Дымовые трубы и газоходы тепловой электростанции

По мере увеличения мощности агрегатов и электростанций высота дымовых труб из условий допустимого загрязнения воздушного бассейна увеличивается. На современных ТЭС высота труб достигает 330—420 м и принимается из условий унификации кратной 30 м. Оболочка железобетонной монолитной трубы проектируется в форме усеченного конуса, цилиндра или в виде их сочетания. Отношение высоты оболочки или ее участка к нижнему диаметру участка должно быть не более 20. Наклон образующей наружной поверхности следует принимать, как правило, не более 0,1. Минимальная толщина стенок оболочки 180—200 мм.

Фундамент под трубу состоит из сплошной круглой или кольцевой плиты, переходящей в конический стакан. При слабых грунтах применяются забивные или буронабивные сваи.

Для защиты оболочки ствола от температурных воздействий и вредного действия дымовых газов внутри трубы предусматривается кирпичная футеровка толщиной 120 мм, на уровне газоходов — 250 мм. Футеровка выполняется из обыкновенного или лекального глиняного кирпича на сложном растворе. При высокой степени агрессивности газов футеровка устраивается из кислотоупорного кирпича на андезитовой замазке. Между футеровкой и оболочкой обычно предусматривается дополнительная теплоизоляция из минераловатных плит или матов на синтетической или фенольной связке или вентилируемый воздушный зазор.

Для опирания футеровки и теплоизоляции в стволе трубы через 10—12 м предусматриваются консоли. В местах консолей в футеровке выполняются температурные швы, перекрываемые слизниковыми кирпичами, обеспечивающими отвод конденсата.

В зависимости от агрессивности дымовых газов внутренняя поверхность железобетонной оболочки защищается антикоррозийными покрытиями на основе эпоксидных смол или би-туминолем с последующей наклейкой стеклоткани. Наружная поверхность ствола в пределах зоны омывания дымовыми газами (10—15 м ниже оголовка) защищается несколькими слоями лакокрасочных покрытий, устье трубы — колпаком из чугунных плит. Выше кровли котельной на трубе выполняется кольцевая маркировочная окраска и устраиваются светофорные площадки с сигнальными огнями.

Исследованиями установлено, что в высоких конических трубах дымовые газы при движении с большими скоростями вызывают повышение давления в верхней части газоотводящего ствола, что усиливает фильтрацию через кирпичную футеровку. Проходя через швы, неплотности и поры кирпича, газы разрушают как оболочку, так и футеровку.

В конструкциях трубы с противодавлением в зазор между стволом и оболочкой нагнетается вентилятором воздух, подогретый до 80°С. При этом в зазоре создается давление большее, чем в стволе, что и препятствует фильтрации газа через кладку. Однако создание противодавления с подогревом воздуха в зазоре увеличивает потребление электроэнергии на собственные нужды. Поэтому для создания противодавления запроектирован ступенчатый зазор с шириной 700 мм по низу и 20 мм по верху. Переменная ширина зазора обеспечивает сжатие воздуха в верхней части и создает противодавление дымовым газам. Подогрев воздуха до 80°С осуществляется отходящими газами через стальную вставку в стенке газоотводящего ствола.

Труба с противодавлением имеет существенный недостаток, так как при любом ремонте требуется остановка всех агрегатов. Более совершенной является конструкция одноствольной трубы с проходным зазором. В этом случае целесообразно устройство цилиндрического стального газоотводящего ствола с утеплителем из полужестких минераловатных плит на синтетическом связующем. Для обслуживания температура в зазоре не должна превышать 30°С.

Для сокращения расхода стали на газоотводящий ствол, защиты его от коррозии и возможности монтажа крупными блоками ствол выполняется из отдельных царг, собираемых в виде двенадцатиугольника из плоских плит, изготовленных из кремнебетона (рис. 4.20). Сечение ствола принимается одинаковым по всей высоте трубы. Царги для трубы Запорожской ГРЭС имеют высоту 10 м, диаметр 11,9 м. и массу 52,5 т и подвешиваются на тяжах к железобетонной оболочке. Компенсаторы, установленные между царгами служат для погашения температуры деформаций и деформаций от колебания ствола. Царги утеплены минераловатными плитами. Стальные несущие конструкции покрыты лаком КО.

