锅炉烟囱抽力计算Excel（自动计算版）（带公式自动计算版）

锅炉烟囱抽力设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基础设计参数录入（浅黄色单元格为可修改输入项）,,,,,,,,,

1,锅炉额定蒸发量,D,设计值,—,t/h,4,锅炉铭牌额定蒸发量，即最大连续蒸发量(MCR),GB50041-2020第3章,示例取4t/h自然通风工况，可按实际修改

2,锅炉额定热功率,Q_rl,设计值,—,MW,2.8,热水锅炉填热功率，蒸汽锅炉按0.7MW≈1t/h换算,GB50041-2020,4t/h蒸汽炉≈2.8MW

3,燃料类型,—,选用值,—,—,燃煤,可选：燃煤/燃油/燃气/生物质，决定烟气密度取值,GB5468-91,燃料类型影响ρ_y0选取

4,锅炉台数,n,设计值,—,台,1,共用烟囱时填总台数，单台独立烟囱取1,工程设计常规,多台共用时烟气量叠加

5,当地海拔高度,Z,设计值,—,m,400,项目所在地海拔高度，用于大气压修正,GB50009-2012,海拔0m为标准大气压

6,当地夏季通风计算温度,t_k,设计值,—,℃,30,采用历年最热月14时平均温度，无资料取30℃,GB50019-2015第4.7节,最不利工况对应最小抽力

7,当地实际大气压,B,计算值,B=B₀·(1-0.00002257·Z)^5.256,Pa,96608,按海拔高度用压高公式估算大气压,《供热工程》大气压强公式,海拔400m约96600Pa

8,标准大气压,B₀,查表值,常数,Pa,101325,标准状态大气压常量（0℃海平面）,物理学常量,

9,重力加速度,g,查表值,常数,m/s²,9.81,工程计算重力加速度常量,GB/T3102.1-1993,通常取9.80～9.81

10,标准状态干空气密度,ρ0,查表值,常数,kg/m³,1.293,0℃、101325Pa下干空气密度,工程热力学常用数据,

11,标准状态烟气密度,ρ_y0,选用值,燃煤1.34/燃油1.30/燃气1.24,kg/Nm³,1.34,0℃、101325Pa下湿烟气密度，按燃料类型选,GB5468-91,燃煤锅炉典型值1.34

12,炉膛设计负压,p_lt,选用值,—,Pa,30,自然通风时炉膛出口应维持负压值，通常20～40Pa,GB50041-2020第8章,防止正压向外冒烟喷火

13,烟囱有效高度,H,设计值,—,m,40,从烟道入口中心到烟囱顶部出口的垂直高度,GB50051-2013,抽力计算核心参数，4t/h自然通风常用35～45m

14,GB13271最低烟囱高度,H_min,查表值,按锅炉容量查GB13271表4,m,20,锅炉容量对应的环保最低允许烟囱高度,GB13271-2014表4,环保强制条款，必须满足

二、烟气流量与烟气流速参数计算,,,,,,,,,

15,单台锅炉标态干烟气量,V_y0,设计值,—,Nm³/h,12000,按锅炉热力计算书或厂家资料取值；4t/h燃煤炉约10000～14000Nm³/h,《锅炉原理及计算》,4t/h燃煤炉经验值约12000

16,总标态烟气量（多台合计）,V_y总0,计算值,V_y总0=n×V_y0,Nm³/h,12000,多台锅炉共用烟囱时总标态干烟气量,工程计算叠加原则,单台时n=1即等于V_y0

17,烟气含湿量修正系数,k_xs,选用值,湿/干比，燃煤约1.06，燃气约1.10,—,1.06,燃煤锅炉含湿量约6%～10%，取1.06；燃气约8%～15%取1.10,GB/T16157-1996,含湿量增大工况体积流量

18,总标态湿烟气量,V_ys0,计算值,V_ys0=V_y总0×k_xs,Nm³/h,12720,考虑含湿量后的总湿烟气量（标准状态）,《锅炉烟尘测试方法》,

19,烟囱入口烟气温度,t_y_in,设计值,—,℃,180,省煤器/节能器出口或锅炉本体排烟温度,锅炉热力计算书,燃煤无尾部受热面约250℃

20,烟囱每米温降,Δt_m,选用值,不保温钢1.5/保温钢0.5/砖0.2℃/m,℃/m,0.5,按烟囱材质与保温情况选取（详见Sheet3查询表）,GB50264-2013,外保温温降较小

