МАТЕРИАЛЫ ДЫМОВЫХ ТРУБ И ГАЗОХОДОВ

MATERIALS OF CHIMNEYS AND GAS DUCTS

Alexei Grishin

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Alexei Irinin

educator, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Дымовые трубы изготовляются из различных материалов. Устройство для отвода продуктов сгорания в атмосферу должно быть долговечным, для чего нужно строить их из таких материалов, которые не подвержены коррозии, являются стойкими к воздействию влаги, высокой температуре и других разрушающих факторов.

ABSTRACT

Chimneys are made of different materials. The device for removing combustion products into the atmosphere must be durable, which requires building them from materials that are not subject to corrosion, are resistant to moisture, high temperature and other destructive factors.

Ключевые слова: продукты сгорания, дымовые газы, дымовая труба, тепловая энергия, рассеивание, коррозия.

Keywords: combustion products, flue gases, chimney, thermal energy, dissipation, corrosion.

Дымовые трубы теплоэлектроцентралей предназначены для отвода продуктов сгорания котельных установок в атмосферу. За счет высоты трубы и разницы плотностей (газов внутри и воздуха снаружи), возникает тяга, помогающая газам выходить наружу. Кроме чисто технологического назначения, дымовые трубы требуются для рассеивания вредных примесей.

Дымовые трубы промышленных объектов являются точечными источниками загрязнения окружающей среды [1, с. 132]. При горения органического топлива выбрасываются оксиды углерода и азота, сернистый ангидрид, сажа и пр. Атмосферные загрязнения могут являться причиной возникновения у людей заболеваний, осложнение же санитарных характеристик воздуха влекут за собой экономический ущерб.

При функционировании дымовой трубы концентрация вредных веществ, выбрасываемых с дымовыми газами, в приземном атмосферном слое не должна быть больше предельно допустимых концентраций (ПДК). От функционирования дымовых труб напрямую зависит экологическая обстановка в местности расположения объекта.

Дымовые трубы [2, с.5] создаются из различных материалов. Поскольку эта часть предприятия всегда является затратной, выбор материала имеет важное значение. Кроме материала самой трубы, важное значение имеет материал и конструкция тепловой изоляции дымовой трубы.

Газоотводящие системы функционируют в условиях, характеризующихся перепадами температур, изменениями влажности, разными давлениями воздуха и газов, химическими воздействиями компонентов продуктов сгорания, физических нагрузок от ветра и собственного веса.

Классическими трубами крупных энергетических объектов являются бетонные, кирпичные и стальные конструкции. В последние годы все чаще стали применяться трубы из пластмасс (специализированных), из нержавеющих сталей, имеется опыт использования даже дюраллюминия для дымовой трубы.

Системы одностенных дымовых труб из полипропилена (пластмассы) используются преимущественно для низкотемпературных теплогенерирующих агрегатов (конденсационных котлов), когда газы переохлаждаются ниже температуры точки росы (для повышения коэффициента использования топлива, то есть общей эффективности цикла производства теплоты).

При добавлении теплообменных поверхностей за котлами, происходит дополнительный съем теплоты. Это тепло полезно используется в цикле, а дымовые газы с низкой температурой выбрасываются в атмосферу. Глубокая утилизация теплоты уходящих газов позволяет экономить первичное топливо, повысить эффективность его использования. Снижение температуры уходящих газов уменьшает тепловое загрязнение окружающей среды. Во всех смыслах положительное мероприятие. Однако, при таком методе повышения эффективности теплогенерирующего оборудования сильно страдают дымовые трубы. Из-за низкой температуры на поверхности трубы образуется конденсат, усугубляющий коррозионные процессы.

Для таких систем можно применять два вида труб: полимерные и из нержавеющей стали. Рассмотрим основные преимущества труб из полимерных материалов (полипропилена, стеклопластика и пр.):

·небольшой вес конструкций;

·не требуется нанесение покрытий для защиты от коррозии ни на внешней, ни на внутренней поверхности;

·материал коррозии не подвержен.