В новой конструкции дымовые трубы выполняются двухслойными в виде железобетонной оболочки и монолитной кислотостойкой футеровки толщиной 150—200 мм, бетонируемой параллельно с оболочкой. Толщина кислотостойкой футеровки, являющейся одновременно и теплоизоляцией, зависит от сернистости топлива и температуры отходящих газов.

Для уменьшения числа труб на мощных ТЭС целесообразно присоединение к одной трубе нескольких котлов. Однако в этом случае при одноствольной трубе для осмотра и ремонта трубы требуется отключать значительную мощность, что является нерациональным.

В настоящее время предусматривают устройство в трубе нескольких независимых стволов от каждого котла с вентилируемым пространством между ними (рис. 4.21). Между стволами предусматривается устройство лифта и площадок, которые позволяют производить осмотр как оболочки трубы, так и наружной поверхности стволов. При этом для ремонта ствола достаточно отключить только котел, подключенный к этому стволу. Такие многоствольные трубы могут выполняться с железобетонной наружной оболочкой и металлическими стволами и без железобетонной оболочки. В этом случае сооружается металлическая башня, к которой крепятся металлические газоотводящие стволы. При устройстве многоствольных труб для уменьшения диаметра внешней оболочки трубы эффективно выполнять газоотводящие стволы секторного очертания вместо круглого (рис. 4.22). При этом количество и площадь секторов соответствуют числу и производительности присоединенных к трубе котлов. При двухствольной трубе диаметр оболочки сокращается на 25%, при трехствольной — на 17%, при четырехствольной — на 14%. При этом достигается существенное уменьшение расхода железобетона на оболочку и фундамент дымовой трубы.

Газоходы, расположенные между дымососами и дымовой трубой, обычно сооружаются надземными. Под ними предусмотрен проезд для пожарных машин высотой 5 м. Газоходы выполняются одноярусными в виде коробов прямоугольного сечения, собираемых из железобетонных плоских плит. Короба опираются через 6 м на железобетонную эстакаду, выполняемую в виде одностоечных и двухстоечных опор и ригелей.

Из ограниченного набора плоских плит можно создать короба 16 сечений площадью от 6,8 до 74,5 м² (рис. 4.23 и табл. 4.6). Повороты газоходов обеспечиваются применением трапецеидальных плит для перекрытий и покрытий. Каждая такая плита обеспечивает поворот на 15°. Подъем газоходов от дымососов на эстакаду и примыкание к дымовой трубе выполняются в металлических конструкциях. Двухъярусные эстакады предусматривают дополнительную П-образную раму, на которую устанавливаются короба верхнего яруса. Выбор материалов для короба газохода и необходимость его облицовки силикатполимербетоном зависят от конкретных условий: коэффициента агрессивности топлива (отношения кислотности золы к щелочности), температуры внутренней поверхности стенок, температур водяной и кислотной точек росы.

Внутренняя поверхность стеновых и кровельных плит при необходимости их антикоррозионной защиты облицовывается слоем силикатполимербетона толщиной 50 мм. Пол защищается кислотоупорным кирпичом толщиной 65 мм. Желательно для увеличения долговечности газоходов защиту наружных поверхностей плит выполнять пропиточной гидроизоляцией на основе петролатума и жирных кислот в процессе изготовления панелей. Швы между плитами уплотняются минераловатным жгутом ?65 мм в стеклотканевой оплетке и фторопластовой оболочке. В местах устройства подливки (из кислотостойкого раствора марки 150) жгут не прокладывается. Температурные швы газоходов выполняются через 12 м. В местах стыковки плит устанавливаются соединительные планки, привариваемые к обрамлению. В температурных швах выполняются компенсаторы из коррозионностойкой стали толщиной 3 мм, и соединительные планки не устанавливаются.

Соединение плоских плит в короб осуществляется при помощи накладок, привариваемых снаружи к обрамляющим плиту уголкам. Поперечное сечение короба рассчитано из условия, что соединение плоских плит обеспечивает восприятие горизонтальных ветровых нагрузок прямоугольной рамкой с двумя жесткими и двумя шарнирными узлами. В коробе принято разрежение газов 1 кПа и избыточное давление 0,5 кПа. Кроме климатологических нагрузок учитывается нагрузка от золы на днище 5 кПа. Номенклатура сборных элементов для прямых коробов и эстакад газоходов приведена в табл. 4.7.