21,烟囱出口烟气温度,t_y_out,计算值,t_y_out=t_y_in-Δt_m×H,℃,160,考虑沿程散热温降后的出口烟气温度,工程热力学热平衡,出口温度应高于露点防腐

22,烟囱内烟气平均温度,t_pj,计算值,t_pj=(t_y_in+t_y_out)/2,℃,170,进出口算术平均温度，用于密度与阻力计算,《流体力学》管道流动,小温降时精度足够

23,烟囱平均烟温绝对温度,T_pj,计算值,T_pj=273+t_pj,K,443,将摄氏温度转换为热力学绝对温度,理想气体状态方程,

24,环境空气绝对温度,T_k,计算值,T_k=273+t_k,K,303,将环境摄氏温度转换为绝对温度,理想气体状态方程,

25,入口烟气工况体积流量,Q_in,计算值,Q_in=V_ys0×T_y_in/(273×3600)×(B₀/B),m³/s,6.15,入口处实际工况体积流量（按理想气体换算）,理想气体状态方程,温度升高度体积膨胀

26,出口烟气工况体积流量,Q_out,计算值,Q_out=V_ys0×T_y_out/(273×3600)×(B₀/B),m³/s,5.88,出口处实际工况体积流量,理想气体状态方程,

27,烟囱平均工况体积流量,Q_pj,计算值,Q_pj=(Q_in+Q_out)/2,m³/s,6.015,进出口平均流量作为流速计算依据,工程简化计算,小温降可近似用Q_out

28,烟囱内径（设计值）,d,设计值,—,m,1.3,圆形烟囱内径（砖砌/混凝土取净内直径）,GB50051-2013,4t/h自然通风常用直径1.0～1.5m，流速控制在2.5～5m/s

29,烟囱横截面积,A,计算值,A=π·d²/4,m²,1.3273,圆形截面流通面积,几何学圆面积公式,

30,烟囱出口烟气流速,w_out,计算值,w_out=Q_out/A,m/s,4.43,出口截面处实际烟气流速,连续性方程Q=w·A,影响出口动压损失

31,烟囱内平均烟气流速,w_pj,计算值,w_pj=Q_pj/A,m/s,4.53,烟囱内平均流速，用于摩擦阻力计算,连续性方程,

32,烟气流速校核,—,判断值,自然通风2.5～5m/s，机械通风6～15m/s,—,满足（自然通风范围）,流速在推荐范围则满足，否则需调整直径,GB50041-2020第8章；《锅炉房设计手册》,自然通风推荐2.5～5m/s

三、空气与烟气密度计算（含温压修正）,,,,,,,,,

33,实际工况下外界空气密度,ρ_k,计算值,ρ_k=ρ₀×(273/T_k)×(B/B₀),kg/m³,1.1107,由标准密度按实际温压换算到工况密度,理想气体状态方程ρ=ρ₀·T₀/T·P/P₀,30℃、1atm约1.165kg/m³

34,平均烟温下烟气实际密度,ρ_y,计算值,ρ_y=ρ_y0×(273/T_pj)×(B/B₀),kg/m³,0.7873,平均温度压力下烟气实际密度,理想气体状态方程,烟温高密度小，抽力大

35,出口烟温下烟气实际密度,ρ_yout,计算值,ρ_yout=ρ_y0×(273/T_yout)×(B/B₀),kg/m³,0.8055,出口截面处烟气密度，用于出口动压计算,理想气体状态方程,

36,入口烟温下烟气实际密度,ρ_yin,计算值,ρ_yin=ρ_y0×(273/T_yin)×(B/B₀),kg/m³,0.77,入口截面处烟气密度，用于水平烟道与入口计算,理想气体状态方程,

