Coș de fum, calcul.

Atunci când construiți un cuptor, în mod ideal, s-ar dori să aibă un astfel de design care să ofere automat cât de mult aer este necesar pentru ardere. La prima vedere, acest lucru se poate face șemineu. Într-adevăr, cu cât arde lemnul de foc mai intens, cu atât ar trebui să fie mai multe gaze de ardere fierbinți, cu atât ar trebui să fie mai mare forța (modelul cu carburator). Dar nu este. Tirajul nu depinde deloc de cantitatea de gaze arse calde generate. Tirajul este căderea de presiune în conductă de la capul conductei la focar. Este determinată de înălțimea țevii și de temperatura gazelor de ardere sau, mai degrabă, de densitatea acestora.

Impingerea este determinată de formula:

F \u003d A (p în - p d) h

unde F este împingerea, A este coeficientul, p in este densitatea aerului exterior, p d este densitatea gazelor de ardere, h este înălțimea țevii

Densitatea gazelor arse se calculează cu formula:

p d \u003d p în (273 + t in) / (273 + t d)

unde t in și t d - temperatura în grade Celsius a aerului atmosferic exterior din exteriorul conductei și gazele de ardere din conductă.

Viteza gazelor de ardere în conductă (debitul volumic, adică capacitatea de aspirație a conductei) G nu depinde deloc de înălțimea țevii și este determinată de diferența de temperatură dintre gazele de ardere și aerul exterior, precum și de aria secțiunii transversale a coșului de fum. De aici rezultă o serie de concluzii practice.

În primul rând, cosurile de fum sunt facute inalte deloc pentru a creste debitul de aer prin focar, ci doar pentru a mari tirajul (adica caderea de presiune in teava). Acest lucru este foarte important pentru a preveni răsturnarea tirajului (fumul cuptorului) în cazul presiunii vântului (valoarea de forță trebuie să depășească întotdeauna presiunea posibilă a vântului).

În al doilea rând, este convenabil să reglați fluxul de aer cu ajutorul dispozitivelor care schimbă zona secțiunii libere a țevii, adică cu ajutorul supapelor. Odată cu o creștere a secțiunii transversale a canalului coșului, de exemplu, cu un factor de doi, ne putem aștepta la o creștere de aproximativ două ori a fluxului de aer volumetric prin focar.

Să facem simplu și bun exemplu. Avem două cuptoare identice. Le combinăm într-una singură. Obținem o sobă de dimensiuni duble, cu o cantitate dublă de lemn care arde, cu dublul debitului de aer și cu suprafața în secțiune transversală a țevii. Sau (care este același lucru), dacă din ce în ce mai multe lemne de foc se aprind în focar, atunci este necesar să deschideți supapele de pe țeavă din ce în ce mai mult.

În al treilea rând Dacă soba arde în mod normal în starea de echilibru și, în plus, lăsăm un curent de aer rece în focar pe lângă lemnul care arde în coș, atunci gazele de ardere se vor răci imediat și fluxul de aer prin sobă va scădea. În același timp, lemnul de foc va începe să se estompeze. Adică nu pare să afectăm direct lemnul de foc și să direcționăm fluxul suplimentar pe lângă lemn de foc, dar se dovedește că conducta poate trece mai puține gaze de ardere decât înainte, când acest flux suplimentar de aer era absent. Conducta în sine va reduce fluxul de aer către lemnul de foc care a fost anterior și, în plus, nu va lăsa să intre un flux suplimentar de aer rece. Cu alte cuvinte, coșul de fum va fi blocat.

De aceea, aerul rece se scurge prin fantele din coșurile de fum, fluxurile excesive de aer în focar și, într-adevăr, orice pierdere de căldură în coș care duce la scăderea temperaturii gazelor de ardere sunt atât de dăunătoare.

Al patrulea, cu cât coeficientul de rezistență gazodinamică al coșului de fum este mai mare, cu atât debitul de aer este mai mic. Adică, este de dorit ca pereții coșului de fum să fie cât mai netezi, fără turbulențe și fără întoarceri.

a cincea, cu cât temperatura gazelor de ardere este mai scăzută, cu atât debitul de aer se modifică mai brusc odată cu fluctuațiile de temperatură a gazelor de ardere, ceea ce explică situația de instabilitate a conductei la aprinderea cuptorului.

La al şaselea, la temperaturi mari debitul gazelor arse este independent de temperatura gazelor arse. Adică, cu o încălzire puternică a cuptorului, debitul de aer încetează să crească și începe să depindă numai de secțiunea transversală a țevii.

Problemele de instabilitate apar nu numai atunci când se analizează caracteristicile termice ale unei conducte, ci și când se ia în considerare dinamica fluxurilor de gaz într-o conductă. Într-adevăr, coșul de fum este un puț umplut cu gaze de ardere ușoare. Dacă acest gaz de ardere ușor nu crește foarte repede, atunci există posibilitatea ca aerul greu exterior să se cufunde pur și simplu în gazul ușor și să creeze un flux descendent în țeavă. Această situație este mai ales probabilă atunci când pereții coșului sunt reci, adică în timpul aprinderii cuptorului.

Orez. 1. Schema mișcării gazelor într-un coș rece: 1 - focar; 2 - alimentare cu aer prin suflante; 3-cos de fum; 4 - supapă; 5 - dinte de horn; 6-gaze de ardere; 7-efectuarea aerului rece; 8 - fluxul de aer care provoacă răsturnarea forței.

a) conductă verticală netedă deschisă
b) o țeavă cu supapă și dinte
c) conductă cu robinet superior

Săgețile solide arată direcțiile de mișcare ale gazelor de ardere ușoare fierbinți. Săgețile întrerupte arată direcțiile fluxurilor în jos de aer rece și greu din atmosferă.

Pe orez. 1a este reprezentat schematic un cuptor în care este alimentat aer 2 şi gazele de ardere 6 sunt evacuate prin coşul de fum. aerul atmosferic 7, ajungând chiar și la focar. Acest debit în scădere poate înlocui fluxul de aer „obișnuit” prin suflantul 2. Chiar dacă soba este blocată cu toate ușile și toate clapetele de admisie a aerului sunt închise, aragazul poate arde din cauza aerului care vine de sus. Apropo, asta este exact ceea ce se întâmplă adesea când cărbunele arde la uși închise cuptoare. Poate apărea chiar o răsturnare completă a tirajului: aerul va intra de sus prin țeavă, iar gazele de ardere vor ieși prin ușă.

În realitate, pe perete interior coșul de fum există întotdeauna denivelări, excrescențe, asperități, la ciocnire cu care gazele de ardere și se apropie de frig în jos curenții de aer se învârte și se amestecă între ele. În același timp, fluxul de aer rece în jos este împins în afară sau, încălzindu-se, începe să se ridice în sus amestecat cu gaze fierbinți.

Efectul de întoarcere în jos a fluxurilor de aer rece în sus este îmbunătățit în prezența supapelor parțial deschise, precum și a așa-numitului dinte, care este utilizat pe scară largă în tehnologia de fabricare a șemineelor ​​( orez. 1b). Dintele împiedică curgerea aerului rece din coș în spațiul șemineului și astfel împiedică șemineul să fumeze.

Curenții descendenți de aer în coș sunt deosebit de periculoase pe vreme cețoasă: gazele de ardere nu sunt capabile să evapore cele mai mici picături de apă, se răcesc, împingerea scade și chiar se pot răsturna. În același timp, aragazul fumează puternic, nu se aprinde.

Din același motiv, sobele cu coșuri umede fumează mult. Supapele cu poartă superioară sunt deosebit de eficiente în prevenirea scurgerilor în jos ( orez. 1c), reglabil în funcție de viteza gazelor de ardere în coș. Cu toate acestea, funcționarea unor astfel de supape este incomod.

Orez. Fig. 2. Dependenţa coeficientului de exces de aer a de timpul de încălzire a cuptorului (curbă solidă). Curba punctată reprezintă consumul de aer necesar G consumul pentru oxidarea completă a produselor de ardere a lemnului de foc (inclusiv funingine și substanțe volatile) în gazele de ardere (în unități relative). Curba întreruptă-punctată este consumul real de aer G al țevii furnizat de tirajul țevii (în unități relative). Coeficientul de exces de aer este coeficientul de separare a țevilor G per flux G

Un tiraj stabil și suficient de puternic are loc numai după ce pereții coșului s-au încălzit, ceea ce durează mult timp, astfel încât întotdeauna nu există suficient aer la începutul încălzirii. În acest caz, coeficientul de aer în exces este mai mic decât unitatea, iar cuptorul fumează ( orez. 2). Și invers: la sfârșitul încălzirii, coșul de fum rămâne fierbinte, tirajul rămâne mult timp, deși lemnul de foc aproape s-a ars (coeficientul de aer în exces este mai mare de unu). Cuptoarele metalice cu cosuri izolate metalice ajung in regim mai repede datorita capacitatii termice reduse in comparatie cu cosurile din caramida.

