МК_Справочник_том_2

ГЛАВА 18

ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ

18.1. ÎБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стальные дымовые трубы – высотные сооружения многих промышленных предприятий и объектов энергетики городского хозяйства – возводятся обычно на ограниченных территориях. В связи с этим дымовые трубы, как правило, проектируются свободно стоящими. Дымовые трубы предназначены для отвода в верхние слои атмосферы слабо агрессивных и сухих газов, исключающих возникновение конденсата, приводящего к ускоренной коррозии. Температура отводимых газов колеблется от 50° äî 600°. Трубы могут быть футерованные и нефутерованные, с гасителями колебаний и без них, с наружной теплоизоляцией и без теплоизоляции, что должно устанавливаться технологическим заданием на проектирование.

Материалом для труб является листовая сталь марки Ст3пс, Ст3сп(С245), а для условий северной климатической зоны – 09Г2С (С345). Высота стальных свободно стоящих труб на практике обычно ограничивается 100 м, в исключительных случа- ях достигает 120 м. Наиболее распространенная высота свободно стоящих дымовых труб, в частности – труб котельных, колеблется от 30 до 60 м при диаметрах от 1 до 4 м. При малых диаметрах и больших высотах стальные трубы рекомендуется проектировать на оттяжках. Свободно стоящие дымовые трубы высотой более 120 м выполняются, как правило, железобетонными, внутри них при необходимости размещаются один или несколько стальных газоотводящих стволов. В данной главе рассматриваются только свободно стоящие дымовые трубы.

18.2. ÑХЕМЫ ДЫМОВЫХ ТРУБ

Наиболее распространенным решением, является труба цилиндрической формы по всей высоте или цилиндрический ствол в сочетании с конической нижней ча- стью (рис.18.1). Трубы конической формы по всей высоте проектировать нецелесообразно по условиям изготовления и монтажа. Схема дымовой трубы устанавливается в зависимости от соотношения диаметра и высоты, которые определяются в технологическом задании на проектирование. Рекомендуемые соотношения диа-

491

Коническая часть трубы укрупняется из отдельных листов и лишь в редких слу- чаях возможен ее монтаж из отдельных секций габаритных размеров по ширине и длине, ограниченных образующими конуса. В связи с этим при соответствующем технико-экономическом обосновании рекомендуется проектировать цилиндриче- ские трубы.

Узел соединения цилиндрической и конической частей трубы работает в сложном напряженном состоянии. Предпочтительным является наиболее простое решение узла, аналогичное стыкам секций цилиндрической части, – сварка цилиндрической и конической частей встык (рис.18.3à). По результатам расчетов в ряде случаев наличие краевого эффекта приводит к необходимости некоторого утолщения участков стенки как цилиндрической, так и конической части. Как показал опыт эксплуатации дымовых труб, усложнение узла сопряжения конической и цилиндрической частей введением усиливающих ребер и прокладки (рис.18.3á,â,ã) не оправдало себя и не может быть рекомендовано.

Рис.18.3. Типы соединения цилиндрической и конической частей трубы

à– сварка встык; á – сварка через фланец; â – соединение с помощью вставки заводского изготовления; ã – сварка встык с усилением места перелома вертикальными ребрами

Конструкция соединения свободно стоящей трубы с фундаментом должна исключать возможность дополнительного отклонения трубы от вертикали под воздействием ветровой нагрузки, т.к. увеличение амплитуды колебаний снижает надежность эксплуатации. Трубы на фундаменте закрепляются анкерными болтами, геометрия расположения которых должна быть обеспечена в натуре с минимальными допусками. Расстояние между анкерными болтами по дуге окружности должно приниматься ориентировочно в интервале от 15° äî 30° в зависимости от диаметра трубы в основании и района строительства. Возможны различные типы соединений, диктуемые в основном диаметром трубы на нулевой отметке и вели- чиной отрывающего усилия (рис.18.4). Наиболее распространенным типом соединения является симметричное относительно стенки расположение анкерных болтов, закрепляемых на опорной плите (рис.18.4à,á). Для опорной плиты во избежание возможного расслоения металла рекомендуется использовать листовую сталь толщиной до 40 мм. В большинстве случаев появляется необходимость приварки коротких вертикальных ребер, располагаемых вблизи анкерных болтов. Такой тип соединения (рис.18.5) применяется в случае отсутствия агрессивной среды и для диаметров труб, позволяющих организовать в нижней части вход внутрь для периодического осмотра анкерных болтов.

