Производственные дымоходы

Все мы знаем что, тепло наших квартир обеспечивается котельными. К тому же периодически видим большие красно белые или конусообразные трубы, но мало кто задумывается о важности их правильной эксплуатации. Поэтому сегодня предлагаю узнать, для чего служат Производственные дымоходы котельной и чем грозит их неправильная работа для простых жителей города или поселка.

Самая большая дымовая труба находится в Казахстане и ее высота — целых 420м! ГРЭС, на которой она расположена, возведена на угольном разломе, и могла бы обеспечивать электроэнергией половину республики.  В российских городах таких масштабных производственных дымоходов не встретишь, но это не уменьшает их роль для нашего комфортного существования.

Дымовая труба – конструкция, предназначенная для отвода и рассеивания в атмосфере продуктов сгорания топлива. Без грамотно спроектированной и установленной трубы невозможна правильная работа котельной.

Кроме того, дымоотвод  центрального и автономного отопления  создает естественную тягу. Тяга возникает за счет разницы температур горячих газов внутри трубы и наружного воздуха.

Как устроен производственный дымоход

В случае, если конструкция дымохода не соответствует техническим требованиям, сажа, пепел, дым, копоть оседают на стенках канала, забивают его и  затрудняют отвод газов. Избежать данной ситуации можно только соблюдая все нормы и правила устройства промышленных дымоходов.

Основные элементы котельной с кирпичной трубой:

1. Фундамент (цоколь)
2. Ствол
3. Молниеотвод
4. Футеровка

Кладка ствола выполняется поэтапно, по 5-7м. Толщина стенок как правило уменьшается в направлении снизу вверх. Ее минимум -180мм. Трубы имеет форму конуса (для придания устойчивости). Низ конструкции изнутри прежде всего футеруют огнеупорным кирпичом. Между футеровкой и трубой оставляют зазор, компенсирующий тепловые расширения материала.

В цоколе обычно устраиваются окна для газоходов (их называют боровами). В газоходах организовываются проходы для осмотра.

Общая высота кирпичных дымоотводов 30-70м, диаметр – от 0.6м.

Котельная с  металлической трубой

1. Ствол
2. Растяжк
3. Чугунная плита
4. Фундамент

Стальные трубы для  котельных как правило производятся из листовой стали, толщиной от 3 до 15мм.  Отдельные участки трубы соединяются с помощью сварки. Чугунная плита закрепляется на фундамент, к ней монтируется ствол. Для обеспечения устойчивости конструкции на высоте равной 2/3 от высоты общего дымохода, устанавливают растяжки. Растяжка — это стальной канат, из проволоки диаметром 5-7мм.

Высота металлической трубы – не более 30- 40м. Диаметр – 0.4-1м. Основное достоинство – легкость, простота монтажа и демонтажа и низкая цена элементов конструкции. Основной недостаток стали — весьма короткий срок службы (обычно до 10-25лет).

Кроме металлических и кирпичных, дымовые каналы для котельной могут быть железобетонными. Железобетонные трубы прочны, но обладают низкой коррозионной стойкостью, поэтому выполняются с укладкой внутренней отделки, защищающей внутренние стенки канала от агрессивных газов.

Согласно СНиП высота любой трубы котельной должна быть на 5м выше конька кровли любого здания, находящегося на расстоянии до 25 метров. Эту величину можно увеличивать, но уменьшать нельзя.

Принцип работы

Для обеспечения непрерывного процесса горения топлива в топку котлоагрегата должен постоянно поступать воздух, а продуктам сгорания следует беспрепятственно выходить и рассеиваться в атмосфере.  Оба этих процесса происходят под воздействием тяги. Труба котельной обеспечивает естественную тягу (разрежение), если тяги не хватает, устанавливают дымососы.

Принцип действия дымоотвода – закон сообщающихся сосудов. Вес холодного воздуха безусловно больше, чем вес  столба такой же высоты горячего газа в котельной. Происходит круговорот воздуха – атмосферный поступает в топку, а отработанный – выходит через дымоход.

Тяга напрямую зависит от высоты конструкции, а так же внешней и внутренней температур и атмосферного давления.