Analiza proceselor din coș poate fi continuată, dar deja este clar că oricât de bună ar fi soba în sine, toate avantajele acesteia pot fi reduse la zero printr-un coș de fum prost. Desigur, în ideal coșul de fum trebuie înlocuit sistem modern evacuare forțată gaze arse prin intermediul unui ventilator electric cu debit reglabil si cu precondensarea umiditatii din gazele arse. Un astfel de sistem, printre altele, ar putea curăța gazele de ardere de funingine, monoxid de carbon și alte impurități dăunătoare, precum și să răcească gazele de ardere evacuate și să ofere recuperarea căldurii.

Dar toate acestea sunt în viitorul îndepărtat. Pentru un rezident de vară și grădinar, un coș de fum poate deveni uneori mult mai scump decât soba în sine, mai ales în cazul încălzirii unei case cu mai multe niveluri. Coșurile de saune sunt de obicei mai simple și mai scurte, dar nivelul de căldură al sobei poate fi foarte mare. Astfel de țevi, de regulă, sunt foarte fierbinți pe toată lungimea, scântei și cenușă zboară adesea din ele, dar condensul și funinginea sunt nesemnificative.

Dacă deocamdată intenționați să utilizați clădirea saunei doar ca baie, atunci conducta poate fi făcută și neizolată. Dacă vă gândiți și la baie ca un loc de posibilă ședere (reședință temporară, înnoptări), mai ales iarna, atunci este mai indicat să faceți imediat țeava izolată și, în plus, calitativ, „pe viață”. În același timp, sobele pot fi schimbate cel puțin în fiecare zi, designul poate fi selectat mai convenabil și mai adecvat, iar conducta va fi aceeași.

De macar dacă cuptorul este în funcţiune ardere îndelungată(lemne de foc mocnit), atunci izolarea conductelor este absolut necesară, deoarece la puteri mici (1 - 5 kW) neizolate teava metalica va deveni complet rece, condensul va curge din abundență, care în cele mai severe înghețuri poate chiar îngheța și bloca conducta cu gheață. Acest lucru este deosebit de periculos în prezența unei grile de oprire a scânteilor și a umbrelelor cu goluri mici de trecere. Descărcătoarele sunt utile pentru încălzirea intensivă vara și extrem de periculoase pentru condițiile slabe de ardere a lemnului de foc iarna. Datorită posibilei înfundari a conductelor cu gheață, instalarea deflectoarelor și a umbrelelor pe cosuri de fum a fost interzis în 1991 (și pe coșuri de fum cuptoare pe gaz chiar mai devreme).

Din aceleași motive, nu trebuie să vă lăsați duși de înălțimea țevii - nivelul de forță nu este atât de important pentru nereturn aragaz sauna. Dacă fumează, poți oricând aerisi rapid camera. Dar înălțimea deasupra coamei acoperișului (cel puțin 0,5 m) trebuie respectată pentru a preveni răsturnarea forței în timpul rafalelor de vânt. Pe acoperișurile plate, țeava ar trebui să iasă deasupra stratului de zăpadă. În orice caz, este mai bine să ai o țeavă mai joasă, dar mai caldă (decât mai înaltă, dar mai rece). țevi înalte iarna este întotdeauna rece și periculos de exploatat.

Coșurile de fum reci au o mulțime de dezavantaje. În același timp, conducte neizolate, dar nu foarte lungi cuptoare metalice la aprindere, se încălzesc rapid (mult mai repede decât țevile de cărămidă), rămân fierbinți la încălzire viguroasă și, prin urmare, sunt foarte utilizate în băi (și nu numai în băi), mai ales că sunt relativ ieftine. Țevile de azbociment nu se folosesc la cuptoarele metalice, așa cum au greutate mareși sunt, de asemenea, distruse în timpul supraîncălzirii cu împrăștierea fragmentelor.

Orez. 3. Cele mai simple modele de coșuri de fum metalice: 1 - un coș de fum rotund metalic; 2 - prindere scântei; 3 - capac pentru a proteja conducta de precipitare; 4 - căpriori; 5 - învelișul acoperișului; 6 - blocuri de lemnîntre căpriori (sau grinzi) pentru a proiecta o deschidere de foc (tăiere) în acoperiș sau tavan (dacă este necesar); 7 - coama acoperișului; opt - acoperiș moale(material de acoperiș, hidrostekloizol, gresie moi, foi de carton ondulat-bitum etc.); nouă - o foaie de metal pentru acoperiș și acoperirea deschiderii (este permisă utilizarea Foaie plata aceida - panou electroizolant din azbociment); 10 - tampon de drenaj metalic; 11 - etanșarea cu azbest a golului (articulației); 12 - capac-vidra metalica; treisprezece - grinzi de tavan(cu umplerea spațiului cu izolație); 14 - căptușeală de tavan; 15 - mansardă (dacă este necesar); 16 - tăiere tablă de tavan; 17 - colțuri de armare metalice; 18 - capacul metalic al tavanului tăiat (dacă este necesar); 19 - izolație termorezistentă incombustibilă (argilă expandată, nisip, perlit, vată minerală); 20 - tampon de protectie (tabla metalica peste un strat de carton de azbest de 8 mm grosime); 21 - ecran țeavă metalică.

a) conducta neizolata termic;
b) o țeavă ecranată izolată termic, cu o rezistență la transferul termic de cel puțin 0,3 m 2 -grad/W (care echivalează cu o grosime de cărămidă de 130 mm sau cu o grosime de izolație din vată minerală de 20 mm).

Pe orez. 3 tipic diagrame de cablaj conducte metalice neizolate. Țeava în sine trebuie achiziționată din oțel inoxidabil cu o grosime de cel puțin 0,7 mm. Cel mai popular diametru al țevii rusești este de 120 mm, cel finlandez este de 115 mm.

Conform GOST 9817-95, aria secțiunii transversale a unui coș cu mai multe ture trebuie să fie de cel puțin 8 cm 2 la 1 kW de putere termică nominală eliberată în cuptor atunci când lemnul este ars. Această putere nu trebuie confundată cu puterea termică a unui cuptor cu căldură intensă eliberată din exterior. suprafata caramida cuptoare în cameră conform SNiP 2.04.05-91. Aceasta este una dintre multele noastre neînțelegeri. documente normative. Deoarece cuptoarele cu căldură intensivă sunt de obicei încălzite doar 2-3 ore pe zi, puterea din cuptor este de aproximativ zece ori mai mare decât puterea de eliberare a căldurii de pe suprafața unui cuptor de cărămidă.

Data viitoare vom vorbi despre caracteristicile instalării coșurilor de fum.

Când funcționează generatoare de căldură de putere redusă, foarte mare importanță are un astfel de factor ca un coș de fum proiectat și instalat corect. Desigur, este nevoie de calcul. Ca orice calcul de inginerie termică, calculul coșurilor de fum poate fi structural și de verificare.

Prima dintre ele este o succesiune de iterații imbricate (adică, la începutul calculului, setăm niște parametri, cum ar fi înălțimea și materialul coșului de fum, viteza gazelor de ardere etc., apoi rafinăm aceste valori prin aproximări succesive).

Cu toate acestea, în practică, mult mai des trebuie să vă ocupați de necesitatea de a verifica calculul coșului de fum, deoarece de obicei centrala este conectată la un sistem existent eliminarea fumului. În acest caz, avem deja înălțimea coșului de fum, materialul și aria coșului etc.

Sarcina este de a verifica compatibilitatea parametrilor canalului de fum și ai generatorului de căldură.

i.e conditie necesara Funcționarea corectă a coșului de fum este excesul de autotirare peste pierderea de presiune în coș cu valoarea vidului minim admisibil în conducta de evacuare a gazelor arse a generatorului de căldură. Cantitatea de împingere naturală depinde de mulți factori.

