Монтаж дымовых труб

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение в тему раздела монтажа и крепления дымовых труб

2. Общие требования к установке дымовых труб

3. Расчет дымовой трубы

4. Требования к дымовым трубам

5. Мероприятия для обеспечения длительной эксплуатации

6. Заключение

7. Список используемой литературы

1. Введение в тему раздела монтажа и крепления дымовых труб

Дымовая труба - это труба для отвода продуктов сгорания (дымовых газов) в атмосферу. Обычно вертикальная, но может содержать отдельные горизонтальные или наклонные участки. Основная задача современных дымоходных систем ? надёжное отведение вредных для здоровья человека продуктов сгорания в атмосферу из источников отопления жилых помещений. Помимо этого современный дымоход зачастую должен обеспечивать подачу приточного воздуха для поддержания процесса горения.

В самом назначении дымоходных систем заложены высокие требования, ведь это строительная конструкция, которая испытывает воздействие наиболее сильных нагрузок. Дымовые трубы должны быть статически устойчивыми, стойкими к воздействию высоких температур, кислот, влаге и возгоранию сажи внутри трубы. Поэтому так важно серьёзно отнестись к выбору надёжной системы дымоотвода.

При монтаже и крепление дымовых труб нужно учитывать ряд факторов для долгой и надежной эксплуатации, как самих труб, так и котельных установок, подсоединенных к ним.

2. Общие требования к установке дымовых труб

Для надежной работы котла необходимо правильное устройство дымовой трубы и газохода. Минимальное сечение кирпичной дымовой трубы или дымохода должно быть в 4 раза больше сечения газохода котла, а диаметр металлической дымовой трубы ? 1, 3 раза. Дымоходы следует выполнять из огнеупорного кирпича, труб из нержавеющей стали или керамических. Следует помнить, что в продуктах сгорания содержатся соединения сернистой кислоты и при возникновении конденсата может происходить коррозия и разрушение дымовой трубы. [1]

Дымовые трубы должны быть выведены (рис. 2. 1) :

На 0, 5 м выше конька крыши, если они расположены на расстоянии (по горизонтали) не более чем 1, 5 м от конька крыши;

На уровне конька крыши, если они отстоят на 1, 5-3 м от конька крыши;

Ниже конька крыши, но не ниже прямой, проведенной от конька вниз под углом 10 к горизонту, если они отстоят от конька не менее 3 м. Во всех случаях высота трубы от прилегающей части крыши должна составлять не менее 0, 5 м.

Рис. 2. 1. Правила установки дымовой трубы

Дымоходы должны быть проверены на:

Соответствие материала и конструкции.

Отсутствие трещин на их наружной поверхности, сажных отложений и смол на внутренней поверхности.

Отсутствие подсосов и наличие нормальной тяги.

Плотность и обособленность.

Соединительный металлический газоход от котла к дымоходу должен быть расположен под углом не менее 45 от горизонтали. Высота вертикального газохода от поверхности котла ? не менее 500 мм. Общая длина газохода от котла к дымовой трубе не должна превышать 2-х метров и иметь не более 2-х изгибов. Газоход обязательно изолируется пожаростойкой теплоизоляцией, толщиной не менее 30 мм. Ниже ввода газохода в дымовой трубе необходимо устраивать карман для сбора конденсата. Запрещено подключать к одной дымовой трубе оборудование с принудительной и естественной тягой. Все соединения газохода не должны иметь подсоса воздуха, а также легко демонтироваться для осмотра и удаления сажных отложений. Правильная установка дымовой трубы и газохода повысит устойчивость работы котла и продлит срок его службы.

3. Расчет дымовой трубы

Дымовые трубы являются замыкающими элементами газовоздушного тракта и дымовые газы удаляются при сравнительно низких температурах. В этих условиях агрессивные компоненты, содержащиеся в удаляемых газах, ? окислы серы, влага, неуловленная зола ? оказывают наибольшее влияние на ограждающие конструкции и вызывают их разрушение, что может привести к выходу из строя ТЭС или ее части. Поэтому основным требованием к дымовым трубам является высокая надежность их работы в течение всего срока эксплуатации ТЭС.

Назначением дымовой трубы является рассеивание содержащихся в дымовых газах токсичных веществ, с тем, чтобы их концентрация на уровне дыхания не превышала предельно допустимых концентраций (ПДК), приведенных в табл. 3. 1

Максимальная разовая концентрация вредных веществ определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная ? за сутки.

Таблица 3.1

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

До поступления газов в дымовую трубу должны быть приняты все возможные меры для очистки газов от твердых золовых частиц и окислов серы, а также подавления образования окислов азота в процессе горения.