493

При негабаритном диаметре трубы на нулевой отметке приварка стенки трубы к опорной плите и приварка ребер выполняется на монтаже и сопровождается повышенным контролем качества сварки. Опорная плита состоит в этом случае из отдельных сегментов, свариваемых между собой, если анкерные болты располагаются несимметрично относительно стенки трубы. При симметричном расположении болтов отдельные элементы опорной плиты допускается не сваривать между собой.

При невозможности расположения анкерных болтов внутри трубы закрепление трубы к фундаменту осуществляют анкерными болтами, располагаемыми только снаружи (рис.18.6, 18.7). В связи с несимметрией анкерных болтов относительно стенки трубы в закреплении возникает дополнительный изгибающий момент. Вертикальные ребра в этом случае, кроме усиления опорной плиты, обеспечивают передачу горизонтальных составляющих от момента на наружное кольцо и опорную плиту. В узле закрепления по рис.18.4ã, являющимся вариантом узла по рис.18.4á, передача осевых усилий с трубы на опорную плиту осуществляется с помощью фланговых, а не лобовых швов, что повышает надежность работы узла (рис.18.7). В этом случае анкерные болты располагаются вне контура опорной плиты и закрепляются на горизонтальном кольце с соответствующей системой вертикальных ребер.

494

18.4. ÄОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБ

Свободно стоящие нефутерованные трубы относятся к высотным сооружениям, в которых наиболее вероятно возникновение резонансных колебаний. Для устранения резонанса либо изменяют параметры трубы, либо применяют специальные устройства, что более эффективно. В отдельных случаях, когда резонансные явления возникают при малых скоростях ветра, возможно проектирование трубы без гасителей колебаний на усилия, возникающие при резонансе. В последнее время наибольшее распространение получили гасители колебаний (интерцептеры), представляющие собой три спирали, приваренные к верхней трети трубы. Шаг каждой спирали равен 3–5 диаметрам верхней части трубы. Ширина полосы 1/8–1/12 верхнего диаметра трубы, толщина 2–3 мм. Для снижения трудоемкости спираль изготавливают из отдельных пластин, не стыкуемых между собой. Спираль приваривается прерывистыми швами минимальной толщины.

496

вину диаметра трубы, допускается непосредственная врезка газохода в трубу с соответствующим усилением места врезки, один из возможных вариантов которой показан на рис.18.11. Для врезки крупных газоходов целесообразно в местах примыкания переходить с цилиндрической формы газохода на прямоугольную с большим размером по высоте и соответствующим усилением, включающим дополнительно два горизонтальных кольца (выше и ниже отверстия) и вертикальные ребра. При необходимости нескольких газоходов большого диаметра примыкание их к трубе должно осуществляться в разных уровнях. В целях предотвращения опасного перегрева оболочки трубы при температуре отводимых газов более 350°С выполняется футеровка из специального огнеупорного кирпича. Футеровка опирается на горизонтальные кольца, привариваемые внутри трубы с шагом 3–4 м. Толщина колец определяется расчетом.

1

Рис.18.11. Деталь примыкания газохода к трубе

В тех случаях, когда в составе отводимых газов содержится сера и другие вредные примеси, способствующие образованию конденсата, содержащего кислоту и вызывающего усиленную коррозию металла, на наружной поверхности трубы устраивается теплоизоляция. Теплоизоляция выполняется обычно из минераловатных плит, закрепляемых на специально приваренных к трубе штырях, в качестве водоизоляционной защиты применяются листы алюминия либо оцинкованной стали. Интерцептеры усложняют закрепление теплоизоляции, приводя к более сложным решениям.

18.5. ÓКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ

При проектировании свободно стоящих труб следует выполнять как статиче- ский, так и динамический расчеты. Расчеты, как правило, производятся на ЭВМ. Для нефутерованных труб в зависимости от полученной величины периода собственных колебаний устанавливается возможность попадания ее в резонанс. Наиболее вероятной зоной попадания трубы в ветровой резонанс является скорость ветра от 5 до 25 м/сек. Этот интервал скоростей ветра установлен на основании опыта эксплуатации труб и экспериментальных исследований. При попадании трубы в резонанс и установке в связи с этим интерцептеров необходимо определять ветровую нагрузку на этом участке трубы с учетом увеличения диаметра трубы на две ширины интерцептера и с применением аэродинамического коэффициента ñ = 1,1.

497

498