• Forme de secțiune transversală a coșului de fum (dreptunghiular, rotund etc.)
• Temperatura gazelor arse la ieșirea generatorului de căldură
• Material pentru coș ( oţel inoxidabil, caramida etc.)
• Rugozitatea suprafeţei interioare a coşului de fum
• Scurgeri în conducta de gaz, la îmbinările elementelor (fisuri în acoperire etc.)
• Parametrii aerului exterior (temperatura, umiditate)
• Altitudini deasupra nivelului mării
• Parametrii de ventilație ai încăperii în care este instalată centrala
• Setarea calității generatorului de căldură - completitudinea arderii combustibilului (raport combustibil/aer).
• Tipul de funcționare a arzătorului (modulant sau discret)
• Gradele de contaminare a elementelor căii gaz-aer (cazan și coș de fum)

Valoarea de auto-tracțiune
Ca o primă aproximare, valoarea auto-tractiunii poate fi ilustrată prin exemplul din Fig. unu .

Unde hc este valoarea auto-tractiunii;
Hd - înălțimea efectivă a coșului de fum;
v - densitatea aerului;
g - densitatea gazelor de ardere.
După cum se poate observa din formulă, componenta variabilă principală este formată din densitățile gazelor de ardere și ale aerului, care sunt în funcție de temperatura acestora.

Pentru a arăta cât de puternic depinde valoarea de auto-împingere de temperatura gazelor de ardere, prezentăm următorul grafic care ilustrează această dependență (vezi Fig. 2).


Cu toate acestea, în practică, cazurile sunt mult mai frecvente când se modifică nu doar temperatura gazelor de ardere, ci și temperatura aerului. În tab. 1 prezintă valorile greutății specifice pe metru de înălțime a coșului de fum în funcție de temperaturile produselor de ardere și ale aerului.


Desigur, tabelul oferă un rezultat foarte aproximativ, iar pentru o evaluare mai precisă (pentru a evita interpolarea valorilor), este necesar să se calculeze valorile reale ale densității produselor de ardere și ale aerului ambiental.
v - densitatea aerului în condiții de funcționare:

unde toc - temperatura mediu inconjurator, °С, acceptat pentru cele mai proaste conditii funcţionarea echipamentului - ora de vară. În lipsa datelor, se presupune 20 °C;
vnu - densitatea aerului în condiţii normale - 1,2932 kg/m3.
g - densitatea gazelor arse în condiții de funcționare:

unde hnu este densitatea produselor de ardere în condiții normale, pr= 1,2 pentru gaz natural poate fi acceptat - 1,26 kg/mc.

Pentru comoditate, notăm a=1/273
apoi

unde 1 + a x t este componenta temperaturii.
Pentru a simplifica operațiunile, vom presupune că densitatea gazelor de ardere este egală cu densitatea aerului și vom reduce toate valorile densității reduse la conditii normaleîn intervalul t = -20 +400 ° С, în tabel. 2.

Calcul practic de auto-tracțiune
Pentru a calcula tirajul natural, este necesar să se precizeze temperatura medie a gazului în conductă ϑcp. Temperatura la intrarea în conducta ϑ1 este determinată din datele pașaportului echipamentului. Temperatura produselor de ardere la ieșirea din gura coșului de fum ϑ2 se constată ținând cont de răcirea acestora pe lungimea conductei.

Răcirea gazelor într-o țeavă la 1 metru din înălțimea acesteia este determinată de formula:

unde Q este nominalul putere termala cazan, kW;
B - coeficient: 0,85 - țeavă metalică neizolată, 0,34 - țeavă metalică izolată, 0,17 - țeavă de cărămidă cu o grosime de zidărie de până la 0,5 metri.
Temperatura de evacuare a conductei:

unde Hd este înălțimea efectivă a coșului de fum în metri.

Temperatura medie a produselor de ardere în coș:

În practică, valoarea auto-tracțiunii este calculată pentru următoarele condiții la limită:
1. Pentru o temperatură exterioară de 20 °C ( modul de vară funcţionarea generatorului de căldură).
2. Dacă temperatura exterioară de proiectare de vară diferă cu mai mult de 10 °C de 20 °C, atunci temperatura de proiectare este acceptată.
3. Dacă generatorul de căldură funcţionează numai în perioada de iarna, atunci calculul se efectuează conform temperatura medie pentru sezonul de incalzire.

De exemplu, să luăm o instalare cu următorii parametri (Fig. 3):

• putere 28 kW;
• temperatura gazelor arse 125 °С;
• înălțimea coșului de fum 8 m;
• Coșul de fum este din cărămidă.

Răcirea gazelor într-o conductă la 1 metru din înălțimea acesteia conform:

Temperatura gazelor arse la ieșirea conductei conform:
ϑ2 \u003d 125 - 8 x 1,016 \u003d 117, ° С.
Temperatura medie a produselor de ardere în coș în funcție de:
ϑav = (125 + 117)/2 = 121, °С.
Valoarea de auto-tracțiune se calculează prin:
hc \u003d 8 (1,2049 - 0,8982) \u003d 2,4536, mm coloană de apă

calcul zona optima secțiunea transversală a canalului de fum

1. Prima opțiune pentru determinarea diametrului coșului de fum
Diametrul țevii este luat fie în funcție de datele pașaportului (în funcție de diametrul țevii de evacuare din cazan) în cazul instalării unui coș de fum separat pentru fiecare cazan, fie conform formulei la combinarea mai multor cazane într-un coș comun ( putere totala până la 755 kW).

Pentru țevile cilindrice, diametrul este determinat:

r este un coeficient care depinde de tipul de combustibil utilizat. Gaz: r = 0,016, combustibil lichid: r = 0,024, cărbune: r = 0,030, lemn de foc: r = 0,045.

2. A doua opțiune pentru determinarea diametrului coșului de fum (ținând cont de viteza produselor de ardere)
Conform Norma UNI-CTI 9615, aria secțiunii transversale a unui coș de fum poate fi calculată folosind formula:

unde mg
d - flux de masă produse de ardere, kg/oră.
De exemplu, luați în considerare următorul caz:

• Înălțimea coșului de fum 7 m;
• Consum de masă de produse de ardere 81 kg/oră;
• Densitatea produselor de ardere (la ϑav =120 °C) g = 0,8982 kg/m3;
• Viteza produselor de ardere (în prima aproximare) wg = 1,4 m/s.

Prin determinarea ariei secțiunii transversale aproximative a canalului de fum:
F = (0,225 kg/s)/(1,4 m/s x 0,8982) = 0,0178 m2 = 179 cm2.

De aici calculăm diametrul canalului de fum și selectăm cel mai apropiat coș standard: 150 mm.

Pe baza noii valori a diametrului coșului de fum, determinăm aria canalului coșului de fum și specificăm viteza gazelor de ardere.

wg = (0,225 kg/s)/(0,8982 kg/m3 x 0,01327 m2) = 1,89 m/s.
După aceea, verificăm dacă viteza gazelor de ardere este în intervalul 1,5-2,5 m/s.

Când prea viteza mare gazele de ardere, rezistența hidraulică a coșului de fum crește, iar dacă este prea scăzută, se formează activ condens de vapori de apă.

De exemplu, calculăm, de asemenea, viteza gazelor de ardere pentru câteva dimensiuni de coș de fum cele mai apropiate:
Ø 110 mm: wg = 2,64 m/s.
Ø 130 mm: wg = 1,89 m/s.
Ø 150 mm: wg = 1,42 m/s.
Ø 180 mm: wg = 0,98 m/s.
Rezultatele sunt prezentate în fig. 4 . După cum puteți vedea, din valorile obținute, două dimensiuni standard satisfac condițiile de viteză: Ø 130 mm și Ø 150 mm. În principiu, putem alege oricare dintre aceste valori, totuși, Ø 150 mm este de preferat, deoarece pierderea de cap în acest caz va fi mai mică.

Pentru comoditatea selectării dimensiunii standard a coșului de fum, puteți utiliza diagrama din Fig. 5 .
De exemplu:

• Consum de produse de ardere 468 mc/oră; diametrul fumului Ø 300 mm - viteza produselor de ardere wg = 1,9 m/s
• Consum de produse de ardere 90 mc/oră; diametrul fumului Ø 150 mm - viteza produselor de ardere wg = 1,4 m/s

Pierderea de presiune în coș
Suma rezistențelor conductelor:

Rezistenta la frecare:

Pierderi în rezistențele locale:

= 1,0; 0,9; 0,2-1,4 - coeficienți de rezistență locală cu viteza de ieșire (la ieșirea din coș), la intrarea în coș și în coturi - coturi și teuri (coeficientul se alege în funcție de configurațiile acestora).