Выброс в атмосферу частиц золы и недожога, г/с, находится по выражению [2]:

(1)

В ? расход топлива на ТЭС, кг/с;

Ар ? зольность топлива на рабочую массу, %;

q4 ? потери теплоты от механического недожога, %;

? теплота сгорания низшая на рабочую массу топлива, МДж/кг;

ун ? доля твердых частиц, уносимых из топки

для топок с твердым шлакоудалением 0, 95,

с жидким шлакоудалением ? 0, 7.. 0, 85;

? степень улавливания твердых частиц в золоуловителях.

Количество окислов серы в пересчете на SO2, выбрасываемых с дымовыми газами парового или водогрейного котла в атмосферу, при отсутствии специальных сероочистных устройств, т/с, находится по выражению:

(2)

Sp ? содержание серы на рабочую массу, % ;

- доля окислов серы, улавливаемых летучей золой в газоходах парового котла (для углей составляет в среднем 0, 1) ;

- доля окислов серы.

Секундный выброс NO2, г/с, определяется по формуле

(3)

Я? коэффициент, учитывающий влияние на выход окислов азота качества сжигаемого топлива (принимается по табл. 3. 2) ;

k ? коэффициент, характеризующий выход окислов азота на одну тонну сожженного условного топлива, кг/т. (принимается по таблице 3. 3)

Таблица 3.2

Значения коэффициента

Таблица 3.3

Расчет коэффициента k

Примечание: Dн и D ? номинальная и фактическая паропроизводительность котла или его корпуса, т/ч.

QH и Q ? соответственно номинальная и фактическая тепловая производительность котла, Гкал/ч.

Минимально допустимая высота дымовой трубы h, м, при которой обеспечивается значение см, равное ПДК, для нескольких дымовых труб одинаковой высоты при наличии фоновой загазованности cф от других источников вредности, рассчитывается по формуле:

(4)

А ? коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере;

M ? суммарное количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, т/с;

F ? безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; для газообразных примесей F = 1, для пыли при степени улавливания более 90% F = 2, менее 90% F = 2, 5;

V ? объем дымовых газов на ТЭС, м3/с.

сф - безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устьяисточника выброса;

N ? число одинаковых дымовых труб, шт. ;

T ? разность между температурой выбрасываемых газов Т и средней температурой воздуха Тв, °С.

Диаметр устья дымовой трубы D0 определяется по выражению:

(5)

0 ? скорость в устье дымовой трубы выбирается на основании технико-экономических расчетов и зависит от высоты трубы. (Табл. 3. 4)

Таблица 3.4.

Определение скорости в устье дымовой трубы

4. Требования к дымовым трубам

монтаж дымовая труба

Дымовая труба, с одной стороны, является строительным высотным сооружением, с другой стороны, ? элементом технологического цикла ТЭС, связанным с выбросом нагретых и, как правило, агрессивных дымовых газов, и состоит из газоотводящего ствола или футеровки, несущей конструкции-оболочки и фундамента. [3]

Дымовые трубы должны обеспечить требуемую надежность работы электростанции, разрежение в газоходах и отсутствие избыточных давлений в дымовой трубе, возможность проведения осмотров, планового и аварийного ремонтов, возможность применения индустриальных методов строительства и монтажа в минимальные сроки.

Газоотводящий ствол должен противостоять воздействию температур и возникающих при этом напряжений, а также коррозии от воздействия агрессивных веществ, содержащихся в дымовых газах.

Оболочка дымовой трубы должна обеспечить высокую ее прочность как строительной высотной конструкции, подверженной воздействию ветровой нагрузки, собственного веса трубы, сейсмическим и метеорологическим воздействиям.

В качестве оболочки для дымовых труб современных ТЭС получила исключительное применение конструкция из монолитного железобетона, как правило, конической формы с изменяющейся по высоте толщиной стенки и степенью армирования. Угол наклона образующих конуса к вертикальной оси может изменяться ? минимальный вверху и наибольший внизу. Верхняя часть трубы может на определенной части высоты выполняться цилиндрической формы. Внутренняя часть оболочек может быть либо гладкой, либо иметь уступы для укладки футеровки из кирпича.

Оболочка опирается на железобетонный фундамент, который может иметь несколько вариантов выполнения ? сплошной, кольцевой и др. Дымовые трубы по выполнению газоотводящего ствола можно разделить на две группы: без отдельных газоотводящих стволов, у которых форма ствола определяется формой оболочки (как правило, конической) ; с отдельным от оболочки газоотводящим стволом и проходным зазором между ними. [4]

Рис. 4.1. Дымовые трубы без отдельных газоотводящих стволов:

а ? с кирпичной прижимной футеровкой; б ? с монолитной футеровкой из силикатполимербетона или цементполимербетона (двухслойная) ; в ? покрытие слоем плотных золовых отложений на футеровку или железобетонный ствол (самофутерующиеся) ; г ? с противодавлением в зазоре. 1 ? железобетон; 2 ? кирпичная футеровка; 3 ? силикатполимербетон; 4 ? нанесенные золовые отложения; 5 ? вентилируемый зазор; 6 ? кирпичная футеровка.