Виды и конструкции производственных и бытовых дымоходов

Как было сказано выше — трубы для дымоходов котельных изготавливают из разных материалов. Трубы из кирпича или железобетона  имеют общее конструктивное решение. А вот стальные – различаются на несколько типов.

Типы конструкций дымоходов:

• Колонные, классические. Самый популярный тип. Представляет собой колонну из стали с залитым в фундамент цоколем.

• Усиленные фермами. Используются для крупных промышленных котельных и ТЭЦ. Здесь ферма — металлическое сооружение из продольных и поперечных стержней – стыкуется с анкерной корзиной и поддерживает дымоход большого диаметра и массы в вертикальном положении;
• Бескаркасные (упрощенные). Пример такой конструкции можно встретить в любом частном доме, оборудованном печью или отопительным котлом. Этот вариант отличается простотой в сборке и низкой стоимостью,   состоит из самого дымоотвода и боровка-элемента, соединяющего  его  с камином или печью.

• Конструкции мачтового типа. Отличаются самой большой высотой и устанавливаются обычно в черте города. Ствол дымохода крепят к каркасу – колонне, усиленной металлическими растяжками;

• Встроенные. Выполняются в стене дома, чаще всего со стороны фасада. Роль поддерживающего каркаса и фундамента выполняет стена здания. Дымопровод крепится к каркасы специальными кронштейнами.

Любой из перечисленных вариантов может быть одноствольным (с одной выводящей трубой) и многоствольным.

Срок службы дымохода

Срок службы дымохода прежде всего зависит от материала, из которого он выполнен.

• Железобетонные трубы при правильной эксплуатации прослужат не менее 50лет;
• Кирпичные — самые долговечные. «Живут» до 100лет;
• Металлические. Изделия с самым маленьким сроком службы. В зависимости от условий эксплуатации и наличии внутренней защиты он составляет 10-30лет.
• Железобетонные и кирпичные трубы получили широкое распространение для отвода как обычных, так и агрессивных газов.

Строительные нормативы

Основные нормативные документы для дымоходов в котельных:

• СНиП ІІ-35-76 «Нормы проектирования. Котельные установки»;
• СП13-101-99 «Правил надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб»;
• Правила эксплуатации и ремонта металлических труб котельных регламентируются инструкцией РД-34.0-21.562-93, железобетонных — РД34.21.562-93;
• ОНД №86 –для расчета высоты;
• СНиП 2.01.07-85 «Определение ветровых нагрузок»;
• Для определения прочности фундамента – СниП 2.03.01-84, 2.02.01-83;
• Для стальных труб требуется соблюдение СП53-101-98.

Изготовление и установка дымохода

Производственный дымоход – конструкция сложная. Проектировать и устанавливать ее должны исключительно специалисты.

Для к примеру приведу дымоход бытовой 

Расчет размеров

В основе расчетов дымоотводов котельных лежат показатели ветровой нагрузки и вид тяги. Любая, даже самая маленькая ошибка приведет к сбою в работе всей системы. Высота трубы обычно определяется при естественной тяге, а затем проверяется по коэффициенту скорости рассеивания вредных газов. Величина этого коэффициента зависит от метеорологических особенностей  и рельефа местности, температуры исходящих газов и скорости потока воздушных масс.

Высоту дымохода, необходимую для обеспечения необходимой  естественной тяги, определяют  равенством силы тяги и суммы сопротивлений газов проходящих  по газоходам котла и  дымоходу, кгс/м2.

Формула для расчета минимальной высоты трубы:

Как видите, формула довольно сложная, расчетом должен заниматься специалист.

• А – параметр, характеризующий метеорологию региона;
• Мi – масса газов, выходящих из трубы за еденицу времени;
• Спдкi и Сфi – показатели концентрации различных веществ, содержащихся в дыму;
• F – скорость оседания частиц;
• V – объем выходящего газа;
• Т-разница температур воздуха входящего в трубу и выходящего из нее.

Все значения  берем из документации, прилагаемой к оборудованию.

Для металлических труб  есть еще одно  правило: если расход многозольного топлива не более 5 тонн в сутки, то высота дымохода может быть меньше 30 м. Нарушение этого правила значительно сокращает срок эксплуатации трубы.