- coeficient de rezistență la frecare:
pentru țevi de cărămidă = 0,05;
pentru țevi din oțel = 0,02.
g este accelerația de cădere liberă egală cu 9,81 m/s2.
d - diametrul coșului de fum, m.
wg - viteza produselor de ardere în conductă:

Vdg - volumul real al produselor de ardere:

BT - consumul de combustibil, ținând cont de puterea calorică a acestui combustibil:

- eficiența instalării din datele pașaportului pentru echipamente (0,9-0,95);
Qнр - putere calorică netă (în funcție de compoziția combustibilului), pentru gaz - 8000 kcal/m3;
Vog este volumul teoretic al produselor de ardere, pentru gaze naturale se pot lua 10,9 m3/m3;
Vov - teoretic suma necesară aer, pentru arderea a 1 mc gaz natural 8,5-10
m3/m3;
 - coeficientul de exces de aer, pentru gaze naturale 1,05-1,25.

Testul de tracțiune se efectuează după formula:

hbar - presiunea barometrică, presupusă a fi 750 mm w.c.
HП - căderea totală de presiune a traseului gazului, mm coloană de apă, fără a se ține cont de rezistența și auto-tirarea conductei.
1.2 - factor de siguranță la tracțiune.
Căderea totală de presiune de-a lungul căii gazului ( forma generala formule):

unde hT '' este vidul de la ieșirea cuptorului, necesar pentru a preveni scoaterea gazelor, de obicei 2-5 mm w.c.
LA acest caz Pentru verificarea împingerii se ia diferența totală de presiune fără a se ține cont de rezistența totală h și de autotirarea conductei hc.
Prin urmare:
HП = hT’’ = 2-5 mm w.c.
Pentru claritate, vom descrie procesele care au loc în canalul de fum pe diagrama de presiune (Fig. 6).

Pe axa orizontală, graficăm căderile de presiune și pierderile de presiune, iar pe axa orizontală, înălțimea coșului de fum.

Apoi, segmentul DB va indica valoarea tirajului propriu, iar linia DA - căderea de presiune de-a lungul înălțimii coșului de fum.

Pe cealaltă parte a axei AB, amânăm pierderea de presiune în coș. Grafic, pierderea de presiune pe lungimea coșului de fum va simboliza segmentul AC.

Facem o proiecție în oglindă a segmentului BC și obținem punctul C '. Zona umbrită în verde simbolizează vidul din canalul de fum.

Este evident că valoarea tirajului natural scade pe înălțimea coșului, iar pierderea de presiune crește de la gura până la baza coșului.

Un exemplu de instalare corectă a coșului de fum și extras din DBN.V.2.5-20-2001 „Alimentare cu gaz”

La proiectarea și instalarea coșurilor de fum, este imperativ să respectați următoarele puncte ale normelor și regulilor interne:

DBN V.2.5-20-2001 Anexa G „Înlăturarea produselor de ardere”.

J.Z. Îndepărtarea produselor de ardere din gospodărie aparate cu gaz, sobe și alte gospodării echipamente de gaz, al cărui design prevede eliminarea produselor de ardere în coș, ar trebui să fie furnizat de la fiecare aparat, unitate sau cuptor printr-un coș separat.
În clădirile existente, este permisă asigurarea racordării la un coș de fum a nu mai mult de două încălzitoare de apă sau sobe de incalzire situate la aceleași etaje sau la diferite etaje ale clădirii, cu condiția introducerii produselor de ardere în coșul de fum la diferite niveluri, nu mai aproape de 0,5 m unul de celălalt, sau la același nivel cu dispozitivul din coș, tăind la o înălțime de cel puțin 0,5 m.

G.6. Zona secțiunii transversale a coșului de fum nu trebuie să fie zonă mai mică secţiunea conductei aparatului cu gaz conectată la coşul de fum. La conectarea a două aparate, sobe etc. la coș secțiunea transversală a coșului de fum trebuie determinată ținând cont de funcționarea lor simultană. Dimensiunile structurale ale cosurilor de fum trebuie determinate prin calcul.

G.7. Coșurile de fum ar trebui să fie din cărămidă rezistentă la îngheț (Mrz 125), Cărămidă de lut, beton termorezistent pt clădiri cu mai multe etaje si conducte de azbociment pt clădiri cu un etaj. Se permite să se prevadă îndepărtarea produselor de ardere prin coșuri de oțel. Modelele de conducte de fum pot fi, de asemenea, realizate din fabrică, furnizate complet cu echipamente de gaz. La montarea conductelor din azbociment si otel in exteriorul cladirii sau cand trec prin podul cladirii, acestea trebuie izolate termic pentru a preveni condensul. Proiectarea canalelor de fum din pereții exteriori și canalele atașate acestor pereți trebuie, de asemenea, să asigure că temperatura gazelor la ieșirea lor este peste punctul de rouă. Este interzisă realizarea canalelor din beton de zgură și alte materiale libere sau poroase.

G.9. Racordarea echipamentelor de gaze la coșurile de fum trebuie asigurată prin țevi de conectare din acoperiș sau oțel galvanizat cu o grosime de cel puțin 1,0 mm, țevi ondulate metalice flexibile sau elemente unificate furnizate cu echipamentul. Conducta de racordare a gazelor arse care conectează aparatul cu gaz la coșul de fum trebuie să aibă o secțiune verticală. Lungime sectiune verticala conductă de legătură, numărând de la partea inferioară a ieșirii de fum a aparatului cu gaz până la axa secțiunii orizontale a conductei, trebuie să fie de cel puțin 0,5 m. În încăperile cu înălțimea de până la 2,7 m, pentru dispozitivele cu stabilizatori de tiraj, se permite reducerea lungimea secțiunii verticale la 0,25 m, fără stabilizatori de tiraj până la 0,15 m. Lungime totală secțiunile orizontale ale țevilor de conectare în casele noi nu trebuie să depășească 3 m, în casele existente - nu mai mult de 6 m. Panta țevii trebuie să fie de cel puțin 0,01 spre aparatul cu gaz. Pe țevile de evacuare a fumului este permis să se prevadă nu mai mult de trei spire cu o rază de curbură nu mai mică decât diametrul țevii. Sub punctul de conectare a conductei de fum de la aparat la coș, trebuie să fie un „buzunar” cu o secțiune transversală de cel puțin secțiunea transversală a coșului de fum și o adâncime de cel puțin 25 cm, cu trapă pentru curățare. furnizate. conductele de fum prin spații neîncălzite, dacă este necesar, trebuie acoperit cu izolație. Pozarea conductelor de fum de la aparate și sobe prin camere de zi nepermis

G.10. Distanța de la conducta de conectare la tavanul sau peretele materialelor incombustibile se presupune a fi de cel puțin 5 cm, iar de la materialele combustibile și cu ardere lentă - cel puțin 25 cm.

G.15. Coșurile de fum de la aparatele cu gaz din clădiri trebuie îndepărtate:
- deasupra limitei zonei de baraj de vânt, dar nu mai puțin de 0,5 m deasupra coamei acoperișului atunci când sunt situate (numărând orizontal) la cel mult 1,5 m de coama acoperișului;
- la nivel cu coama acoperișului, dacă se află la o distanță de până la 3 m de coama acoperișului;
- nu mai jos decât o linie dreaptă trasă de la coamă în jos la un unghi de 10 ° față de orizont, cu țevi situate la o distanță mai mare de 3 m de coama acoperișului. Zona de vânt a coșului de fum este spațiul de sub linia trasată la un unghi de 45 ° față de orizont de la cel mai puncte înalte lângă clădiri și copaci. În toate cazurile, înălțimea țevii deasupra părții adiacente a acoperișului trebuie să fie de cel puțin 0,5 m, iar pentru casele cu acoperiș combinat (acoperiș plat) - cel puțin 2,0 m. Instalarea umbrelelor și a altor duze pe coșuri nu este permis.

G.20. Lungimea secțiunii orizontale a canalului de fum de la echipamente de incalzire cu o cameră de ardere etanșă la ieșire prin zidul exterior acceptat nu mai mult de 3 m.

Concluzie
După cum arată mulți ani de experiență în funcționarea generatoarelor de căldură cu cameră de ardere deschisă, acumulată în organizația noastră, de la un coș de fum proiectat și corect instalat până la într-o mare măsură depinde de fiabil și muncă stabilă centrală generatoare de căldură (vezi Fig. 7).

Prin urmare, este necesar să se acorde o atenție deosebită acestei probleme deja în faza de proiectare a sistemului de alimentare cu căldură și, de asemenea, să se realizeze calcule de verificareîn timpul reparației, modernizării și înlocuirii generatoarelor de căldură. Noi speram materialul dat va ajuta o gamă largă de cititori să se ocupe de această problemă importantă.

