Обзор зарубежного опыта: развитие и перспективные конструктивные решения футеровок бетонных дымовых труб

Лужков В. А., èíæ.

Южно-Уральский государственный университет

Конструктивные решения футеровок, используемые в конструкциях бетонных дымовых труб за рубежом, с течением времени претерпевали существенные изменения, связанные с повышением эффективности работы тепловых агрегатов и изменением требований к экологической безопасности сооружений дымовых труб.

Раньше температура дымовых газов была значительно выше, чем в настоящее время (около 230°С или выше), что значительно упрощало проектирование футеровок. Сейчас конструкция тепловых агрегатов такова, что энергия газов, изначально выбрасывавшаяся в атмосферу, используется для предварительного подогрева воздуха и воды. Кроме того, ужесточение требований по охране окружающей среды и строгий контроль за их соблюдением приводит к тому, что температура газов на входе в дымовую трубу, в среднем, не превышает 50°С. Зачастую эта температура ниже точки росы дымовых газов и поэтому футеровки труб работают в очень суровых условиях: дымовые газы водонасыщены, содержат кислоты (изредка, щелочи), а их стати- ческое давление превышает атмосферное.

В перспективе условия работы футеровки будут еще более ужесточаться, так как наличие избыточного давления в стволе трубы стало, скорее, правилом, чем исключением, а работа при температуре дымовых газов вблизи точки росы будет вызывать попеременное

увлажнение – высыхание футеровки.

Развитие типовых конструктивных решений футеровок. У первых бетонных дымовых труб кир-

пичная футеровка выполнялась только на часть высоты трубы и опиралась на фундамент трубы. Это связано с тем, что у первых бетонных труб стенка ствола имела значительную толщину для восприятия ветровых усилий и сейсмических нагрузок, поэтому и при отводе высоконагретых газов кирпичная футеровка была призвана снизить температурные усилия в бетонном стволе. Футеровка заканчивалась на той высоте, где для восприятия сейсмических и ветровых нагрузок было достаточно минимальной (по конструктивным соображениям) толщины бетонной стенки. Для химической стойкости бетона это не играло большой роли, так как температура газов была выше точки росы. Однако высокие температурные напряжения вызывали образование трещин там, где бетонная стенка трубы непосредственно контактировала с дымовыми газами.

Звеньевая кирпичная футеровка успешно решила проблему температурных напряжений. Бетонная оболочка трубы отливалась с консолями приблизительно через каждые 12 м. Кирпичная футеровка толщиной в 100 мм укладывалась на консоли, при этом оставлялся воздушный зазор около 50 мм. Часто затем этот зазор заполнялся вермикулитом или минеральной ватой. Зве-

ньевая футеровка успешно применялась до тех пор, пока не возникало избыточного давления внутри ствола дымовой трубы.

Однако в ходе технической модернизации тепловых агрегатов температура дымовых газов стала снижаться одновременно с повышением их скорости, и в стволах дымовых труб появилась вероятность возникновения избыточного давления дымовых газов. В этих условиях кирпичная звеньевая футеровка не могла предотвратить проникновение агрессивных газов к стволу трубы, где происходила их конденсация и коррозия основных несущих конструкций дымовой трубы. Поэтому из-за широкого спектра проблем, связанных с коррозией, звеньевые кирпичные футеровки сейчас фактически не применяются.

Следующим этапом совершенствования конструкций футеровок стали, так называемые, кирпичные футеровки “на относе”, которые опираются на фундамент дымовой трубы и возводятся на всю высоту трубы с проходным зазором между стволом и футеровкой. При этом все проемы и неплотности герметизируются, а специальными вентиляторами нагнетается воздух в кольцевой зазор для создания в нем избыточного давления не менее 250 Па по сравнению с давлением газов в стволе трубы. Этот способ применяется в течение последних 20 лет. Кроме того, в качестве футеровок “на относе” более 30 лет успешно используются теплоизолированные металлические газоотводящие стволы. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с кирпичными футеровками: более низкой стоимостью при использовании в высоких трубах и более высокой сейсмической стойкостью. В настоящее время независимые кирпичные футеровки и стальные газоотводящие стволы являются наиболее распространенными в дымовых трубах с температурой отводимых газов выше точки росы. Тип футеровки определяется по экономическим соображениям в зависимости от высоты трубы и внутреннего диаметра, хотя необходимо отметить актуальность проблем коррозионной стойкости и сейсмостойкости в обоих этих конструктивных реше-

íèÿõ.

Необходимость поиска внедрения новых конструктивных решений футеровок дымовых труб. ×àñ-

то для очистки газа используются мокрые скрубберы. В некоторых газоочистных системах с целью повышения температуры отводимых газов выше точки росы применяют байпасирование, т.е. в очищенные газы после скруббера подмешивается неочищенный горячий газ. Однако высокая стоимость этих операций или необходимость соблюдения экологических требований резко ограничивают использование таких приемов. Поэтому по мере продолжения увеличения эффективности утилизации тепловой энергии и совершенствова-

25 декабря 2001 г. на 82-м году жизни после тяжелой продолжительной болезни скончался Бенциан Яковлевич Директор, главный технолог по котлам ОАО “Фирма ОРГРЭС”. Он внес огромный вклад в освоение энергоблоков с прямоточными котлами, а также в становление и развитие ОРГРЭС, в выработку и осуществление техниче- ской политики освоения энергетических блоков.

Его отличали острый ум, обширные знания, высокая принципиальность, доброе товарищеское отношение к людям.

Б. Я. Директор в 1943 г., после окончания с отличием Московского энергетического института, поступил на работу в пусконаладочный отдел Бюро прямоточного котлостроения, затем работал на кафедре котельных установок в Московском энергетическом институте, в особом

конструкторском бюро МЭС, в бюро прямоточного котлостроения МоЦКТИ, был главным инженером проекта института Теплоэлектропроект.

С 1960 г. Бенциан Яковлевич работал в ОРГРЭС бригадным инженером котельного цеха, а с 1976 г. – главным специалистом по котлам. Он принимал непосредственное участие в пусконаладочных работах на энергообъектах, осуществлял координацию работ по совершенствова-

нию и внедрению прогрессивных пусковых схем и режимов, занимался разработкой техниче- ских требований к маневренности энергоблоков.

В последнее время Бенциан Яковлевич много внимания уделял разработке режимов и оборудования для обеспечения поддержания частоты в ЕЭС России.

В течение многих лет Б. Я. Директор был членом НТС Минэнерго и Минтяжмаша.

Он являлся одним из авторов настольной книги всех теплотехников “Эксплуатация прямоточ- ных котлов”.

За заслуги в области энергетики Б. Я. Директор был награжден правительственными и отраслевыми наградами.

Светлая память о Бенциане Яковлевиче Директоре навсегда сохранится в памяти его коллег и друзей.

РЕДАКЦИЯ

Зам. главного редактора Соловьева Т.И.

Ответственный секретарь Широкова М.И. Научный редактор Шишорина Г.Д.

Литературный редактор Евсеева В.Н. Секретарь редакции Васина С.А. Компьютерный набор Коновалова О.Ф.

Раздел “Энергохозяйство за рубежом”

Научные редакторы: Алексеев Б.А., Котлер В.Р.

АДРЕС РЕДАКЦИИ:

109280, Москва, ул. Ленинская слобода, 23

Internet: http://www.energy-journals.ru E-mail: tis@mail.magelan.ru