Для промышленных котельных приняты специальные стандарты соответствия материала, дымохода, его диаметра и высоты:

Диаметр дымохода зависит от массы топлива, сжигаемой за определённый промежуток времени. При  расчете учитывают величину скорости газов на выходе из трубопровода. Этот показатель лежит в пределах от 15-20м/с при естественной тяге до 35-40 м/с при искусственной.

Экология требует соблюдения многих норм и правил при работе котельных. В частности -суммарный коэффициент загрязнения атмосферы не должен превышать 30%. Для этого при расчете следует учесть мощность котельной. Например, для котельной с мощностью 1100 кВт выбирается высота – 13 м,  для мощности 12000 кВт – 28м.

Особенности монтажа

• Установка трубы котельной начинается с нижней части (фундамента);
• Для газовой котельной, с экономической точки зрения, наиболее выгодно использование стальных труб. Но стоит помнить, что максимальная высота металлической трубы -30м;
• Высокие конструкции — прекрасные проводники электричества. Защита от молний выполняется согласно требованиям РД-34.21.122-87;
• Конструкция молниеотвода определяется исходя их особенностей конструкции дымовыводящей системы. Для неметаллического дымохода длина молниеотвода обычно составляет 1м. На каждые 50 м конструкции устанавливается 1 молниеприемник;
• Металлические дымоходы специальной защиты не требуют – они сами выполняют роль токоприемника;
• Все изолирующие элементы должны быть заземлены.

Частые ошибки при установке

Дымовые трубы котельных находятся под постоянным воздействием агрессивных выходящих газов, атмосферных  и механических нагрузок. Поэтому монтировать дымоход нужно строго по разработанному чертежу и с соблюдением всех норм. Выход  дымоотвода из строя неминуемо приведет к остановке технологического процесса всей котельной.

Распространенные ошибки и проблемы:

• Неправильно выбранные материал ;
• Ошибки в расчете диаметра;
• Расчет параметров без учета зольности топлива;
• Высота трубы не соответствует техническим нормам;
• Неправильное крепление дымохода;
• Использование дешевого некачественного топлива

Любая ошибка может привести к ухудшению экологической ситуации, а при обрушении трубы — к человеческим жертвам.

Обслуживание и чистка

Часть продуктов сгорания в процессе работы оседает на стенках трубы. Поэтому чистка дымового канала обязательный процесс. Иначе снижается КПД котла и увеличивается расход топлива.

Определить степень загрязненности дымохода можно двумя способами:

1. Визуальный осмотр;
2. Измерение температуры выходящих газов. Если она выше нормы — это первый признак необходимости чистки. Данные о температуре газов распечатываются и составляется план работ;

Способы очистки:

• Химическая. Пред чисткой обязательно определить тип подходящих химических средств. Накопившиеся отложения сажи обычно удаляются с помощью специального спрея. Такой способ очищения подойдет для небольшого слоя загрязнения.
• Механическая. Механическая чистка так же допустима, но опасна для рабочего персонала оседанием в легких мелкодисперсных частиц. Чистка при помощи скребков и щеток обычно применяется для дымоходов больших диаметров.
• Аппаратная. Аппараты могут быть пескоструйными или гидравлическими. В первом варианте струя песка сбивает частицы сажи со стенок. В гидравлических аппаратах вместо песка используется вода

После окончания чистки проводится повторный анализ температур. Распечатка покажет, качественно ли было проведено очищение.

Профилактический осмотр оборудования обязателен.

Советы специалистов

• Кроме чистки производственный дымоход необходимо периодически проверять и ремонтировать. Игнорировать мелкие поломки нельзя-они приведут к крупным. И тогда отопительный процесс может остановиться.
• Окрашивание труб хорошо поможет улучшить их стойкость к внешним негативным воздействиям.
• Не следует проводить чистку при сильных минусовых температурах (за исключением постоянно холодных климатических поясов).
• Сразу после монтажа котельной следует испытать отопительное оборудование для определения химического состава газов.

Вывод

Проектирование производственного дымохода – задача исключительно для специалистов. От правильной работы котельной зависит тепло в наших домах и чистота вдыхаемого воздуха. Но данная статья будет полезна и для домашнего мастера — все перечисленные принципы и расчеты можно применить для бытового отопления частного дома. Присоединяйтесь в наше сообщество.