К недостаткам труб из полимерных материалов относятся:

·ограниченная область использования по верхней границе температуры уходящих газов;

·шахты (дымовые каналы) должны создаваться закрытыми.

Преимущества дымовых труб из нержавеющей стали:

·большая линейка типоразмеров;

·долговечность;

·прочность;

·коррозионная стойкость;

·удобство доставки и монтажа, обусловленное возможностью сборки из отдельных элементов;

·не требуют никаких покрытий, ни изнутри, ни снаружи.

Недостатком нержавеющих сталей является их высокая стоимость.

Дымовые стальные трубы по применению пока позиций не сдают. Они недороги (по сравнению с нержавеющими), прочны и выпускаются различными размерами, работают в разных температурных режимах, монтируются отработанными и понятными технологиями. Недостатками стальных дымовых труб являются:

·потребность нанесения защитных покрытий внутри и снаружи для защиты от коррозии;

·потребность в теплоизоляции;

·потребность в создании фундамента;

·необходимость применения механизмов нужной грузоподъемностью и габаритами;

·большой вес конструкций.

Среди новых разработок применение находят стеклопластиковые дымовые трубы. Преимущества таких конструкций:

·полное отсутствие коррозионных процессов;

·высокая степень готовности в заводских условиях, быстрая сборка благодаря наличию отфрезерованных торцов – царг, что сокращает время постройки трубы;

·невысокая масса готовой трубы;

·не нужны защитные покрытия;

·маркировочная окраска стойкая, сохраняется надолго;

·низкая звукопроводность, что позволяет снижать шум от работы установок;

·если требуются ремонты, они просты в осуществлении;

·не требуется периодическая очистка поверхностей во время функционирования;

·быстрый разбор в случае необходимости, возможность повторного использования на другом объекте;

·большой срок службы.

Стеклопластиковые дымовые трубы промышленных установок строятся трех типов: отдельно стоящие – самонесущие; в металлическом каркасе; внутри бетонной конструкции.

Эффективность [3, с. 10] использования стволов дымовых труб из полимерных материалов (чаще стеклопластиков) обеспечивается из-за их химической стойкости, высокой прочности, малой массе. С 1991 года по сегодняшний день возведено более полуторых сотен конструкций из полимерных материалов.

Развитие технологий строительства внутри железобетонных труб внутренних стволов дымовых труб из полимерных композитов должно происходить и в направлении применения вертикальной намотки материала внутри конструкции. Вообще полимерные материалы все активнее используются при строительстве дымовых труб. Создаются новые материалы, более термически и химически стойкие, прочные, удобные в работе и монтаже. Полимерные материалы сравнительно недороги (в сравнении, например, с дюралюминием или медью).

Наиболее часто используются газоотводящие стволы дымовых труб из углеродистой стали, обладающие ограниченный срок службы. Конструкции из легированной нержавеющей стали более длительно служат, однако, они весьма дороги. Использование композиционных материалов представляется весьма перспективным направлением, особенно в комплексе с низкотемпературными технологиями методами использования теплоты продуктов сгорания органических топлив, как следствие, снижение температур уходящих и выбрасываемых из труб дымовых газов.

Список литературы:

1. Володин Ю.Г., Марфина О.П., Цветкович М.С., Кирпичников А.П. Влияние технического состояния и режимов работы дымовых труб на окружающую среду // Вестник Казанского технологического университета. 2015. №24.
2. Сизов В. Д., Питиримов В. В. Современные материалы газоходов и дымовых труб // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2012. №5.
3. Мишнёв М.В., Асташкин В.М., Маликов Д.А., Королев А.С., Зырянов Ф.А. Основные принципы технологии изготовления и возведения дымовых труб из полимерных композиционных материалов способом вертикальной намотки с подращиванием // ИВД. 2013. №3 (26).