Дымовые трубы – это конструктивно сложный и важный элемент основных сооружений теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), тепловых электростанций (ТЭС), нефтехимических, металлургических, газоперерабатывающих и других промышленных предприятий.
! Основной функцией дымовых труб является отвод дымовых газов и их рассеивание в атмосфере.
При этом, техническое состояние дымовых труб непосредственно влияет на надежность и экономичность работы предприятий, а выход из строя дымовой трубы приводит к остановке технологических производств, а также к существенным финансовым затратам предприятия.
Дымовые трубы большой высоты, как и другие высотные сооружения, находятся под непрерывным действием высокотемпературных агрессивных газовых потоков и внешних природных факторов, снижающих расчётный срок службы дымовых труб.
Среди причин, вызывающих накопление дефектов и снижение несущей способности конструкций, кроме естественного старения качества строительного материала, наиболее важными являются много- и малоцикловая усталость, хрупкое разрушение и ползучесть. Надежность работы любой производственной системы определяется совокупностью надежности составляющих звеньев технологического процесса. Для увеличения надежности сложных и опасных производств применяют хорошо известные методы, такие как дублирование, резервирование наиболее ответственных звеньев производственного процесса, плановые, предупредительные и капитальные ремонты.
Дымовые и вентиляционные трубы промышленных предприятий – электростанций, металлургических, нефтехимических, газоперерабатывающих и других заводов – являются конечным звеном технологических процессов, и вывод их из эксплуатации, как правило, приводит к остановке всего технологического процесса.
Эксплуатация дымовой трубы невозможна, если:
1) труба засорена;
2) в трубе образуется большое количество конденсата;
3) на дымоходной трубе образовались трещины;
4) происходит задувание дымохода;
5) одна из составляющей частей дымохода работает неправильно
В процессе технического диагностирования промышленных дымовых труб важно понимать причины возникновения тех или иных дефектов. Необходимо знать и учитывать материалы, из которых изготовлен объект: их свойства, особенности работы в различных условиях, а также саму технологию строительства дымовой трубы, что позволяет изначально с большей вероятностью определить те элементы конструкции, которые наиболее подвержены образованию дефектов.
Первые дымовые трубы строились из кирпича. Кирпич долгое время и оставался главным материалом дымовой трубы. Множество таких сооружений и по сей день находится в эксплуатации. В основном они принадлежат предприятиям тепловых сетей и котельным различных заводов. Недостатки кирпича стали очевидны с ростом высоты строящихся труб. Стало ясно, что прочностные пределы кирпича не удовлетворяют новым требования, он недостаточно хорошо работает на сжатие.
В двадцатые годы прошлого века на смену кирпичу пришел бетон. Но кирпич не утратил актуальности. В нашей стране свидетельством этому является массовое возведение относительно невысоких промышленных кирпичных труб в пятидесятых – восьмидесятых годах прошлого века, которые мы до сих пор можем наблюдать на огромном количестве предприятий.
Альтернативой кирпичным и железобетонным трубам служат трубы металлические. Стальной дымовой ствол устанавливается на металлическую опорную плиту, лежащую на бетонном основании и крепящуюся к нему анкерными болтами. Подвод дымовых газов от котлов к трубе осуществляется с помощью газоходов, которые выполняются из листовой стали и теплоизолируются для снижения тепловых потерь и предотвращения образования конденсата.
В контексте дымовых труб стальные конструкции, особенно из нержавеющей стали, — это не просто альтернатива, а современный и доминирующий в многих областях стандарт.
Давайте подробно разберем, почему стальные дымовые трубы вытеснили традиционные кирпичные и железобетонные в большинстве новых проектов.
1. Агрессивная среда дымовых газов
Конденсат: Самая большая проблема для дымоходов. При охлаждении дымовых газов в них образуется влага, которая смешивается с продуктами сгорания (оксиды серы, азота, хлора), превращаясь в кислотный раствор (например, серную, соляную кислоту). Кирпич и железобетон разрушаются под воздействием кислот. Железобетон теряет прочность, а арматура внутри ржавеет и разрывает его.
Нержавеющая сталь (особенно марки AISI 316, 321, 304) обладает высокой кислотостойкостью и успешно противостоит коррозии в таких условиях.
2. Вес и сложность монтажа
Кирпичная/железобетонная труба очень тяжелая, требует возведения мощного фундамента. Монтаж сложный, длительный и дорогой.
Стальная дымовая труба: Легкая, может монтироваться на крыше, на несущих стенах здания или на легком отдельном фундаменте. Монтаж быстрый, часто модульный (труба собирается из готовых секций).
