在前文VOCs废气排放烟囱（RTO系统）实际应用与算例中我们详细地阐述了烟囱的一些基本的设计思路，结合现场使用经验，并综合众多烟囱设计案例，梳理了烟囱设计流程前期需要考虑的问题。本次，我们将聊一聊烟囱设计过程中，需要考虑的问题，壁厚、紧固件的强度计算以及烟囱自身的稳定性计算，排除一些不合理的数据和一些可能存在的失误。
例如，某现场RTO处理风量85000m³/h，高度约20m，根据上文做相对应的计算，故烟囱选择DN1600。
首先，需要核算烟囱制作材质的厚度。
烟囱的筒壁最小厚度应满足下列公式要求：
烟囱高度不大于20m时，tmin=4.5+C；
烟囱高度大于20m时，tmin=6+C；
C为腐蚀厚度裕度，即腐蚀速率*年限，一般在无隔热层时，取C=3mm。（当然对于一些腐蚀强度较高的医化行业，我们要考虑实际腐蚀速率。）因此壁筒厚度一般应取≥8mm，有时为了加强整体稳固性，加厚下部，取≥12mm。
其次对于选用的固定用地脚螺栓，我们需要考虑是否会在使用过程中，因强度不够造成损坏，以致倾斜或倒塌，因此也需要核算，本次我们选择的地脚螺栓数量为40个M33所在圆直径为1760mm。
烟囱地脚螺栓：需符合 Pmax=4M/nd - N/nPmax为地脚螺栓的最大拉力（KN）；
M为弯矩值，由附公式做近似计算，约为150KN•m；
N为轴向压力（KN），一般为自重与竖向地震作用之和；
竖向地震作用：FEv0=0.75αvmaxGE 计算值很小，可忽略不计（αvmax=1.4*0.65，GE=1.4），因此仅计算自重，另复算其他设施的重量，因此估算为10t；
n为数量，即地脚螺栓的总数量；
d是地脚螺栓所在圆直径（m）。
带入数值，Pmax=4*150/40*1.76-100/40≈6.1KN远远小于承载设计值，因此合适。
计算完毕后，对照地脚螺栓抗压强度表对比是否符合。
最后还要对烟囱整体强度进行预算，防止因可能存在的强风等导致烟囱从中间松动或者断裂。
强度计算：N/A +M/W≤f
N是轴向拉力（N），（自重+地震作用力，计算同2中公式相同）；
A是净截面面积（πR2-πr2）（R为外径，r为内径mm）；
M是弯矩值，计算见附公式；
W是截面抵抗矩（计算公式πd3/32）（d为直径mm）
f是温度作用下钢材抗拉、抗压强度。
f=rs•f（rs为钢材在温度作用下强度设计值的折减系数，f为温度不大于100℃时的抗拉、抗压和抗弯强度设计值N/mm²）
带入计算：100000/80183-100000000/401920000≈0.88N/mm²，远小于强度设计值，因此设计符合标准规范。
在我国不同地区，每年因季节的不同，气候风速均不同，在进行烟囱选型时还需要考虑风力，计算横向风载荷，增大烟囱强度。
一般地来讲，利用本文前述选型工况，风载荷计算过程如下：雷诺数Re=69000vd=3312000（v取30m/s）d为直径=1.62m计算结果对比：3X105≤3312000≤3.5X106（参考GB50051-2013 P30）
因此一般而言，可不计算横风向共振载荷，但需要考虑当地实际状况，当风速偏低或过高时，也要重新核算，不可忽视。
附：弯矩值M的计算公式:M=q（h-h1）²/2•{h+2h1/3•（1/ρ+α△T/d）+tgθ}
h为筒身高度（m）；
h1截面处的高度（m）；
α为混凝土的线膨胀系数；
△T为日照产生阳面与阴面的温度差，按照当地数据采用，或按照20℃；
d为高度为0.4h处的筒身外直径（m）；
tgθ为基础倾斜值，可按现行《建筑地基基础设计规范》规定的地基允许倾斜值采用。
1/ρ为筒身的弯曲变形曲率，
由以下公式计算：1/ρ=1.6（M1-M2）/0.33E•I
M1为筒身代表截面处的地震弯矩设计值（KN•m）；
M2为筒身代表截面处的地震附加弯矩设计值（KN•m）；
E为筒身代表截面处的筒壁混凝土在温度作用下的弹性模量（KN/m²）；
I为筒身代表截面的筒壁截面惯性矩。
虽然计算的公式晦涩难懂且繁琐，但是认真地进行每一步核算，也是我们避免后续出现状况的最佳方式之一，如果有条件，还可以进行软件分析模拟，甚至是实验会更好。认真把好技术方面的每一个关卡，保证我们提供的每一套设备运行稳定和安全，是每一个技术人员的使命。成文之时，由于作者才疏学浅，难免有误漏之处，敬望各位技术大拿给予指点和分享交流。
来源：环保