Дымовые трубы без отдельных газоотводящих стволов имеют в верхней части минимальный уклон (в случае цилиндрической верхней части - нулевой), который возрастает по мере приближения к цоколю (рис. 4. 1). Трубы этой группы относятся к необслуживаемым, так как осмотр и ремонт их частей, соприкасающихся с газом, невозможны в процессе эксплуатации без отключения связанных с ними паровых котлов. Наибольшее распространение имеют трубы с кирпичной футеровкой (рис. 4. 1, а). Внутренняя поверхность железобетонного ствола покрывается изоляцией ? эпоксидным лаком и стеклотканью. Футеровка выполняется из красного и кислотоупорного кирпича на кислотостойкой (диабазовой или андезитовой) замазке и опирается на железобетонные консоли несущего ствола, выполняемые через 30.. 50 м. Сопряжения футеровочной кладки на консолях выполняются путем укладки слезниковых кирпичей, служащих для стекания влаги, образующейся на поверхности футеровки. Для защиты верхнего обреза трубы на нем устанавливается чугунный колпак, собираемый из секций. Для установки на трубе светооградительных огней предусматривают светофорные площадки, располагаемые по высоте трубы через каждые 15 или 30 м. Для обслуживания площадок делается ходовая лестница с ограждением. Предусматривается система грозозащиты. Трубу окрашивают полосами красного цвета шириной 2.. 2, 5 м с интервалами по высоте 15 м.

Основными недостатками дымовых труб с кирпичной футеровкой являются высокие трудозатраты на укладку кирпича и длительное время возведения (2?3 года). Поэтому получили применение трубы с монолитной футеровкой из силикатполимербетона и цементполимербетона (двухслойные), показанные на рис. 4. 1, б. При сооружении этих труб обеспечивается возможность одновременного возведения железобетонной оболочки и футеровки.

Определенные перспективы имеют самофутерующиеся трубы (рис. 4. 1, в). Защита газоотводящих стволов осуществляется с помощью создания плотных золовых отложений на внутренней поверхности газоотводящего ствола или футеровки методом самонапыления.

На рис. 4. 1, г показана труба с противодавлением в зазоре. В ней между кирпичной футеровкой и железобетонной оболочкой имеется канал шириной 100.. 200 мм, в который подается нагретый воздух под давлением, препятствующим поступлению газов через футеровку, разрушительно действующих на железобетонную оболочку. Эти трубы более надежны, чем предыдущие конструкции, поскольку в них нет проникновения дымовых газов в железобетонную оболочку при нормальной работе воздушного зазора.

Дымовые трубы с отдельным газоотводящим стволом (рис. 4. 2) имеют газоотводящий ствол цилиндрической формы, а между ним и железобетонной оболочкой устраивается проходное обслуживаемое пространство. При этом исключается возможность проникновения дымовых газов в железобетонную оболочку, обеспечивается возможность контроля, осмотра газоотводящего ствола и ремонта его с наружной стороны в процессе эксплуатации. Газоотводящий ствол у труб такого типа может выполняться стальным или из кислотоупорных материалов. С наружной стороны ствол покрывается тепловой изоляцией. Применение металлических газоотводящих стволов позволяет проводить монтаж индустриальными методами, что обеспечивает быстрые сроки возведения.

Многоствольная дымовая труба (рис. 4. 2, б) представляет собой железобетонную оболочку, внутри которой расположены металлические газоотводящие стволы с наружной теплоизоляцией. Между стволами предусматриваются лестницы и площадки для обслуживания.

Рис. 4. 2. Дымовые трубы с отдельными газоотводящими стволами цилиндрической формы: а ? из неметаллических материалов; б ? со стальными стволами и наружной изоляцией газоотводящего ствола; в ? многоствольная с металлическими стволами. 1 ? железобетонный ствол; 2 ? ствол из коррозионно-стойкого неметаллического материала; 3 ? металлические тяги; 4 ? подвеска стволов; 5 ? металлические стволы.

5. Мероприятия для обеспечения длительной эксплуатации

В соответствии с нормативными документами кирпичные дымовые трубы должны иметь срок службы 70-100 лет, железобетонные ? не менее 50 лет, металлические ? 20-30 лет, трубы с газоотводящими стволами и футеровкой из пластмасс ? 15-20 лет. [5]

В перечне условий, обеспечивающих длительную эксплуатацию дымовых труб, приведены требования соблюдения проектного температурно-влажностного режима и состава отводимых дымовых газов. Одним из важнейших условий является проведение систематического технического надзора, обследований и соответствующих ремонтов. Обращается внимание на условия предотвращения неравномерных осадок оснований под фундаменты дымовых труб.