3. Стойкость к температурным перепадам
Сталь, в отличие от бетона, хорошо переносит циклические нагревы и охлаждения без образования трещин.
4. Устойчивость к вибрации и ветровым нагрузкам
Стальные трубы, будучи цельными сварными конструкциями, более устойчивы к резонансным вибрациям и порывам ветра.
Дымоходы типа "сэндвич" действительно широко и часто применяются для промышленных объектов. Главная причина - высокая пожарная безопасность. Конструкция "сэндвич" (две металлические трубы, между которыми негорючий утеплитель — базальтовая вата) предотвращает перегрев конструкций здания и окружающих материалов, сводя к минимуму риск возгорания.
+ Энергоэффективность и сохранение тяги. Утеплитель минимизирует теплопотери дымовых газов. Это предотвращает их быстрое охлаждение и образование конденсата, а также поддерживает стабильную высокую температуру и, как следствие, хорошую тягу на всей протяженности дымохода.
+ Устойчивость к агрессивным средам. Внутренняя труба изготавливается из высоколегированных сталей (например, нержавеющая сталь марки AISI 304, 321, 316, 310), которые устойчивы к коррозии.
+ Простота и скорость монтажа. Модульная конструкция дымоходов позволяет быстро собрать дымоход любой высоты и конфигурации, что критически важно при сжатых сроках на промышленных объектах.
+ Долговечность и ремонтопригодность. Качественные "сэндвич" трубы служат десятилетиями. При повреждении одного участка его можно заменить, не меняя всю систему.
Конкретные промышленные объекты и применения.
Дымоходы "сэндвич" используются везде, где есть необходимость отвода продуктов сгорания от теплогенерирующего оборудования.
Котельные и ТЭЦ (промышленные и коммунальные) для отвода дымовых газов от водогрейных и паровых котлов, работающих на газе, дизельном топливе, мазуте. Обеспечивают безопасный проход через кровлю и перекрытия.
Производственные цеха и заводы
Нефтехимическая промышленность.
Деревообрабатывающая промышленность
Сельское хозяйство (отопление животноводческих и птицеводческих комплексов, теплиц с помощью мощных теплогенераторов).
Больше информации об объектах применения дымовых труб в разделе Объекты
Важные нюансы для промышленного применения дымовых труб.
1. Толщина утеплителя и стали. Для промышленных объектов используются "сэндвич" трубы с увеличенной толщиной внутреннего слоя нержавеющей стали (до 1 мм) и слоя базальтовой ваты (до 100 мм и более), чтобы выдерживать высокие температуры и агрессивную среду.
2. Диаметр и высота дымовой трубы. Диаметр подбирается строго по расчету, исходя из мощности оборудования и обеспечения необходимой тяги. Высота дымохода должна соответствовать санитарным нормам и обеспечивать рассеивание вредных веществ.
3. Проектирование и монтаж. Монтаж промышленного дымохода должен выполняться строго по проекту, с учетом ветровых нагрузок, необходимости установки молниезащиты, ревизий, искрогасителей (для твердотопливного оборудования) и конденсатосборников.
Дымоходы типа "сэндвич" — это универсальное, безопасное и экономически выгодное решение для большинства промышленных объектов, где требуется эффективный и надежный отвод продуктов сгорания. Их характеристики идеально соответствуют жестким требованиям промышленной эксплуатации.
Таким образом, для подавляющего большинства современных систем отопления и вентиляции стальные дымовые трубы являются не просто альтернативой, а основным, технологически продвинутым и наиболее практичным выбором. Кирпичные и железобетонные трубы остаются в сфере исторических зданий, очень крупных промышленных объектов (где их массивность оправдана) или в качестве внешнего короба-оболочки, внутри которого проходят несколько стальных газоходов.
На объектах, требующих применение более крупных и высоких дымовых труб, часто применяют трубы, закрепленные в несущем портале, который является решетчатой фермой. Возведение металлических труб проще технологически, их проще ремонтировать. Для подъема металлических колец используют тяжелые краны. Из-за дороговизны этих машин строители стали использовать и другой способ монтажа. На всю высоту трубы строится решетчатая легко сборная ферма, а уже внутри нее монтируют дымовую трубу из металлических колец. Ее наращивают или сверху (секции поднимаются вверх лебедками), или снизу, тогда построенная часть поднимается на домкратах.
Необходимо заранее продумать, какой дымоход подойдет к выбранному теплогенератору и «впишется» в бюджет, отведенный на обустройство системы отопления. Экономия на проектировании промышленной дымовой трубы — это классический пример «ложной экономии», которая в лучшем случае приводит к постоянным проблемам и дополнительным затратам, а в худшем — к катастрофическим последствиям.