7. TREN GAZE-AER, TUBI DE FUM, CURĂȚARE GAZE arse
Calea gaz-aer

7.1. La proiectarea cazanelor, instalațiile de tiraj (aspiratoare de fum și suflante) trebuie luate în conformitate cu specificații producatori. De regulă, unitățile de tiraj ar trebui să fie furnizate individual pentru fiecare unitate de cazan.

7.2. Instalațiile cu tiraj forțat de grup (pentru grupuri separate de cazane) sau comune (pentru întreaga centrală termică) pot fi utilizate la proiectarea cazanelor noi cu cazane cu o capacitate de până la 1 Gcal/h și la proiectarea cazanelor reconstruite.

7.3. Instalațiile de tiraj de grup sau comune ar trebui proiectate cu două aspiratoare de fum și două ventilatoare de tiraj. Capacitatea de proiectare a cazanelor, pentru care sunt prevazute aceste instalatii, este asigurata de functionarea in paralel a doua aspiratoare de fum si doua suflante.

7.4. Alegerea unităților de tiraj trebuie făcută ținând cont de factorii de siguranță pentru presiune și performanță în conformitate cu Ap. 3 la prezentele reguli și regulamente.

7.5. La proiectarea instalațiilor de tracțiune pentru a controla performanța acestora, este necesar să se prevadă palete de ghidare, cuplaje prin inducție și alte dispozitive care asigură moduri economice reglementare și furnizate complet cu echipament.

7.6. Proiectarea traseului gaz-aer a cazanelor este realizată în conformitate cu metoda standard de calcul aerodinamic al centralelor de cazane ale TsKTI im. I.I. Polzunova.

(J) Pentru cazanele încorporate, atașate și de acoperiș, în pereți trebuie prevăzute deschideri pentru alimentarea aerului de ardere, situate, de regulă, în zona superioară a încăperii. Dimensiunile secțiunii deschise a deschiderilor sunt determinate pe baza asigurării că viteza aerului în acestea nu este mai mare de 1 m/s.

7.7. Rezistența la gaz a cazanelor produse în serie ar trebui luată conform datelor producătorului.

7.8. În funcție de condițiile hidrogeologice și de soluțiile de amenajare ale unităților de cazan, conductele exterioare de gaz trebuie prevăzute subterane sau supraterane. Conductele de gaze ar trebui să fie făcute din cărămidă sau beton armat. Utilizarea conductelor de gaz metalice supraterane este permisă, ca excepție, dacă există un studiu de fezabilitate corespunzător.

7.9. Conductele de gaz și aer din interiorul cazanului pot fi proiectate cu oțel, sectiune rotunda. Conducte de gaze sectiune dreptunghiulara este permisă asigurarea în locuri de ataşare la elemente dreptunghiulare de echipamente.

7.10. Pentru secțiunile de conducte de gaz în care este posibilă acumularea de cenușă, trebuie prevăzute dispozitive de curățare.

7.11. Pentru cazanele care funcționează cu combustibil acru, dacă există posibilitatea formării condensului în conductele de gaz, protecția împotriva coroziunii a suprafețelor interioare ale conductelor de gaz trebuie asigurată în conformitate cu codurile de constructie si reguli de protectie structuri de constructii de la coroziune.

Coșuri de fum

7.12. Coșurile din încăperile cazanelor trebuie construite în conformitate cu proiecte standard. La dezvoltare proiecte individuale cosurile de fum trebuie ghidate solutii tehnice adoptate în proiecte standard.

7.13. Pentru camera cazanului, este necesar să se prevadă construcția unui coș de fum. Este permisă furnizarea a două sau mai multe conducte cu o justificare corespunzătoare.

7.14. (K) Înălțimea coșurilor de fum sub tiraj artificial se determină în conformitate cu Orientările pentru calcularea dispersiei în atmosferă Substanțe dăunătoare cuprinse în emisiile întreprinderilor şi Standarde sanitare proiecta întreprinderile industriale. Înălțimea coșurilor de fum sub tiraj natural se determină pe baza rezultatelor calculului aerodinamic al conductei gaz-aer și se verifică în funcție de condițiile de dispersie a substanțelor nocive în atmosferă. Atunci când se calculează dispersia substanțelor nocive în atmosferă, trebuie luate concentrațiile maxime admise de cenușă, oxizi de sulf, dioxid de azot și monoxid de carbon. În acest caz, cantitatea de emisii nocive emise se ia, de regulă, conform datelor producătorilor de cazane, în lipsa acestor date, acestea se determină prin calcul.

Înălțimea gurii coșurilor de fum pentru cazanele încorporate, atașate și de acoperiș trebuie să fie deasupra limitei vânturilor, dar nu mai puțin de 0,5 m deasupra acoperișului și, de asemenea, nu mai puțin de 2 m deasupra acoperișului celui mai înalt. parte a clădirii sau cea mai înaltă clădire pe o rază de 10 m.

7.15. (K) Diametrele orificiilor de evacuare ale coșurilor de fum din oțel sunt determinate din starea vitezei optime a gazului pe baza calculelor tehnice și economice. Diametrele de ieșire din cărămidă și conducte din beton armat sunt determinate pe baza cerințelor clauzei 7.16 din prezentele reguli și reglementări.

7.16. Pentru a preveni pătrunderea gazelor de ardere în grosimea structurilor din cărămidă și țevi din beton armat, presiunea statică pozitivă pe pereții puțului de evacuare nu este permisă. Pentru aceasta, condiția R< 1, где R - определяющий критерий, равный

L - coeficient de rezistență la frecare;

i - panta constanta a suprafetei interioare secțiunea superioară conducte;

Yx - densitatea aerului exterior în modul de proiectare, kg / m 3;

d0 - diametrul de evacuare a conductei, m;

h0 - presiune dinamică gaz la ieșirea conductei, kgf / m 2:

W0 - viteza gazului în ieșirea conductei, m/s;

g - accelerația gravitației, m 2 / s;

Yr - densitatea gazului în modul de proiectare, kg/m 3 .

Ar trebui efectuat un calcul de verificare pentru modurile de funcționare de proiectare de iarnă și vară a cazanelor.

Pentru R > 1, măriți diametrul țevii sau utilizați o țeavă cu un design special (cu un arbore intern de evacuare a gazului etanș la gaz, cu contra-presiune între arbore și căptușeală).

7.17. Formarea condensului în puțurile de cărămidă și țevi din beton armat care evacuează produse de ardere a combustibililor gazoși nu este permisă în toate modurile de funcționare.

7.18. Pentru centralele care funcționează combustibil gazos, este permisă utilizarea coșurilor de fum din oțel dacă nu este fezabilă din punct de vedere economic creșterea temperaturii gazelor arse.

(K) Pentru camerele de cazane autonome, coșurile de fum trebuie să fie etanșe la gaze, din metal sau materiale incombustibile. Țevile trebuie să aibă, de regulă, un exterior izolație termică pentru prevenirea condensului și trape pentru inspecție și curățare.

7.19. Deschiderile pentru conductele de gaz dintr-o secțiune orizontală a arborelui conductei sau a manșonului de fundație trebuie să fie uniform distanțate în jurul circumferinței.

Zona totală de slăbire într-o secțiune orizontală nu trebuie să depășească 40% suprafata totala secțiuni pentru un puț de beton armat sau sticlă de fundație și 30% pentru un puț de țeavă de cărămidă.

7.20. Conductele de alimentare cu gaz de la joncțiunea cu coșul de fum trebuie proiectate în formă dreptunghiulară.

7.21. În conjugarea conductelor de gaz cu un coș de fum, este necesar să se prevadă cusături sau compensatoare de decontare a temperaturii.

7.22. Necesitatea utilizării căptușelii și izolației termice pentru a reduce tensiunile termice în trunchiurile de cărămidă și țevi din beton armat este determinată de calculul termic.

7.23. În conductele concepute pentru a elimina gazele de ardere din arderea combustibilului acru, în cazul formării condensului (indiferent de procentul de conținut de sulf), trebuie prevăzută o căptușeală din materiale rezistente la acizi pe toată înălțimea puțului. În absența condensului pe suprafața interioară a conductei de evacuare a gazelor arse, în toate modurile de funcționare, este permisă utilizarea unei căptușeli din cărămidă de lut pentru coșuri sau cărămidă obișnuită de lut din material plastic presat de un grad de cel puțin 100 cu un absorbție de apă de cel mult 15% pe un mortar de argilă-ciment sau complex de grad de cel puțin 50.

