<<
>>

Конструкции тепловой изоляции дымовых труб

Дымовые трубы тепловых электростанций и промышленных предприятий являются сложными инженерными сооружениями, проектирование, строительство и эксплуатация которых требуют комплексного решения большого количества технических задач, в том числе задачи эффективной тепловой изоляции несущих кон­струкций [88].

В настоящее время на объектах энергетики и в промышленнос­ти строятся, реконструируются и находятся в эксплуатации дымо­вые трубы различного конструктивного исполнения, включая:

—дымовые трубы с наружной железобетонной оболочкой и внут­ренними стальными газоотводящими стволами высотой до 270 м;

— металлические трубы, свободно стоящие или в стальном несу­щем каркасе, высотой до 120 м.

Дымовые трубы работают в сложных условиях, сочетающих пе­репады температуры, давления, влажности, агрессивное химичес­кое воздействие дымовых газов, ветровые нагрузки и нагрузки от собственной массы.

В указанных конструкциях дымовых труб предусматривается тепловая изоляция, предназначенная для защиты несущих железо­бетонных и металлических конструкций труб от теплового и хими­ческого воздействия отходящих газов.

В конструкциях железобетонных труб с металлическими газоот­водящими стволами, в свободно стоящих металлических трубах и трубах в металлическом каркасе теплоизоляционный слой преду­сматривается по наружной поверхности металлических стволов.

Тепловая изоляция металлических стволов является весьма от­ветственным элементом конструкции дымовой трубы, снижающим тепловые потери через стенки трубы, предотвращающим выпаде­ние конденсата из отходящих газов на внутренней поверхности металлических стволов и ограничивающим развитие коррозионных процессов при воздействии химически агрессивных веществ на внутреннюю поверхность металлического ствола.

Так, по СП 13-101 -99 тепловая изоляция оголовка железобетон- ных дымовых труб сгазоотводяЩими стволами из металла снижает скорость коррозии металла в 4—6 раз в сравнении с неизолирован­ными оголовками.

Принципиальные технические решения и проекты тепловой изоляции дымовых труб для Костромской ТЭЦ, Астраханского ГПЗ, Карагандинского МК, Норильского НХК, Кишиневской ТЭЦ, ТЭЦ-11, ТЭЦ-23, ТЭЦ-25 Мосэнерго, Северной ТЭЦ Мос­энерго, объектов в Индии, Иране, Ираке и других разработаны ин­ститутом «Теплопроскт» в 1975—1995 годах. В 1999—2000 годах институтом разработаны проекты реконструкции дымовых труб с газоотводящими металлическими стволами, включая проекты ре­конструкции тепловой изоляции для Костромской ТЭЦ и Астрахан­ского ГПЗ.

Расчет требуемой толщины тепловой изоляции производится по заданной температуре на внутренней поверхности газоотводящего ствола, которая определяется исходя из необходимости предотвра­щения выпадения конденсата серной кислоты, разрушающей метал­лический ствол. При этом с учетом режима эксплуатации трубы задается допустимый перепад температур между стенкой и газами, минимальное значение которого в практике проектирования состав­ляет до 1,5 *С.

Расчет выполняется по формулам теплопередачи и теплового баланса с учетом конвективной, кондуктивной и радиационной составляющих теплообмена между дымовыми газами, элементами конструкции трубы и окружающим воздухом.

Термическое сопротивление теплоизоляционной конструкции зависит от толщины и теплопроводности применяемого теплоизо­ляционного материала.

Теплопроводность теплоизоляционного материала определяется с учетом температуры изолируемой поверх­ности и температуры поверхности изоляции.

Толщина теплоизоляционного слоя, рассчитанная из условия обеспечения перепада температур «газ — стенка» в пределах 1,5—2 ’С, для большинства газоотводящих стволов дымовых труб тепловых электростанций при использЪвании традиционных теплоизоляци­онных материалов составляет 180—200 мм.

При температуре отходящих газов выше 300 *С для обеспечения заданной температуры внутри железобетонного ствола требуемая толщина теплоизоляционного слоя может достигать 300 мм.

Институтом «Теплопроект» (сегодня АО «Теплопроскт») разра­ботаны многослойные консгрукции тепловой изоляции металличес­ких стволов дымовых труб. Конструкция включает теплоизоляци­онный слой, защитное покрытие и узлы системы крепления тепло­изоляционного слоя на приварных элементах — скобах и штырях с уплотнением металлическими бандажами и струнами.

Металлический ствол дымовой трубы монтируется из отдельных царг методом подращивания, при этом царги должны быть изолиро­ваны на монтажной площадке до их установки в рабочее положение.

Это обстоятельство обусловливает повышенные требования к на­дежности конструкции крепления тепловой изоляции, обеспечива­ющей плотное прилегание теплоизоляционного и покровного сло­ев к изолируемой поверхности. Конструкция тепловой изоляции должна выдерживать механические нагрузки и атмосферные воздей­ствия при перемещении изолированных царг от места монтажа изо­ляции к месту их установки в рабочее положение и при монтаже готовых царг.

