Общая характеристика вытяжных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая характеристика вытяжных сооружений

Промышленные трубы являются неотъемлемой частью комплекса сооружений предприятий металлургической, химической и ряда других отраслей промышленности с момента их возникновения.

Назначение и условия работы этих сооружений вследствие непрерывного роста промышленности и совершенствования технологии претерпевали существенные изменения, что накладывало определенные, меняющиеся со временем требования к их конструкции в отношении как применявшихся материалов, так и конструктивных форм.

Все многообразие современных промышленных труб может быть систематизировано по технологическому назначению и по конструктивному решению.

Промышленные трубы по технологическому назначению по составу и температурно-влажностной характеристике отводимых сред -- разделяются на два принципиально отличающихся друг от друга типа: вытяжные (выхлопные, вентиляционные) башни (трубы) и дымовые (газодымовые) трубы

Дымовые (газодымовые) трубы отводят дым и газовоздушные смеси, содержащие, помимо взвесей сажи, золы и пыли, газы средней и низкой агрессивности в небольшом количестве, а также газовоздушные смеси, получаемые при сжигании топлива для обжига и плавления различных материалов и загрязненные продуктами окисления веществ, находящихся в перерабатываемом сырье; влажность отводимых дымовых и газовоздушных смесей не более 60,%., температура 100--500° С.

2. Конфигурация несущей башни

Силуэт несущей башни определяется соотношением ее основных размеров и контуром очертания поясов. Наиболее распространенные типы силуэтов башен с одним и двумя переломами поясов по высоте представлены на рис В ряде случаев оказываются целесообразными башни без переломов поясов, с постоянным уклоном граней по всей высоте сооружения либо с параллельными поясами. Конфигурация башни выбирается при удовлетворении всех требований, предъявляемых к данному сооружению.

По опыту проектирования установлены некоторые соотношения основных размеров вытяжных башен (высоты башни Я, ширины основания А и диаметра газоотводящего ствола О), определяющие выбор их силуэта. Для сооружений высотой 80--150 м. В ней также даны некоторые рекомендации граничных значений этих отношений, позволяющие определить наиболее рациональные параметры сооружения.

Для вытяжных сооружений высотой менее 80 м рекомендуется, как правило, во всех случаях принимать башни без излома граней по высоте.

Каждый из приведенных вариантов силуэта башни имеет свои преимущества и недостатки, которые оцениваются при сопоставлении показателей по расходу стали, а также трудозатратам на изготовление и монтаж конструкций. При этом обязательно следует принимать во внимание и эстетические соображения.

Башни с двумя переломами граней по высоте являются наиболее трудоемкими в изготовлении и монтаже, так как характеризуются наибольшим количеством монтажных элементов, лишь часть которых повторяется по высоте.

Рис. 1 Силуэт вытяжной башни без переломов

Применение башни без переломов поясов особенно целесообразно при эксплуатации сооружения в условиях повышенной агрессивности среды, когда одними из основных требований, предъявляемых к конструкциям, являются укрупнение элементов и их узловых сопряжений, а также уменьшение их общего числа. В остальных случаях выбор силуэта башни в существенной мере подчинен технологическому заданию, содержащему основные параметры разрабатываемого вытяжного устройства.

3. Конструктивные схемы

3.1 Схема решетки башни

При проектировании решетку несущей башни, как правило, принимают одного из трех типов -- ромбическую, крестовую или треугольную (рис. 2). Решетка нижней опорной части башни решается обычно во всех случаях одинаково. Выбор типа решетки определяется необходимой степенью развязки поясов и гибкостью элементов самой решетки. При проектировании крестовой и треугольной решетки длина панелей всех поясов, при прочих равных условиях, получается одинаковой. Раскосы крестовой решетки подбирают обычно из условия работы их только на растяжение, а треугольной--на сжатие. Для рассматриваемых сооружений расход металла на решетки этих типов отличается незначительно.