7.24. Calculul înălțimii coșului de fum și alegerea designului pentru protejarea suprafeței interioare a puțului său de efectele agresive ale mediului ar trebui efectuate pe baza condițiilor de ardere a combustibilului principal și de rezervă.

7.25. Înălțimea și amplasarea coșului de fum trebuie convenite cu Biroul local al Ministerului Aviației Civile. Protecția ușoară a coșurilor de fum și colorarea marcajului extern trebuie să respecte cerințele Manualului privind serviciul de aerodrom în aviația civilă al URSS.

7.26. Proiectele ar trebui să prevadă protecție împotriva coroziunii a exteriorului structuri de otel coșuri de cărămidă și beton armat, precum și suprafețele țevilor de oțel.

7.27. În partea de jos a coșului de fum sau a fundației, trebuie prevăzute cămine de vizitare pentru inspecția coșului de fum și în cazurile necesare- dispozitive care asigură eliminarea condensului.

Curățarea gazelor de ardere

7.28. Cazanele proiectate să funcționeze cu combustibili solizi (cărbune, turbă, șisturi petroliere și deșeuri de lemn) trebuie să fie echipate cu unități de curățare a gazelor de ardere din cenușă în cazurile în care

A p B>5000 (3)

B- consum maxim orar de combustibil, kg.

Notă. Când se utilizează combustibil solid în caz de urgență, nu este necesară instalarea colectoarelor de cenușă.

7.29. Alegerea tipului de colectoare de cenușă se face în funcție de volumul de gaze de curățat, de gradul de epurare necesar și de posibilitățile de amenajare pe baza unei comparații tehnico-economice a opțiunilor de instalare a colectoarelor de cenușă de diferite tipuri.

Deoarece dispozitivele de colectare a cenușii trebuie luate:

• blocuri de cicloane TsKTI sau NIIOGAZ - cu un volum de gaze de ardere de la 6000 la 20000 m 3 / h;
• cicloni de baterie - cu un volum de gaze arse de la 15.000 la 150.000 m 3 / h;
• cicloane de baterii cu recirculare si precipitatoare electrostatice - cu un volum de gaze de ardere peste 100.000 m 3/h.

Colectatoarele de cenusa „umede” cu tevi Venturi de joasa presiune cu eliminatoare de picaturi pot fi utilizate in prezenta unui sistem hidraulic de indepartare a cenusii si zgurii si a dispozitivelor care exclud evacuarea in corpurile de apa a substantelor nocive continute de cenusa si pulpa de zgura.

Volumele de gaze sunt preluate la temperatura lor de funcționare.

7.30. Coeficienții pentru curățarea dispozitivelor de colectare a cenușii se iau prin calcul și trebuie să se încadreze în limitele stabilite de Ap. 4 la prezentele reguli și regulamente.

7.31. Instalarea colectoarelor de cenușă trebuie să fie prevăzută pe partea de aspirație a extractoarelor de fum, de regulă, în zone deschise.

Cu o justificare adecvată, este permisă instalarea colectoarelor de cenușă în interior.

7.32. Colectatoarele de cenusa sunt furnizate individual pentru fiecare unitate de cazan. În unele cazuri, este permisă asigurarea unui grup de colectoare de cenuşă sau un aparat secţionat pentru mai multe cazane.

7.33. Atunci când funcționează un cazan cu combustibil solid, colectoarele individuale de cenușă nu trebuie să aibă conducte de gaz bypass.

7.34. Formă și suprafata interioara Buncărul colector de cenușă trebuie să asigure evacuarea completă a cenușii prin gravitație, în timp ce unghiul de înclinare a pereților buncărului față de orizont se presupune a fi de 60° și, în cazuri justificate, este permis nu mai puțin de 55°.

Captatoarele de cenusa trebuie sa aiba sigilii ermetice.

7.35. Viteza gazelor în conducta de admisie a gazelor plante colectoare de cenușă trebuie luată cu cel puțin 12 m/s.

7.36. Descărcătoarele „umede” trebuie utilizate în încăperile cazanelor concepute pentru a lucra cu deșeuri de lemn, în cazurile în care A p B<5000 После золоуловителей искрогасители не устанавливаются.

Doctor în științe tehnice I.I. Strykha, profesor, cercetător șef,
RUE „BelTEI”, Minsk, Republica Belarus

Introducere

Pentru a obține o eficiență ridicată a centralelor de cazane, este necesar să se reducă temperatura gazelor de ardere. Cu toate acestea, nivelul reducerii sale este limitat de condițiile pentru asigurarea funcționării fiabile a coșurilor de fum.

Coșurile de fum cu un arbore de rulment și o căptușeală de cărămidă sunt utilizate pe scară largă în încăperile cazanelor. Pentru astfel de țevi, factorii care determină fiabilitatea și durabilitatea lor sunt starea de temperatură a suprafeței căptușelii și a cilindrului, precum și compoziția gazelor de eșapament. Transferul cazanelor la tipuri de combustibil neconcepute sau abaterea modurilor lor de funcționare de la valorile de proiectare trebuie să fie însoțită de calcule adecvate pentru a crea condiții care să asigure funcționarea fiabilă a coșurilor de fum.

Cauzele daunelor

În perioada inițială a construcției în masă a coșurilor de fum din cărămidă, casele de cazane, de regulă, funcționau cu combustibili solizi și lichizi cu o temperatură a gazelor de evacuare de la cazane de 200-250 °C. Acest lucru nu a dus la deteriorarea elementelor conductei, din cărămidă obișnuită de lut M-100. Intervalul dintre căptușeală și puțul umplut cu material termoizolant, și la temperaturi adecvate ale gazelor de ardere și condiții climatice și fără umplere, a făcut posibilă menținerea diferențelor de temperatură necesare în elementele coșurilor de fum și asigurarea funcționării acestora suficient de lungă.

Experiența exploatării coșurilor de fum de diferite modele la centralele termice și casele de cazane arată că, odată cu transferul cazanelor de la combustibili solizi și lichizi la arderea gazelor naturale, au început să se observe mai des deteriorarea elementelor coșului de fum. Durata de viață a căptușelii, în funcție de condițiile climatice și de temperatura gazelor de eșapament la un număr de instalații, nu depășește 3-4 ani. În regiunile sudice ale fostei URSS, la o temperatură a produselor de ardere a gazelor naturale evacuate (iarna) de 80-130 °C, nu s-a observat formarea de condens la suprafața elementelor de coș și nu s-a produs nicio deteriorare a acestora.

În același timp, coșurile de fum din cărămidă situate în regiunile centrale ale fostei URSS sunt deteriorate atunci când cazanele pe gaz funcționează la sarcini parțiale și la temperaturi ale gazelor arse de până la 100 °C iarna. Acestea din urmă sunt intensificate la viteze mici ale gazelor de ardere la gura conductei (până la 2 m/s) și la locația subterană a porcilor. În același timp, apele subterane, care pătrund în calea gazului, accelerează procesul de distrugere a conductelor. Lucrarea oferă informații despre starea nesatisfăcătoare a coșurilor de fum ale cazanelor atunci când cazanele funcționează pe gaz cu o temperatură a produselor de ardere evacuate în timpul iernii de 70-100 ° C și viteza de ieșire a acestora de 1,5-6,5 m/s. În urma examinării stării acestei conducte, s-a constatat că zidăria este umedă, cărămizile au fost decojite local etc. O situație similară este observată pentru un coș de cărămidă atunci când cazanele funcționează pe gaz și evacuarea lor cu o temperatură de 40-60 ° C în interiorul puțului și o viteză de 1-2 m/s. Partea superioară a țevii (până la 12 m) a fost acoperită cu gheață, cărămida s-a desprins și s-a destrămat. Odată cu trecerea la o temperatură a gazelor arse de 150 °C, aceste neajunsuri au fost complet eliminate.

Principalul motiv pentru distrugerea căptușelii și a trunchiului de susținere al coșului de fum în timpul funcționării cazanelor pe gaz natural este abaterea de la valorile de proiectare ale regimurilor de temperatură-umiditate și aerodinamice ale coșului de fum. După cum se știe, temperatura punctului de rouă a produselor de ardere a gazelor naturale este de 55-60 °C. Odată cu o scădere a vitezei gazelor de ardere în conductă și o scădere a temperaturii gazelor la 100 ° C, temperatura suprafeței interioare a căptușelii conductei scade până la punctul de rouă al produselor de ardere și mai jos. Coeficientul de transfer termic pe partea de gaz este redus la 2-6 W/(m2.K) in loc de 35 W/(m2.K) pentru conditii de proiectare cu parametri nominali ai cazanelor conectate la conducta. Condensul de la gazele de ardere intră pe suprafața căptușelii și apoi este filtrat în cărămidă prin cusăturile din ea și zidăria arborelui, iar la o temperatură exterioară negativă, acest condens îngheață și, ca urmare, cărămida și cusăturile din zidărie sunt distruse.