В последнее время получили распространение современные методы обследования дымовых труб с применением новейших средств контроля, в частности термографирование тепловизионным методом, не требующим остановки трубы. Кроме того, в состав работ по обследованию технического состояния дымовых труб входит:

изучение процессов тепло- и массопереноса;

расчет аэродинамических характеристик;

измерение концентраций вредных выбросов;

определение прочности бетона ультразвуковым и склерометрическим методами.

В результате обследований технического состояния дымовых труб для всех них установлены наиболее характерные виды дефектов, а также общие недостатки в организации эксплуатации:

Средства сигнализации по контролю температурно-влажностных параметров газового потока на соответствующих отметках трубы отсутствуют;

В местах примыкания газоходов от котлов к общим газоходам и в местах подключения их к дымовым трубам нередко имеются неплотности, щели по всему периметру, что приводит к дополнительному охлаждению и увлажнению отводимых дымовых газов и последующему отрицательному влиянию на состояние элементов дымовых труб;

Происходит отслоение бетона от продольной и поперечной арматуры, которая по всей высоте подвергается коррозии;

Разрушаются плиты покрытия в отдельных местах газоходов;

В местах сопряжений звеньев футеровки трубы разрушаются слезниковые кирпичи, кладка закругленных участков газоходов имеет места коррозии кладочного раствора;

В балках перекрытия проема дымовой трубы разрушается защитный слой бетона, в результате этого оголяется арматура;

Отмечаются многочисленные вспучивания кладки футеровки трубы;

Происходят перемещения элементов чугунного колпака за счет вспучивания футеровки верхнего барабана.

На основании результатов выполненных различными организациями обследований можно считать, что основной причиной большинства разрушений футеровок труб, появления трещин в них и бетоне несущего ствола является отступление от проектных параметров температурно-влажностного режима эксплуатации и возникновение за счет этого допустимых термических напряжений в отдельных элементах труб.

Для повышения надежности эксплуатирующихся дымовых труб и газоходов в качестве первоочередных мероприятий необходимо выполнить следующие из них:

при частичном или полном разрушении футеровки кирпичных дымовых труб восстанавливать ее из кислотостойкого кирпича, либо предусматривать установку газоотводящего ствола из стеклопластика или металла. Оголовок трубы рекомендуется выполнять из чугунных звеньев или из кислотостойкого раствора;

при восстановлении кирпичных и железобетонных стен газоходов применять внутреннюю облицовку торкретсиликатполимерным или кислотоупорным кирпичом на андезитовой замазке; плиты перекрытия и покрытия газоходов при их замене применять из силикатополимербетона, исключив использование пустотных плит;

для восстановления несущей способности железобетонных стволов применять железобетонные обоймы;

не допускать подсоса наружного воздуха в газоходы и дымовые трубы;

ввести в практику технического освидетельствования состояния дымовых труб применение тепловизионного метода, не требующего остановки трубы и позволяющего оперативно определять места повреждений.

6. Заключение

В заключение стоит отметить, что, помимо соблюдения всех норм и требований по монтажу и креплению, дымовые трубы нуждаются в постоянном уходе ? без этого они быстро теряют рабочую способность, засоряясь и забиваясь сажей и копотью.

Чистку дымоходных труб необходимо проводить до или после отопительного сезона, то есть в то время, когда они не функционируют. Своевременное обследование трубы позволяет выявить возникшие дефекты и обеспечить нормальную циркуляцию воздуха в отопительном сооружении. Уход за дымовой трубой предполагает проверку подсоединений (патрубка, гильзы) и того, нет ли каких-либо выступлений, препятствующих подаче кислорода. При обнаружении трещин в трубе их необходимо устранять, поскольку попадание в них влаги может привести к полному разрушению труб в холодный период, когда вода в них, замёрзнув, расширит швы. Раствор из швов заменяют каждые пять-десять лет, что входит в капитальный ремонт дымовых труб. Профилактическая чистка труб предполагает выведение из канала пепла, сажи и копоти, осевших на его стенах. Одним из видов ремонта и улучшения характеристик дымохода является гильзовка.

Список используемой литературы

Шишков И. А., Лебедев В. Г., Беляев Д. С. Дымовые трубы энергетических установок. М. : Энергия, 2007. ? 176 с.

Авчухов В. В., Паюсте Б. Я. Задачник по процессам тепломассообмена. М. : Энергоатомиздат, 2010. ? 144 с.

Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Ф. П. Дужих, В. П. Осоловский, М. Г. Ладыгичев; Под общей ред. Ф. П. Дужих. М. : Теплотехник, 2004. ? 464 с.

Поникаров И. И., Перелыгин О. А. Машины и аппараты химических производств. М. : Машиностроение, 2005. ? 369 с.

СП 13-101-99. Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб. М. : Издательство стандартов, 2010. ? 5 с.

Размещено на Allbest.ru