С учетом технологии монтажа труб важным является гребование пожаробезопасности теплоизоляционных конструкций и использо­ванных в них материалов. Материалы тепловой изоляции не долж­ны воспламеняться при возможном попадании искр при проведе­нии сварочных работ, не должны поддерживать горение и распро­странять пламя в случае возникновения пожара.

Стыки царг изолируются после их установки в рабочее положе­ние и сварки, при этом должна быть обеспечена сплошность теп­лоизоляционного и покровного слоев царг и зоны сварного шва. Для этой цели предусматриваются специальные приварные элементы для крепления тепловой изоляции и покрытия.

Защитное покрытие тепловой изоляции предназначено для пред­охранения теплоизоляционного слоя от выветривания и разруше­ния при воздействии аэродинамических нагрузок, возникающих в межгрубном пространстве при естественной или принудительной вентиляции.

С учетом номенклатуры выпускаемых промышленностью теп­лоизоляционных минераловатных матов и плит, максимальная тол­щина которых составляет 80—100 мм, конструкции тепловой изо­ляции газоотводящих металлических стволов выполняются, как правило, трехслойными.

К поверхности царг крепление теплоизоляционного материала в обкладках из металлической сетки, стеклоткани или без обкладок осуществляется штырями из проволоки толщиной 5 мм, устанав­ливаемыми в приварные скобы с шагом 500 х 500 мм по горизонта­ли и вертикали.

Между вторым и третьим слоями в зависимости от применяемого материала теплоизоляционного слоя устанавливается металличес­кая сетка, плотно прижимающая их к поверхности изоляции.

По наружной поверхности теплоизоляционного слоя устанавли­вается защитное покрытие из стеклоткани, которое прижимается металлической сеткой. Предусматривается окраска защитного по­крытия масляной краской.

В местах обслуживающих площадок и на смотровых люках устраивается съемная изоляция матрацами, как правило, из матов минераловатных прошивных безобкладочных на пришитой с одной стороны стеклоткани и металлической сетке. Матрацы изготавли­ваются, как правило, двухслойными.

Для тепловой изоляции коробов нижних царг, выступающих за пределы железобетонной трубы, предусматривается защитное по­крытие из алюминиевого листа толщиной 1 мм с окраской внутрен­ней поверхности листа лаком БТ-577. Покрытие крепится болтами, приваренными к ребрам жесткости, и самонарезающими винтами.

На верхней царге, выступающей за пределы железобетонного ствола, ввиду особо жестких условий эксплуатации по тепловой изоляции устанавливается защитный кожух из нержавеющей стали толщиной 2 мм.

Теплоизоляционные материалы, применяемые для тепловой изоляции газоотводящих металлических стволов, должны отвечать следующим требованиям: обладать низкой теплопроводностью, необходимой темпсратуростойкостью, формостабильностью, быть нетоксичными, стойкими к агрессивному воздействию окружающей среды, сохранять свои физико-механические и теплофизические характеристики в течение всего срока эксплуатации, отвечать тре­бованиям пожарной безопасности, не оказывать коррозионного воздействия на металлоконструкции.

До последнего времени в конструкциях тепловой изоляции га­зоотводящих металлических стволов железобетонных дымовых труб традиционно использовались плиты минераловатные на синтети­ческом связующем марки 125 по ГОСТ 9573-96 или маты минера­ловатные прошивные марки 100 и 125 по ГОСТ 21880-94.

В настоящее время перечень теплоизоляционных материалов, потенциально пригодных для использования в конструкциях теп­ловой изоляции металлических стволов дымовых труб, может быть расширен следующими материалами.

Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем по ТУ 5762-010-040011485-96 марок 100,125,150 изго­тавливаются ЗАО «Минеральная Вата» из ваты вида ВМТ из рас­плава горных пород, имеющей показатель водостойкости pH до температуры 450 или 700 #С.

Маты базальтовые прошивные энергетические (МБПЭ) (ТУ 5761 - 001-00126238-00) в обкладках с одной, двух или всех сторон и без­обкладочные изготавливаются из базальтовой сверхтонкой ваты энергетической с диаметром волокна не более 3,9 мкм и имеют ту же температуру применения. В качестве обкладок для обоих видов матов применяются металлическая сетка, стеклоткань или кремне­земная ткань, базальтовая сетка, нетканый материал из стеклово­локна. Рекомендуется применять маты марок 100 и 125.

Техническими условиями предусмотрен выпуск матов длиной от 2000до 6000 мм, шириной 500 и 1000 мм, толщиной от40до 120 мм с интервалом 10 мм.

Физико-механические и теплофизические характеристики теп­лоизоляционных изделий, потенциально пригодных для использо­вания в конструкциях тепловой изоляции металлических газоотво­дящих стволов дымовых труб, приведены в табл. 4.2.6.

Анализ данных табл. 4.2.6 показывает, что новые материалы имеют существенно более низкую теплопроводность, чем традицион­но применяемые плиты по ГОСТ9573—96 и маты по ГОСТ 21880-94. Применение этих материалов, при прочих равных условиях, позво­ляет снизить требуемую толщину теплоизоляционного слоя, а вы­сокий модуль кислотности позволяет прогнозировать их более вы­сокую долговечность в эксплуатации.