Треугольная решетка обладает некоторыми преимуществами по сравнению с крестовой, так как общее количество элементов в ней почти в 2,5 раза меньше. Это способствует не только снижению трудоемкости изготовления и монтажа конструкций, но и улучшению условий эксплуатации сооружения. Применение ромбической решетки еще больше увеличивает общее количество элементов несущей башни, однако позволяет вдвое уменьшить свободную длину как поясов, так и решетки.

Рис. 2 Ромбическая схема решетки

промышленный вытяжной диафрагма сооружение

3.2 Схема диафрагмы

Основное назначение диафрагм состоит в обеспечении поперечной жесткости сооружения в горизонтальных плоскостях. Для этого они должны быть неизменяемыми.

Это условие достигается соответствующим подбором геометрической схемы элементов диафрагм или привариваемым к ним настилом, или тем и другим одновременно. Наиболее ответственной и сложной по своей схеме и конструктивному решению является нижняя диафрагма, особенно если на нее опирается газоотводящий ствол. Эта диафрагма отличается большими пролетами изгибаемых элементов и многоступенчатой передачей вертикальной нагрузки. При восприятии нагрузки от веса ствола она значительно утяжеляется по сравнению с остальными диафрагмами башни. Верхняя диафрагма башни, к которой предусматривается подвеска газоотводящего ствола на период его монтажа или ремонта, не отличается особой сложностью, так как ее элементы имеют относительно небольшие пролеты и, как правило, не требуют дополнительного усиления для восприятия этой временной нагрузки.

Не менее важным назначением диафрагм является использование их в качестве площадок, необходимых для обслуживания сооружения в процессе его эксплуатации. В соответствии с этим требованием на участках вокруг газоотводящего ствола необходимо устраивать настил, который также обеспечивает подходы к поясам башни и к отдельным узлам решетки. В зависимости от абсолютного габарита башни и его относительного размера а/D разрабатывают различные схемы диафрагм и настила. В верхней части сооружения размер башни в плане определяется, как правило, исходя из условия нормального размещения ствола и проходов вокруг него. Вот почему в большинстве случаев диафрагмы в этой зоне выполняются со сплошным настилом или с настилом, имеющим небольшие просветы

Рис. 3 Диафрагма площадок с настилом при диагональных подходах к поясам башни

3.3 Схема опирания газоотводящего ствола

Газоотводящий ствол вытяжной башни находится под постоянным воздействием горизонтальных и вертикальных сил. Горизонтальные силовые воздействия возникают от давления ветрового потока и при сейсмических явлениях; вертикальные -- от веса ствола, теплоизоляции, антикоррозионной защиты, а также веса конденсата, пыли и других отложений не его стенках. Применяемые схемы опирания газоотводящего ствола на несущие конструкции башни обеспечивают, как правило, раздельную передачу горизонтальных и вертикальных силовых воздействий.

Ветровая нагрузка, воспринимаемая газоотводящим стволом, передается им на башню в плоскости диафрагм, при этом специальными конструктивными мероприятиями обеспечивается свобода взаимных вертикальных перемещений башни и ствола.

Вертикальные силовые воздействия могут быть полностью восприняты непосредственно газоотводящим стволом при любом способе его опирания. Вследствие этого в целях облегчения всего сооружения целесообразно стремиться к максимально возможной разгрузке башни от веса газоотводящего ствола, т. е. стремиться опирать газоотводящий ствол на самостоятельный фундамент, не связанный с фундаментами несущей башни.

При таком решении башня выполняет функцию опоры для газоотводящего ствола только на действие горизонтальных сил.

Рис. 4 Схема опирания газоотводящего ствола

4. Основные конструктивные решения несущей башни

В настоящее время распространенными типами сечений основных несущих элементов вытяжных башен являются круглые профили из труб, а также крестовые или коробчатые из прокатных уголков, гнутых профилей или листовой стали (рис. 5). Трубчатые элементы выполняются из стандартных бесшовных или электросварных труб, а также при больших диаметрах (более 600 мм) из труб, получаемых путем вальцовки листового проката.

