Ельшин, Ижорин-Дымовые трубы
ГЛАВА 1. Классификация и основные элементы промышленных дымовых труб
1.1. Классификация труб по технологическому назначению и основному конструктивному материалу
1.2. Основные конструктивные элементы дымовой трубы
ГЛАВА 2. Проектирование дымовых труб
2.1. Основные факторы и исходные данные для разработки проекта
2.2. Расчет фундамента
2.3. Расчет выходного диаметра и высоты трубы при естественной тяге
2.4. Расчет высоты трубы при принудительной тяге
2.5. Аэродинамический расчет
2.6. Теплотехнический расчет
2.7. Материалы, используемые при возведении кирпичных дымовых труб
2.8. Материалы для монолитных железобетонных труб
2.9. Материалы для сборных железобетонных труб
2.10. Материалы для металлических труб
2.11. Материалы для футеровки
2.12. Материалы для защиты от конденсата и осадков
ГЛАВА 3. Проектирование кирпичных дымовых труб
3.1. Расчет ствола дымовой трубы на нагрузки от собственной массы и ветра
3.2. Расчет на резонанс
3.3. Расчет ствола трубы на воздействие температуры
3.4. Расчет армокирпичных дымовых труб
3.5. Типовые узлы, детали и нерасчетные параметры в кирпичных дымовых трубах
ГЛАВА 4. Проектирование железобетонных монолитных дымовых труб
4.1. Принципиальные основы расчета устойчивости дымовой трубы
4.2. Расчет ветровой нагрузки
4.3. Расчет напряжений в арматуре
4.4. Расчет напряжений в бетоне
4.5. Расчет кривизны трубы и дополнительного момента
4.6. Расчет по раскрытию горизонтальных трещин
4.7. Расчет вертикальных сечений
4.8. Футеровка труб и ее конструкции
4.9. Дымовые трубы с проходным пространством между несущим и газоотводящим стволами
ГЛАВА 5. Проектирование сборных железобетонных дымовых труб
5.1. Расчет ствола сборной железобетонной трубы на прочность
5.2. Особенности расчета сборных дымовых труб
5.3. Расчет возможного раскрытия швов между царгами
5.4. Особенности конструкции сборных дымовых труб
ГЛАВА 6. Металлические дымовые трубы
6.1. Основные проектные решения металлических дымовых труб
6.2. Расчет металлических труб на прочность и устойчивость
6.3. Расчет металлических труб на пульсационные нагрузки и выносливость
6.4. Расчет болтовых соединений и растяжек
ГЛАВА 7. Механизмы и технические средства для возведения дымовых труб
7.1. Краны-укосины
7.2. Кран КМТ
7.3. Одношахтный (четырехстоечный) подъемник
7.4. Многошахтный подъемник
7.5. Опалубка
7.6. Обойма
7.7. Подвесная площадка
7.8. Грузопассажирский лифт
7.9. Механизмы для монтажа металлических труб
7.10. Специальные вспомогательные механизмы
ГЛАВА 8. Возведение кирпичных дымовых труб
8.1. Подготовительные работы
8.2. Возведение цоколя трубы
8.3. Возведение дымовых труб краном-укосиной
8.4. Средства подмащивания
8.5. Подъем крана-укосины
8.6. Демонтаж крана-укосины
8.7. Особенности кладки труб с шахтным подъемником
8.8. Монтаж одношахтного подъемника
8.9. Возведение дымовых труб с шахтным подъемником
8.10. Технология выполнения кладки ствола и футеровки дымовых труб
8.11. Монтаж металлоконструкций дымовых труб
8.12. Контроль качества кирпичных дымовых труб
8.13. Техника безопасности при сооружении кирпичных дымовых труб
ГЛАВА 9. Возведение монолитных железобетонных дымовых труб
9.1. Подготовительные работы
9.2. Монтаж шахтного подъемника и подъемной головки
9.3. Монтаж переставной опалубки
9.4. Бетонные работы
9.5. Арматурные работы
9.6. Уход за уложенным бетоном
9.7. Перестановка наружной опалубки
9.8. Перестановка внутренней опалубки
9.9. Монтаж металлических конструкций
9.10. Выполнение футеровки
9.11. Монтаж внутренних газоотводящих стволов
9.12. Сооружение монолитных железобетонных дымовых труб в условиях отрицательных температур
9.13. Контроль качества работ
9.14. Техника безопасности
ГЛАВА 10. Возведение сборных железобетонных дымовых труб
10.1. Подготовительные работы
10.2. Монтаж трубы методом вертикального наращивания
10.3. Монтаж сборных труб подъемом их из горизонтального положения
10.4. Контроль качества работ
10.5. Техника безопасности
ГЛАВА 11. Возведение металлических дымовых труб
11.1. Подготовительные работы
11.2. Монтаж металлических труб методом вертикального наращивания
11.3. Монтаж металлической дымовой трубы падающей мачтой
11.4. Монтаж металлической дымовой трубы телескопическими мачтами
ГЛАВА 12. Возникновение дефектов и повреждений на дымовых трубах
12.1. Взаимодействие материалов дымовых труб с влагой воздуха
12.2. Атмосферные воздействия
12.3. Коррозионная усталость
12.4. Коррозионные воздействия отходящих дымовых газов