37,空气与烟气密度差,Δρ,计算值,Δρ=ρ_k-ρ_y,kg/m³,0.3234,密度差是抽力产生的根本原因,烟囱抽力原理,密度差越大抽力越大

四、烟囱自生通风力（抽力）计算,,,,,,,,,

38,烟囱自生通风力（理论抽力）,h_zs,计算值,h_zs=H·g·(ρ_k-ρ_y)=H·g·Δρ,Pa,126.9,密度差与烟囱高度产生的浮升力（抽力）,《锅炉房设计手册》h抽=H(γ空-γ气),即h抽=H(ρ空-ρ烟)g

39,入口烟气动压,h_d_in,计算值,h_d_in=0.5·ρ_yin·w_in²，w_in=Q_in/A,Pa,8.27,烟囱入口处烟气具有的动压头,伯努利方程动压项ρw²/2,入口流速通常较低

40,出口烟气动压,h_d_out,计算值,h_d_out=0.5·ρ_yout·w_out²,Pa,7.9,出口截面烟气动压（动压头增量的出口端）,伯努利方程动压项,出口动压即出口损失

41,动压头增量,Δh_d,计算值,Δh_d=h_d_out-h_d_in,Pa,-0.37,烟气从入口到出口动压增加量，需抽力提供,伯努利能量方程,流速增大动压增大

42,可克服阻力的有效抽力,h_ys,计算值,h_ys=h_zs-Δh_d,Pa,127.27,扣除动压增量后真正可用于克服烟道阻力的抽力,伯努利能量方程,总有效动力

五、烟囱摩擦阻力（沿程阻力）计算（垂直段+水平段分段）,,,,,,,,,

43,摩擦阻力系数λ,λ,选用值,金属0.02～0.03；砖0.04～0.05；混凝土0.03～0.04,—,0.025,按烟囱内壁材料和粗糙度选取（详见Sheet3）,《流体力学》莫迪图；《锅炉房设计手册》,钢制烟囱取0.02～0.03

44,烟囱垂直段长度,L_c,计算值,L_c=H（有效高度近似等于垂直段长度）,m,40,烟囱垂直段长度，近似等于有效高度,几何关系,

45,水平烟道总长度,L_h,设计值,—,m,8,从锅炉出口到烟囱底部入口的水平烟道长度,总平面布置图,按实际烟道布置修改，小型锅炉通常6～12m

46,烟道总长度（垂直+水平）,L,计算值,L=L_c+L_h,m,48,烟气流通直管段总长度,几何长度求和,

47,水平烟道内径,d_h,设计值,—,m,1.3,水平烟道截面内径，与烟囱同径则相等,烟道布置图,与烟囱同径取1.3m

48,水平烟道横截面积,A_h,计算值,A_h=π·d_h²/4,m²,1.3273,水平烟道流通截面积,几何公式,

49,水平烟道平均烟气流速,w_h,计算值,w_h=Q_in/A_h,m/s,4.63,水平烟道内烟气流速,连续性方程,按入口工况近似

51,当量直径（圆形取内径）,d_dl,选用值,圆形d_dl=d；矩形d_dl=2ab/(a+b),m,1.3,圆形管道当量直径等于内径，矩形按水力半径计算,《流体力学》d_dl=4R,圆形最常用，R为水力半径

52,烟囱垂直段摩擦阻力,Δh_m1,计算值,Δh_m1=λ·(L_c/d)·(w_pj²/2)·ρ_y,Pa,6.21,垂直段沿程摩擦阻力（达西公式）,达西-魏斯巴赫公式Δh=λ·(l/d)·ρw²/2,与长度成正比、与直径成反比

53,水平烟道摩擦阻力,Δh_m2,计算值,Δh_m2=λ·(L_h/d_h)·(w_h²/2)·ρ_yin,Pa,1.27,水平段沿程阻力，按水平段参数单独计算,达西-魏斯巴赫公式,分段计算精度更高

54,总摩擦阻力,Δh_m,计算值,Δh_m=Δh_m1+Δh_m2,Pa,7.48,垂直段与水平段摩擦阻力之和,阻力叠加原理,

六、局部阻力计算（弯头/三通/闸板/变径/入口等逐项统计）,,,,,,,,,

55,90°弯头个数,n_90,设计值,—,个,3,水平烟道及烟囱底部90°弯头总数（含转弯）,烟道布置图,示例取3个，按实际修改

56,单个90°弯头阻力系数,ξ_90,查表值,光滑弯管R/d=1～2时ξ=0.3～0.8,—,0.5,按曲率半径查局部阻力系数表（详见Sheet3）,《锅炉房设计手册》局部阻力系数表,R/d=1时ξ≈0.5～0.8