Следует обратить внимание проектирующих организаций на то, что применение новых теплоизоляционных материалов в конструк­циях тепловой изоляции таких ответственных объектов, какими являются высотные дымовые трубы, гребуеттщательного анализа и обоснования.

При применении новых видов уплотняющихся волокнистых теплоизоляционных материалов следует учитывать их деформатив- ные характеристики, а именно сжимаемость и упругость по ГОСТ 17177, а также коэффициент монтажного уплотнения в конструк­ции. Коэффициент монтажного уплотнения зависит от деформатив- ных характеристик материала и от конструкции крепления и может варьироваться в диапазоне от 1,2 до 4.



Защитные покрытия выполняю!' важные функции в конструк­циях промышленной тепловой изоляции, повышая их долговеч­ность и эксплуатационную надежность.

Применение стеклоткани в качестве защитного покрытия отве­чает необходимым требованиям по пожаробезопасности и индуст­риал ьност и в монтаже. Конструкции с применением стеклоткани при-качествен ном выполнении монтажных работ прошли многолет­нюю проверку в эксплуатации и хорошо себя зарекомендовали.

Вместе с тем в последние годы появилась тенденция к примене­нию взамен стеклоткани рулонных стеклопластиков РСТ по ТУ 6- 48-87—92.

Эти изделия представляют собой гибкий листовой материал, из­готавливаемый из стекловолокнистых нетканых материалов и тканей с поверхностной плотностью от 100 до 850 г/м2 и полимерного связу­ющего с добавками. В качестве пропиточного состава используются карбамидоформальдегидные смолы с модификаторами, фенол офор- мальдегидные смолы, лаки бакелитовые, лаки кремнийорганические и другие составы. По ТУ 6-48-87-92 эти изделия относятся к группе трудногорючих и горючих материалов в зависимости от вида пропит­ки. Поэтому применение этих материалов в конструкциях тепловой изоляции газоотводящих металлических стволов дымовых труб тре­бует специального обоснования на основе результатов испытания конструкции на распространение пламени по высоте в условиях экс­плуатации. Следует отметить, что опасность возгорания материалов покрытия сущест вует при проведении сварочных работ во время мон­тажа теплоизолирован ныхцарг. Кроме того, применение РСТ требует разработки специальных опорных элементов для закрепление покры­тия из стеклопластика в конструкции.

Применение новых, нетрадиционных для энергетики теплоизо­ляционных и защитно-покровных материалов открывает новые возможности в части совершенствования теплоизоляционных кон­струкций для дымовых труб.

Так, зарубежный опыт показывает, что эффективным материа­лом для тепловой изоляции дымовых труб является пеностекло, производимое фирмой «Pittsburgh Coming» под фирменным знаком «Foamglas». Пеностекло фирмы «Pittsburgh Coming» характеризуется закрытой пористостью, предельно низким водопоглощением, ко­эффициентом теплопроводности 0,038—0,04 Вт/(м • К), предельной температурой применения до 485 °С, имеет высокие прочностные показатели, плотность 120—150 кг/м3, не требует уплотнения при монтаже. Изделия «Foamglas* относятся к группе негорючих (НГ) материалов по ГОСТ 30244 и не выделяют в процессе эксплуатации токсичных веществ. Зарубежный опыт показывает, что на основе этих изделий могут быть разработаны теплоизоляционные конст­рукции для газоотводящих стволов дымовых труб и газоходов с улуч­шенными эксплуатационными характеристиками.

В качестве альтернативных вариантов защитных покрытий теп­ловой изоляции металлических стволов дымовых труб могут быть рассмотрены прошивные и иглопробивные изделия на основе хол­стов из стеклянных волокон с гидрофобизирующей пропиткой.

Применение современных эффективных теплоизоляционных и защитно-покровных материалов, повышение качества монтажа теп­лоизоляционных конструкций, систематический контроль и свое­временный ремонт тепловой изоляции способствуют существенно­му повышению долговечности и эксплуатационной надежности дымовых труб с газоотводящими стволами из металла.

<< | >>
Источник: Бобров ЮЛ, Овчаренко Е Г, Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю.. Теплоизоляционные материалы и конструкции: Учебник для средних профессионально-технических учебных заведений. 2003

Еще по теме Конструкции тепловой изоляции дымовых труб:

  1. Расчет конструкций промышленной тепловой изоляции
  2. Конструкции тепловой изоляции резервуаров
  3. Конструкции тепловой изоляции трубопроводов
  4. Конструкции тепловой изоляции технологических аппаратов
  5. Конструкции тепловой изоляции в строительстве
  6. Технические требования к теплоизоляционным материалам в конструкциях тепловой изоляции промышленного оборудования
  7. Конструкции тепловой изоляции стен при малоэтажном и коттеджном деревянном строительстве
  8. Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования с целью обеспечения заданной температуры на поверхности изоляции
  9. Тепловая изоляция с целью обеспечения заданной плотности теплового потока с поверхности изолированного объекта
  10. Утепление дымовых труб