32. Способы создания тяги в печах. Способы утилизации тепла уходящих газов.

Дымовая труба

Дымовая труба — это устройство, предназначенное для:

— создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерах печей;

— привода газовой печной среды в движение;

— последующего отвода газовой печной среды в атмосферу.

Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей.

Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением, работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых нагрузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.

Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент, цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов, антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лестницу, молниезащиту, светофорные площадки.

Диаметр дымовой трубы должен быть таким, чтобы скорость движения газов в ней не превышала допустимого значения (4…6 м/с). Требуемая тяга в газовом тракте печи обусловлена разностью плотностей атмосферного воздуха и дымовых газов. Естественная тяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы, температуры дымовых газов и температуры атмосферного воздуха. Разрежение в топке печи, создаваемое дымовой трубой, обычно составляет 15…20 мм вод.ст.

Современные печные комплексы оснащаются следующими трубами:

— кирпичными с максимальной высотой 150 м и допустимой температурой проходящей печной среды до 800 °С;

— железобетонными трубами с максимальной высотой 200 м и допустимой температурой газовой среды до 200 °С;

— металлическими футерованными трубами с максимальной высотой 60 м и допустимой температурой газовой среды до 800 °С.

Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровки и тепловой изоляции не должны нагреваться более 500 °С. Проектирование кирпичных и железобетонных труб осуществляется институтом ВНИПИТеплопроект.

Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего применяются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные из отдельных царг высотой до 150 м, установленных на специальных опорных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубы в случае выхода ее из строя.

Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых труб изготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формы в соответствии с нормалями имеют высоту 30, 35 и 40 м при диаметре на выходе до 2000 мм и у основания — до 3200 мм. К фундаменту они крепятся фундаментными болтами (до 16 штук).

Частота колебаний дымовых труб в ветровом потоке совпадает с частотой их собственных колебаний. При определенных скоростях ветра трубы попадают в резонанс, что увеличивает амплитуды их ко лебаний и приводит к значительным динамическим напряжениям.

Нижнюю часть дымовых труб изнутри футеруют огнеупорным кирпичом. Высота футеровки зависит от температуры дымовых газов и обычно составляет не менее 10…15 м. Футеровка способствует затуханию колебаний стальных труб, поэтому ее нужно производить тщательно, с заполнением зазоров между ней и кожухом шлаком или инфузорной землей. При хорошо профутерованных по всей высоте трубах необходимость в расчалках отпадает; их следует ставить только на период монтажных работ.

Условия эксплуатации дымовых труб определяются возможной коррозией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печных труб или воспламенения сажи — перегревами до высоких температур. В настоящее время повсеместно вводятся в эксплуатацию теплостойкие железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, накапливающейся на стенках труб, их периодически продувают острым паром.

Агрессивные дымовые газы, например, образуются при сжигании топлив, содержащих серу (мазут, угли и т. д.). При этом сера, содержащаяся в топливе, окисляется до сернистого ангидрида и частично переходит в серный андигидрид, при соединении которого с водяным паром, содержащимся в отводимых газах, образуются пары серной кислоты, которые, конденсируясь на поверхности стен газоходов и футеровки вызывают коррозию материалов – разрушение цементного камня в кладке.

Сернокислотная коррозия вызывает дефекты, характеризующиеся следующими признаками:

— разрушением защитного слоя в плитах покрытия;

— оголением арматуры;

— коррозией арматуры;

— коррозией стен;

— появлением неплотностей в стенах (трещин) и местах примыкания газоходов к трубе;

— коррозией крышек во взрывных клапанах и смотровых люках с образованием сквозных отверстий;

— выпучиванием кладки с наклоном верха стен;

— обрушением плит перекрытия;

— разрушением уплотнений в температурных швах;

— обводнением подземных газоходов грунтовыми водами вследствие разрушения гидроизоляции.

В процессе эксплуатации труб установок промышленных предприятий и тепловых электростанций необходимо систематически наблюдать за состоянием газоходов и дымовых труб. При обследовании определяется прочность затяжки стяжных колец, наличие вертикальных и горизонтальных трещин, состояние молниеприемников и токоотводов, оголовка, металлоконструкций светофорных площадок и ходовой лестницы, состояние футеровки и кладки ствола трубы.

Дымоходы (борова) соединяют выход из конвекционной камеры с дымовой трубой.

Борова — это футерованные каналы для транспортирования отходящей из печей газовой печной среды до выбросных труб. Конструкции боровов типизированы, и они выбираются в зависимости от количества газовой печной среды, ее температуры и химического состава. При температуре отходящих газов до 500 °С борова футеруются глиняным кирпичом марки 75, а при более высоких температурах – шамотным кирпичом класса В или Б на шамотном растворе с несущей конструкцией из глиняного кирпича.

В них предусматривают люки-лазы для осмотра и чистки при ремонтах. Все каналы дымоходов снабжают системой паротушения.

Для регулирования тяги на дымоходах или в самом низу дымовой трубы устанавливают шиберы.

Шиберы — плоские заслонки, частично прикрывающие сечение тракта, по которому проходят дымовые газы, предназначенные для достаточно плотного отключения печей от тяговой установки, а также для достижения легкого и чувствительного регулирования количества газовой печной среды, выходящей из печи, и их давления. При пожаре шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу.

Шибер ставится при выходе отходящих газов из камеры печи и представляет собой чугунную, керамическую заслонку, опущенную в боров и подвешенную на тросе, перекинутом через блок с противовесом или непосредственно на барабан ручной или электрической лебедки. Шибера в боровах для зоны с температурой дымовых газов до 600 °С выполняются из чугуна. Для зоны с температурой выше 600 °С шибера для предотвращения коробления выполняются водоохлаждаемыми или керамическими.