12.5. Температурные воздействия
12.6. Причины возникновения дефектов и повреждений дымовых труб при строительстве и эксплуатации
ГЛАВА 13. Обследования состояния промышленных дымовых труб как одна из составляющих их технического обслуживания
13.1. Основные определения
13.2. Наружный осмотр дымовых труб
13.3. Проверка вертикальности дымовой трубы
13.4. Обследование дымовой трубы по полной комплексной программе
13.5. Обследование внутренней поверхности дымовых труб
13.6. Определение прочностных характеристик материалов стволов дымовых труб
13.7. Определение температуры точки росы дымовых газов
13.8. Определение содержания серного ангидрида в дымовых газах
13.9. Определение скорости газового потока
13.10. Определение разрежения (или давления) в дымовой трубе
13.11. Определение запыленности дымовых газов
13.12. Приборы для температурных измерений
13.13. Тепловизионное обследование дымовых труб
ГЛАВА 14. Ремонт промышленных дымовых труб
14.1. Классификация ремонтных работ и основные требования их проведения
14.2. Разработка предремонтной документации
14.3. Основные требования к выполнению ремонтных работ, отражаемые в проекте производства работ
14.4. Ремонт кирпичных дымовых труб
14.5. Ремонт железобетонных дымовых труб
14.6. Ремонт металлических дымовых труб
14.7. Канатный способ наружного ремонта дымовых труб
14.8. Ремонтные работы в дымовых каналах труб
14.9. Выпрямление крена дымовых труб
ГЛАВА 15. Демонтаж промышленных дымовых труб
15.1. Подготовительные мероприятия
15.2. Демонтаж дымовых труб методом подрубки
15.3. Демонтаж дымовых труб методом направленного взрыва
В основе важнейших производств — металлургического, химического, нефтехимического, изготовления строительных материалов, а также получения энергии на тепловых электростанциях лежат высокотемпературные процессы.
Еще в глубокой древности люди научились использовать костер как источник тепла. Его обкладывали камнями так, чтобы через нижние щели подсасывался воздух, а через верхние — выбивался дым. При этом заметили, что чем выше стены очага, тем интенсивнее засасывается в него воздух и тем жарче становится внутри и около него. Так появились первые примитивные печи и топки с подобием дымовой трубы.
Первые конструкции дымовых труб составляли единое целое с топочным агрегатом. Однако такая компоновка не позволяла обеспечить в топке требуемое разрежение для эффективного сжигания значительного количества топлива, поэтому возникла объективная необходимость в отдельном сооружении трубы, так как только в этом случае она могла достигать необходимой высоты.
Первые энергетические установки были небольшими по мощности и, как правило, работали на малосернистых и малозольных топливах при относительно высокой температуре уходящих газов. Поэтому и дымовые трубы предназначались для удаления дымовых газов из котельных установок за счет разности плотностей окружающего воздуха и горячих газов. Тяга обеспечивалась невысокими трубами: металлическими обычно высотой до 30 м и кирпичными высотой до 50-60 м.
Таким образом, первоначально дымовые трубы служили только для создания естественной тяги, образующейся вследствие разности плотностей горячего газа в топке и относительно холодного воздуха на уровне выходного отверстия трубы или ее устья. Величина требуемого разрежения достигалась путем соответствующего подбора высоты и диаметра дымовой трубы.
По мере совершенствования котельных установок, применения водяных экономайзеров и воздухоподогревателей сопротивление газового тракта возрастало, а температура отходящих газов снижалась. Существующие дымовые трубы уже не могли обеспечить дви- ясение газов по всему тракту за счет естественной тяги, что повлекло за собой применение вентилятора-дымососа, создающего принудительную тягу, способную эвакуировать значительно большие объемы отходящих газов без увеличения параметров дымовой трубы.
Однако по-прежнему высота дымовых труб продолжала нарастать. И в силу вступил новый фактор — загазованность воздушного бассейна промышленными выбросами.
Наличие фоновых загрязнений, а также отсутствие эффективных и экономически целесообразных способов очистки топлива и газов от вредных примесей определяют сооружение все более высоких промышленных труб для рассеивания в атмосферном воздухе содержащихся в дымовых газах вредных примесей с целью снизить их концентрации в приземном слое атмосферы до приемлемого по санитарно-гигиеническим требованиям уровня.