Când viteza gazelor de ardere este redusă la un nivel adecvat, apar condițiile pentru intrarea aerului rece în conductă, ceea ce duce la răcirea zidăriei în partea superioară a acesteia. Se recomanda sa se ia viteza la iesirea din conducta de aproximativ 6 m/s, adica. 1,3-1,5 ori viteza vântului pentru a evita aerul rece.

La viteze mari ale gazelor de ardere, se poate crea o presiune statică excesivă în conductă. În acest caz, gazele de ardere prin cusăturile căptușelii pătrund în zona cu o temperatură a materialului sub temperatura punctului de rouă, unde are loc condensul, ceea ce duce la distrugerea zidăriei. Valoarea presiunii statice depinde de viteza gazelor de ardere, de forma si inaltimea conductei, de temperatura gazelor de ardere si a aerului exterior. Viteza optimă pentru coșurile de cărămidă este de 6-18 m/s la ieșirea din coș, ceea ce trebuie confirmat prin calcul.

Deteriorări similare ale coșurilor de fum apar în timpul funcționării cazanelor pe păcură sulfuroasă. Totodată, situația este agravată de prezența compușilor sulfuri (gaz sulfuros și anhidridă sulfurică) în gazele de ardere și, din această cauză, temperatura punctului de rouă a acestora se ridică la 120-150 °C. În plus, au loc procesele de sulfatare a materialelor silicate și deteriorarea coroziunii. Deteriorarea materialelor țevilor se produce și din cauza contracției neuniforme a fundației și a altor cauze care nu sunt legate de temperatură, umiditate și condiții aerodinamice.

În timpul funcționării coșurilor de fum în condițiile condensării componentelor corozive pe suprafața căptușelii arborelui de evacuare, precum și atunci când condițiile de temperatură și umiditate se abat de la valorile de proiectare, este necesar să se protejeze împotriva coroziunii la temperaturi scăzute și distrugere. În străinătate, în ultimii ani, țevile metalice, precum și țevile din ceramică, sticlă și materiale sintetice au fost folosite ca trunchiuri de evacuare a gazelor din coșurile de fum. Acestea din urmă, în funcție de compoziția lor, pot fi proiectate pentru diferite temperaturi ale gazelor de eșapament: până la 80, 120, 160 °C și peste.

Printre cele mai importante cauze de deteriorare a coșurilor de fum ale centralelor termice se pot remarca următoarele:

suprasarcină de gaz asociată cu conectarea unor surse suplimentare la acestea;

Auto-învelirea capului conductei, care are loc la anumite rapoarte ale vitezei gazelor de ardere și a aerului;

Condiții de încărcare și temperatură variabile;

Creșterea conținutului de agenți corozivi din gazele de eșapament față de valorile calculate.

Datorită reducerii sarcinilor cazanelor conectate la coșuri, acestea din urmă sunt supuse unei uzuri accelerate. În astfel de condiții, cu o etanșeitate insuficientă la gaz a căptușelii din izolația termică și betonul arborelui purtător, inevitabil se formează și se acumulează condens, ceea ce duce la scăderea capacității portante a conductei din cauza levigarii și dezghețării betonului. Căptușeala din cărămizi și beton rezistente la acid sunt supuse coroziunii prin sulfat, care în mai puțin de 10 ani poate dezactiva un coș de beton armat, care este proiectat pentru o durată de viață mai lungă (cel puțin 50 de ani).

Η Multe coșuri de fum din cazan sunt operate cu abateri de la condițiile de proiectare și fără monitorizarea corespunzătoare a stării curente. Acest lucru duce la faptul că repararea lor devine mai complicată, iar funcționarea coșurilor de fum continuă cu o căptușeală parțial distrusă.

Un loc special îl ocupă problemele de conformitate cu cerințele proiectelor în timpul construcției coșurilor de fum. Calitatea construcției unor astfel de structuri critice adesea nu își îndeplinește scopul. Cele mai frecvente abateri de la proiecte sunt: ​​locurile cu scurgeri în care conductele de gaz se învecinează cu coșul de fum, subestimarea gradului de beton, prezența cochiliilor și golurilor etc.

În condiții de funcționare, există o abatere a cilindrului interior al țevii (căptușeală) de la verticală. Motivul principal pentru astfel de abateri este neuniformitatea temperaturilor suprafeței căptușelii de-a lungul circumferinței. Efectul termic al gazelor de ardere cu distribuție neuniformă a temperaturii provoacă diferite tensiuni, dilatații și contracții în timpul schimbărilor de temperatură din cauza pornirilor, opririlor și altor modificări ale modurilor de funcționare a cazanului. Cu o sarcină redusă a cazanelor conectate la coș, este posibilă umidificarea suplimentară a gazelor de ardere, ceea ce determină apariția hidraților în materialul căptușelii coșului de fum, care au proprietatea de a se extinde ireversibil și de a duce la umflarea acestor materiale. Astfel de condiții sunt o condiție prealabilă și unul dintre motivele abaterilor arborelui de evacuare a gazului de la verticală și distrugerea acestuia.

Măsuri pentru asigurarea funcționării pe termen lung

În 1993, Comitetul pentru Metalurgie al Federației Ruse a emis „Orientările pentru funcționarea coșurilor de fum industriale și a conductelor de ventilație”, elaborate de Institutul de Inginerie Civilă din Moscova, cu participarea Institutului VNIPITeploproekt și a altor organizații. Acest manual, prin natura și conținutul său, poate fi utilizat în diverse industrii. Oferă informații despre condițiile de funcționare normală a coșurilor de fum industriale și a conductelor de ventilație, inclusiv a conductelor cu puțuri de evacuare a gazelor sau cu căptușeală din plastic (pentru gazele de evacuare cu o temperatură de aproximativ 90 ° C). În anul 2004, a fost publicată o carte de referință, care evidențiază diverse aspecte ale unui set de probleme legate de asigurarea condițiilor de funcționare în siguranță a coșurilor de fum și identifică zone de cercetare ulterioară.

În conformitate cu documentele de reglementare, coșurile de cărămidă și cărămidă armată ar trebui să aibă o durată de viață de 70-100 de ani, beton armat - cel puțin 50 de ani, metal - 20-30 de ani, țevi cu puțuri de evacuare a gazelor și căptușeală din plastic - 15-20 ani.

Lista condițiilor care asigură funcționarea pe termen lung a coșurilor de fum conține cerințele de conformitate cu condițiile de temperatură și umiditate de proiectare și compoziția gazelor de evacuare. Una dintre cele mai importante condiții este supravegherea tehnică sistematică, inspecțiile și reparațiile corespunzătoare. Se atrage atenția asupra condițiilor de prevenire a asezării inegale a fundațiilor pentru fundațiile coșurilor de fum.

Recent, metodele moderne de examinare a coșurilor de fum folosind cele mai recente instrumente de control au devenit larg răspândite, în special, termografia folosind o metodă de imagistică termică care nu necesită oprirea coșului de fum. În plus, sfera lucrărilor privind inspecția stării tehnice a coșurilor de fum include:

Studiul proceselor de transfer de căldură și masă;

Calculul caracteristicilor aerodinamice;

Măsurarea concentrațiilor de emisii nocive;

Determinarea rezistenței betonului prin metode ultrasonice și sclerometrice.

Trebuie remarcat faptul că inspecția stării tehnice a coșurilor de fum este o măsură responsabilă, iar în implementarea acesteia ar trebui implicate organizații specializate cu suficientă experiență în acest domeniu și cu instrumente adecvate.

