正常使用要求。
三、设备附墙不锈钢烟囱
河南郑州金博大城，锅炉房设在裙房一层，锅炉房与三十三层商住楼相连，原设计写字楼四十六层，烟囟附写字楼而上，但由于某些原因，写字楼只建了几层，商住楼又已建成，经研究，决定做不锈钢烟囱附在商住楼墙上，采取了下述措施。
1、为避免普通钢的锈蚀而造成烟囱更换费用高，经测算，决定采用不锈钢制。
2、为减少造价，少用不锈钢材采取短节法兰安装方法，即两法兰之间距离仅为2米，在法兰上支撑烟囱，从而减少下层烟囱的壁厚，按计算，若烟囱重量都落在地基上，下层烟囱壁厚要十几毫米，采用上述办法，上下烟囱的壁厚均为4－5MM。支撑和固定均用不接
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触烟气的普通钢材。
3、烟囱上采取热补偿措施，防止因烟囱固定支撑之间的热膨胀而引起破坏。
该锅炉房运行几年，一切正常。
四附壁砖烟囱施工中应注意的几个问题。
1、一定要请具有筑炉或烟囱施工的专业队伍施工。
2、内壁一定要保证平滑，密实不允许渗烟，以减少热传导。
3、空气隔热层宽度一定要保证不允许两隔热层面凹凸不平。
4、绝对不允许在砌内壁耐火砖时在内壁上搭脚手架，只能搭在外壁上，因为脚手架孔是无法堵严的。
5、监理公司一定要时时监察，否则后患无穷，如武汉华美达大酒店运行后，因不能停炉，检查起来十分困难，堵洞补孔更加困难，而且效果也不好。
高层建筑是我国近年来发展的新鲜事物，随着四化建设的进一步深入，一座座高楼拨地而起，由于一般都建在人口稠密的大城市，而我国的城市由于历史原因暂时还很少有供热中心，因之锅炉是不可缺少的，怎样解决高层建筑中的烟气排放（即烟囱设计）问题，是一个很棘手的课题，弄不好，祸及当代，殃及子孙，但只要我们认真研究，大胆创新，精心设计，精心施工，解决这一问题还是不难的。