Высота дымовых труб, первоначально обеспечивавшая лишь процессы горения в топке или рабочем пространстве печи, начинает выполнять иную, не менее актуальную, задачу — обеспечивать загазованность воздуха ниже определенного уровня.
Дымовые трубы из кирпича по условиям экономической целесообразности обычно не превышают высоты 100 м.
Трубы больших высот в основном сооружают из монолитного железобетона. Первые железобетонные дымовые трубы появились в начале XX в. В технической энциклопедии, изданной в 1929 г., упоминается, что «одна из самых высоких железобетонных дымовых труб построена в Америке в 1927 г. для «Ноте Copper С°». Эта труба предназначена для отвода газов от ряда печей с t 150-230 °С в высокие слои атмосферы. Высота дымовой трубы 129 м, диаметр верхнего сечения 3,96 м. Разрежение, создаваемое этой трубой, колеблется в пределах 20-35 мм вод. столба».
В 1935 г. зарубежными специалистами на Московской ТЭЦ № 11 была возведена монолитная дымовая труба, являвшаяся единственной в стране на протяжении почти 10 лет.
В России первые монолитные железобетонные цилиндрические трубы самостоятельно начали сооружать в 1944 г. Это были трубы высотой не более 50 м, а причина их появления самая прозаическая — отсутствие в достаточном количестве качественного глиняного кирпича.
Первая коническая дымовая труба высотой 150 м была сооружена в 1945-1946 гг. на комбинате «Печенганикель». Оборудование для ее строительства было закуплено в США, работы выполнялись нашим персоналом.
В течение последующих 10-12 лет отечественное трубострое- ние полностью освоило технологию возведения монолитных железобетонных дымовых труб значительных высот, создав необходимый комплект машин, механизмов и приспособлений, а также проведя комплекс научно-экспериментальных работ, результатом которых был выпуск «Инструкции по проектированию железобетонных дымовых труб» (М.: Госстройиздат, 1962 г.).
С развитием мощностей ТЭЦ и ГРЭС возрастали и высоты дымовых труб. В 1959 г. на Яйвинской ГРЭС введена в действие труба высотой 180 м, в 1966 г. на Каширской ГРЭС — труба 250 м, в 1972 г. на Углегорской ГРЭС — труба 320 м, в 1985 г. на Березовской ГРЭС — труба 370 м. Самая высокая в мире дымовая труба высотой 420 м сооружена в 1988 г. на Экибастузской ГРЭС.
Возведение дымовых труб — трудоемкий, кропотливый и потенциально опасный процесс. Особенно это касается кирпичных труб, где основная рабочая операция — кладка не поддается механизации. Ежедневно в течение 8 часов на небольшом «пятачке» трубокладу требуется уложить вручную боле 1000 шт. кирпича, перелопатить до 700 кг раствора.
Поэтому появление в конце 1950-х гг. сборных железобетонных дымовых труб из кольцевых царг можно считать вполне закономерным явлением. Эти трубы высотой 30-60 м получили довольно широкое распространение в промышленных отраслях с незначительным количеством вредных выбросов и сельских котельных.
Несколько позже сборное трубостроение пошло по пути создания конструкций из листового металла. Были разработаны и освоены дымовые свободностоящие трубы высотой 30-45 м, футерованные различными материалами или защищенные химически стойкими лакокрасочными составами.
Правда, сборные свободностоящие металлические трубы больших высот в России начали сооружать лишь несколько лет назад, когда была освоена методика их расчета и появились механизмы, способные выполнять грузоподъемные и монтажные операции на высоте 100 м и более. В настоящее время самая высокая сборная металлическая труба в 135 м работает на ТЭЦ № 6 г. Перми. Разработаны проекты труб и большей высоты.
В зарубежной практике металлические дымовые трубы получили довольно широкое распространение, хотя в большинстве случаев их высота не превышает 100 м.
Дымовые трубы из кирпича, монолитного и сборного железобетона и металла в зависимости от условий службы отличаются конструктивно, и каждая конструкция имеет свои преимущества и слабые стороны.
Действующий парк дымовых труб России исчисляется десятками тысяч единиц, сооруженных в разное время по различным проектам. Для грамотного технического обслуживания нужно иметь представление об основных параметрах их расчета, знать особенности конструкций сооружения в целом и отдельных узлов в частности, представлять влияние различных негативных факторов и способы их уменьшения или нейтрализации, ориентироваться в процессах выполнения различных видов работ, располагать сведениями об обследованиях, проводящихся для определения состояния промышленных труб, используемых приборах, оборудовании и аппаратуре, а также о способах выправления кренов, частичной замене стволов и, наконец, о методах демонтажа промышленных труб и условиях выполнения этих процессов.