57,90°弯头总局部阻力,Δh_j1,计算值,Δh_j1=n_90·ξ_90·(w_h²/2)·ρ_yin,Pa,12.38,全部90°弯头产生的局部阻力之和,局部阻力公式Δh=ξ·ρw²/2,

58,三通/汇合管个数,n_st,设计值,—,个,0,多台锅炉汇合处三通数量，单台取0,烟道布置图,单台锅炉无三通

59,单个三通阻力系数（直通路）,ξ_st,查表值,直流ξ≈0.1；汇合ξ≈0.5～1.0,—,0.1,三通直通路或汇合阻力系数（详见Sheet3）,《锅炉房设计手册》,直流三通ξ较小，汇合ξ较大

60,三通总局部阻力,Δh_j2,计算值,Δh_j2=n_st·ξ_st·(w_h²/2)·ρ_yin,Pa,0,三通/汇合局部阻力之和,局部阻力公式,

61,烟道闸板/挡板个数,n_zb,设计值,—,个,1,烟道调节闸板/截断门数量,烟道布置图,每台炉出口一般设闸板

62,单个闸板阻力系数（全开）,ξ_zb,查表值,全开ξ≈0.1～0.5；3/4开度约2,—,0.3,闸板全开时阻力系数（详见Sheet3）,《锅炉房设计手册》,开度越小阻力越大

63,闸板总局部阻力,Δh_j3,计算值,Δh_j3=n_zb·ξ_zb·(w_h²/2)·ρ_yin,Pa,2.48,闸板节流局部阻力之和,局部阻力公式,运行时闸板应全开

64,截面突然扩大/收缩个数,n_ks,设计值,—,个,1,水平烟道接入烟囱底部处截面变化个数,烟道布置图,典型1个（异径接入）

65,变径处阻力系数,ξ_ks,查表值,渐扩ξ≈0.1～0.3；突扩ξ=(1-A1/A2)²,—,0.3,截面突然变化局部阻力系数,《流体力学》局部阻力系数,渐扩管阻力较小

66,变径总局部阻力,Δh_j4,计算值,Δh_j4=n_ks·ξ_ks·(w_h²/2)·ρ_yin,Pa,2.48,截面变化局部阻力之和,局部阻力公式,

67,烟囱入口阻力系数,ξ_rk,查表值,有导流0.2～0.5；无导流0.5～1.0,—,0.5,水平烟道转向进入烟囱底部的入口转弯损失系数,《锅炉房设计手册》,入口流线型好则ξ小

68,烟囱入口局部阻力,Δh_j5,计算值,Δh_j5=ξ_rk·(w_pj²/2)·ρ_y,Pa,4.04,水平烟道90°转弯进入垂直烟囱的入口损失,局部阻力公式,

69,其他附属设备阻力,Δh_qt,设计值,—,Pa,0,除尘器/脱硫/脱硝等附属设备阻力按厂家样本填入,设备厂家阻力样本,多管除尘300～800Pa；布袋800～1500Pa

70,总局部阻力,Δh_j,计算值,Δh_j=Δh_j1+Δh_j2+Δh_j3+Δh_j4+Δh_j5+Δh_qt,Pa,21.38,全部局部构件阻力之和,阻力叠加原理,包含所有局部损失项

七、烟囱出口动压损失（出口阻力）计算,,,,,,,,,

71,烟囱出口阻力系数,ξ_c,查表值,出口直通大气取ξ=1.0（动压全部损失）,—,1,烟气排入大气，出口动压全部耗散，ξ=1,《流体力学》出口损失,出口动压无法回收利用

72,烟囱出口动压损失,Δh_c,计算值,Δh_c=ξ_c·(w_out²/2)·ρ_yout,Pa,7.9,烟气从出口排入大气的动压损失,出口损失公式,数值上等于出口动压h_d_out