Трубчатые сечения наилучшим образом отвечают требованиям, предъявляемым к элементам вытяжных башен.

Они имеют минимальное сопротивление действию ветрового потока, а также наименьшую и гладкую наружную поверхность, способствующую улучшению эксплуатационных качеств сооружения, особенно при наличии в воздухе агрессивных примесей.

Известные достоинства трубчатого сечения, связанные с наилучшим распределением материала в нем с точки зрения обеспечения максимальной жесткости при сжатии, также хорошо согласуются с условиями работы основных расчетных элементов сооружения.

а - замкнутые профили; б - открытые профили

Рис. 5 Основные типы сечений элементов башни

Наиболее распространенные варианты монтажных стыков поясов из труб представлены на рис. 6 это фланцевые соединения (рис. 6, а), соединения встык на остающейся подкладке

а - встык на остающейся подкладке

б - встык через коническую вставку

в - через врезной сварной крест

Рис. 6 Заводские соединения элементов из труб

В поясах крестового профиля соединения элементов с разными толщинами большей частью совмещаются с заводским стыком, а изменение сечений по габариту -- с монтажным. Заводские и монтажные стыки элементов крестового поперечного сечения из прокатных уголков осуществляются на сварке или высокопрочных болтах с помощью уголковых или листовых накладок (рис. 7, а, б, в). Для заводского соединения элементов крестового поперечного сечения из листовой стали применяется сварка встык. Монтажные стыки таких элементов аналогичны стыкам элементов из прокатных уголков и выполняются на уголковых или полосовых накладках на сварке или высокопрочных болтах (рис. 7, г)

В нижней пирамидальной части башни ее пояса и грани имеют определенный уклон в пространстве. При малых усилиях в опорном узле опорная плита может быть установлена горизонтально (рис. 7). Это значительно упрощает производство работ по установке и заделке анкерных болтов в фундаментах и позволяет осуществлять монтаж сооружения методом поворота. Однако при этом появляется необходимость крепления

Рис. 7 Опорный узел башни при горизонтальном расположении опорной плиты

Горизонтальная распорка является сквозной и в узле не прерывается

Рис. 8 Узел пересечения элементов решетки при сквозной распорке трубчатого сечения

5. Конструктивные элементы

Опоры цилиндрические с местными косынками рис. 9

1 - обечайка; 2 - косынка; 3 - кольцо нижнее

Рис. 9 Опора цилиндрическая с местными косынками

Клапан дроссельный воздушный рис. 10

Рис. 10 Клапан дроссельный Ду 1500

Фланец стальной плоский приварной рис. 11

Рис. 11 Фланец стальной плоский

Люк со скобой, устанавливаемый вертикально в верхней части стальных сварных сосудов и аппаратов, работающих при атмосферном давлении и температуре от минус 60 до 200 °С (рис.12).

Рис. 12 Люк со скобой

Штуцер отбора проб Ду-100 по АТК 24.218.06-90 на отметке 35 м. Штуцера с фланцами стальными плоскими приварными на условное давление от 0,6 до 2,5 МПа и температуру от минус 70 до 300 °С имеет исполнение с соединительным выступом на условное давление от 0,6 до 2,5 МПа (рисунок 13)

Рис. 13 Штуцер отбора проб Ду-100

Список использованной литературы

1. Кузнецова В.В. Металлические конструкции. Том 2. М.: АСБ, 1998. 521 с.

2. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ в выбросах предприятий. ОНД-86. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

3. Федосов А.А. Распространение выбросов тепловых электрических станций в атмосфере. - Казань: Изд. КГЭУ, 2004.

4. Федосов А.А. Моделирование распространения выбросов вредных веществ в пограничном слое атмосферы //Теплоэнергетика. - 2006 г. № 5. - С.34-40.

Размещено на Allbest.ru