Rezultatele sondajului

Ca urmare a studiilor privind starea tehnică a coșurilor de fum, au fost stabilite cele mai caracteristice tipuri de defecte pentru toate acestea, precum și deficiențe generale în organizarea funcționării:

■ nu există dispozitive de instrumentare și mijloace de alarmă pentru monitorizarea parametrilor de temperatură și umiditate ai debitului de gaz la cotele corespunzătoare ale conductelor;

■ la joncțiunea conductelor de gaz de la cazane la conductele de gaz obișnuite și în punctele de conectare a acestora la coșuri, apar adesea scurgeri, fisuri în jurul întregului perimetru, ceea ce duce la răcirea și umidificarea suplimentară a gazelor de eșapament și un impact negativ ulterior asupra starea elementelor coșului de fum;

■ are loc o delaminare a betonului de la armătura longitudinală și transversală, care se corodă pe toată înălțimea;

■ plăcile de acoperire sunt distruse în locuri separate ale conductelor de gaze;

■ la joncţiunile legăturilor de căptuşire a conductelor se distrug cărămizile lacrimogene, zidăria secţiunilor rotunjite ale conductelor de gaz prezintă locuri de coroziune a mortarului de zidărie;

■ în grinzile deschiderii coşului se distruge stratul protector de beton, în urma căruia armătura este expusă;

■ există numeroase umflături ale zidăriei de căptușeală a conductei;

■ apar mişcări ale elementelor capacului din fontă din cauza umflării căptuşelii tamburului superior.

În majoritatea coșurilor de fum, distrugerea materialului principal de căptușeală (cărămidă rezistentă la acid) din cauza coroziunii la temperaturi scăzute are loc rar, în principal se remarcă distrugerea materialului cusăturilor și a straturilor anticorozive ale căptușelii. În unele cazuri, a existat umflarea locală a rosturilor cărămizii din cauza expunerii la gazele de ardere care conțin compuși de sulf.

Η Pe baza rezultatelor sondajelor efectuate de diferite organizații, se poate considera că principalul motiv pentru distrugerea în mare parte a căptușelilor conductelor, apariția fisurilor în acestea și în betonul arborelui lagăr (supus standardelor tehnologice pentru construcția țevilor) este o abatere de la parametrii de proiectare a condițiilor de temperatură și umiditate de funcționare și apariția datorită acesteia a solicitărilor termice acceptabile în elementele individuale ale țevii.

Pentru a îmbunătăți fiabilitatea funcționării coșurilor de fum și a conductelor de gaz, următoarele dintre acestea ar trebui luate ca măsuri prioritare:

În cazul distrugerii parțiale sau complete a căptușelii coșurilor de cărămidă, restaurați-o din cărămidă rezistentă la acid sau asigurați-vă instalarea unui puț de evacuare a gazelor din fibră de sticlă sau metal. Capul conductei se recomanda a fi realizat din verigi din fonta sau dintr-o solutie rezistenta la acid;

La restaurarea pereților de cărămidă și beton armat ai conductelor de gaz, utilizați căptușeală interioară cu polimer de silicat de beton împușcat sau cărămizi rezistente la acid pe chit andezitic; la înlocuirea plăcilor de podea și a acoperirilor conductelor de gaz, acestea ar trebui să fie din beton silicat-polimer, excluzând utilizarea plăcilor cu miez tubular;

Pentru a restabili capacitatea portantă a arborilor din beton armat, utilizați cleme din beton armat;

Nu permiteți aspirarea aerului exterior în conductele de gaz și în coșurile de fum;

Introduceți în practica examinării tehnice a stării coșurilor de fum utilizarea unei metode de imagistică termică care nu necesită oprirea coșului de fum și vă permite să determinați rapid locația deteriorării.

Trebuie remarcat faptul că, într-un coș de fum cu căptușeală din plastic armat cu sticlă, puțul de susținere din beton armat sau cărămidă este protejat în mod fiabil de efectele gazelor arse și condensului și, ca urmare, coroziunea materialelor acestora. Coșurile din fibră de sticlă sunt de 10-20 de ori mai ușoare decât căptușeala din cărămidă, au un randament crescut și o rezistență ridicată la coroziune împotriva gazelor de ardere agresive și, în consecință, o durată de viață mai lungă. Stivele GRP pot fi fabricate în fabrică ca sertare individuale sau segmente gata pentru asamblare.

constatări

Scăderea fiabilității coșurilor de fum se datorează în mare măsură nerespectării regulilor de funcționare, care se exprimă prin abaterea valorilor operaționale ale temperaturii, umidității și parametrilor aerodinamici de la cele recomandate de proiect. Nedensitățile din conductele exterioare de gaze, precum și distrugerea izolației lor termice, duc la răcirea gazelor de ardere și la diluarea lor cu aer. Ca urmare, crește condensarea agenților corozivi pe suprafața căptușelii, ceea ce provoacă coroziunea materialului și a cusăturilor sale. În plus, distrugerea căptușelii, în special a materialelor îmbinărilor de zidărie, are loc din cauza deformărilor termice cauzate de solicitări termice inacceptabile din cauza excesului valorilor standard ale diferențelor de temperatură pe grosimea materialului.

Trebuie luate măsuri adecvate pentru a asigura funcționarea pe termen lung și fiabilă a coșurilor de fum. Cele mai importante dintre ele sunt enumerate mai jos.

1. Asigurarea intretinerii documentatiilor de productie si tehnice pentru cosuri de fum.

O astfel de documentație ar trebui să includă în primul rând:

Pașaportul în forma stabilită;

Jurnalele de observații ale modului de funcționare (temperatura, presiune etc.);

Instrucțiuni de operare cu o reflectare a parametrilor controlați și a valorilor limită ale acestora, succesiunea sondajelor etc.;

Un set de documentație pentru implementarea supravegherii tehnice asupra reparării coșurilor de fum și a conductelor de gaz (bușteni pentru producția de lucrări, inclusiv anticoroziune, termoizolare, căptușeală etc.; certificate și rezultate ale testelor pentru mostre de materiale utilizate; acte de acceptare a muncii prestate).

2. Nu permiteți, fără acord cu organizația de proiectare, modificări ale indicatorilor prevăzuți de proiectarea regimurilor temperatură-umiditate și aerodinamică ale conductei.

3. Stabiliți controlul asupra apariției condensului în coș și organizați îndepărtarea acestuia în afara fundației coșului.

Atunci când temperatura gazelor de eșapament scade sub nivelul minim admisibil (mai ales atunci când cazanele funcționează pe gaz natural), este necesar să se ia măsuri pentru creșterea acesteia, în primul rând prin întărirea izolației termice a conductelor de gaz adiacente și a evacuatoarelor de fum, eliminând scurgerile de aer și, dacă este necesar, prin instalarea unei hidroizolații suplimentare a căptușelii.

4. La modificarea condițiilor de funcționare a coșurilor de fum, este necesar să se efectueze calcule de verificare pentru a determina valorile optime ale indicatorilor de stare termică și parametrii aerodinamici ai puțului de fum în absența auto-învelirii capului conductei .

5. Periodic, în timpul fiecărei verificări ale stării tehnice a coșului de fum (cel puțin o dată la 5 ani), se prelevează mostre din căptușeală și, dacă este necesar, din arborele purtător, pentru a determina gradul de sulfatare și distrugere a acestora. , precum și pentru a stabili modificări ale caracteristicilor de rezistență ale acestora și calculul duratei de viață reziduale sau rațiunea schimbării condițiilor de funcționare.

6. La efectuarea lucrărilor de reparații la înlocuirea parțială a căptușelii coșurilor de fum și a conductelor de gaze, numai acele materiale care sunt recomandate de proiect și care au certificatele corespunzătoare, sau materiale care au trecut testele preliminare în medii corozive adecvate care îndeplinesc condițiile din trebuie utilizate condițiile de temperatură și umiditate pentru funcționarea coșurilor de fum.

7. Se organizează monitorizarea instrumentală sistematică a uniformității de tasare a bazelor pentru fundații și a arborelui portant vertical al coșului de fum și se verifică periodic stabilitatea acestora.

Lista de mai sus de măsuri pentru a asigura funcționarea fiabilă a coșurilor de fum nu este exhaustivă. În ceea ce privește condițiile specifice de funcționare, această listă poate fi extinsă și completată cu alte măsuri.

Literatură

1. Shishkov I.A., Lebedev V.G., Belyaev D.S. Coșurile centralelor electrice. M.: Energie, 1976. 176 p.

2. Richter L.A. Centrale termice și protecție a atmosferei. M.: Energie, 1975. 312 p.

3. Conducte industriale de fum și ventilație: Carte de referință / F.P. Duzhikh, V.P. Osolovsky, M.G. Lada-ghicev; Sub redactia generala. F.P. Dujikh. M.: Teplotechnik, 2004. 464 p.

4. SP 13-101-99. Reguli pentru supravegherea, inspecția, întreținerea și repararea coșurilor de fum industriale și a conductelor de ventilație.