八、烟道总阻力汇总与抽力平衡校核,,,,,,,,,

73,总摩擦阻力汇总,Δh_m,计算值,引用第54项,Pa,7.48,沿程摩擦阻力合计,—,

74,总局部阻力汇总,Δh_j,计算值,引用第70项,Pa,21.38,局部阻力合计,—,

75,出口动压损失汇总,Δh_c,计算值,引用第72项,Pa,7.9,出口动压损失合计,—,

76,烟道系统总阻力,ΣΔh,计算值,ΣΔh=Δh_m+Δh_j+Δh_c,Pa,36.76,烟气从锅炉出口到排入大气的全部流动阻力,阻力叠加原理,自然通风时需全部由抽力克服

77,自生通风力（抽力）汇总,h_zs,计算值,引用第38项,Pa,126.9,烟囱自生通风力（抽力）,—,

78,有效抽力汇总,h_ys,计算值,引用第42项,Pa,127.27,扣除动压增量后可克服阻力的有效抽力,—,

79,抽力阻力平衡（剩余压头）,Δh_s,计算值,Δh_s=h_ys-ΣΔh,Pa,90.51,有效抽力减去总阻力后的剩余压头（正值为富余，负值为不足）,力平衡方程,应大于炉膛所需负压

80,抽力富裕系数,k_cy,计算值,k_cy=h_ys/ΣΔh,—,3.462,有效抽力与总阻力比值，反映安全裕度,工程安全系数法,宜≥1.2即20%裕量

81,炉膛负压保证值校核,—,判断值,Δh_s≥p_lt（剩余压头≥炉膛负压）,—,满足,剩余压头需≥炉膛设计负压，否则正压冒烟,GB50041-2020,自然通风核心判定项

82,抽力富裕系数校核,—,判断值,k_cy≥1.2,—,满足,富裕系数≥1.2判定有足够抗波动裕量,《锅炉房设计手册》推荐值,推荐20%以上裕量

83,抽力综合判定结论,—,判断值,同时满足负压与富裕系数,—,满足，烟囱自然排烟能力充足,两项均满足则综合判定抽力充足,综合判定逻辑,不满足时优先调整H或d

九、烟囱高度与环保要求校核,,,,,,,,,

84,GB13271最低高度要求,H_min,查表值,引用第14项,m,20,根据锅炉容量确定的环保最低高度（引用）,—,

85,烟囱实际高度,H,设计值,引用第13项,m,40,设计采用的烟囱有效高度（引用）,—,

86,环保高度校核,—,判断值,H≥H_min,—,满足,实际高度不得低于GB13271最低限值,GB13271-2014表4,环保强制条款，必须满足

87,满足抽力所需最小烟囱高度,H_min_cy,计算值,H_min_cy=(ΣΔh+p_lt+Δh_d)/(g·Δρ),m,20.93,已知阻力与负压要求时反推自然通风所需最小H,由抽力公式h=H·g·Δρ反解H,用于校核设计高度是否足够

88,设计高度与需求高度比,k_h,计算值,k_h=H/H_min_cy,—,1.911,设计高度对抽力需求的裕度比,—,>1表示有富余

89,烟囱高度综合校核,—,判断值,H≥H_min且H≥H_min_cy,—,满足,同时满足环保最低高度和抽力需求高度,综合判定,

十、排烟温度校核（防低温腐蚀与规范符合性）,,,,,,,,,

90,烟气酸露点温度,t_ld,选用值,燃煤约100～140℃；燃油80～120℃；燃气60～90℃,℃,120,烟气中硫酸蒸汽凝结温度，与含硫量和水蒸气含量有关,《锅炉原理及计算》,高硫煤露点可达150℃以上

91,GB50041钢烟囱最低烟温,t_min_gb,查表值,钢制烟囱出口烟温宜≥150℃,℃,150,GB50041对燃油燃气钢制烟囱排烟温度要求,GB50041-2020第8.0.5条,防止低温腐蚀

92,烟囱出口烟温（计算值）,t_y_out,计算值,引用第21项,℃,160,沿程温降计算得到的出口实际烟温（引用）,—,

93,出口烟温防腐校核,—,判断值,