Трубы с непроходным зазором
Исследованиями, выполненными на кафедре тепловых электростанций МЭИ, установлено, что в высоких конических трубах дымовые газы при движении на больших скоростях вызывают давление примерно на одной трети верхней части газоотводящего ствола. Давление газов вызывает усиленную их фильтрацию через кирпичную футеровку. .Проходя через швы, неплотности кладки и через поры кирпича, газы попадают на железобетонную оболочку и разрушают как оболочку, так и футеровку, а также находящуюся между ними тепловую изоляцию. Поэтому для увеличения долговечности трубы необходимо создать надежную преграду газам, проникающим через футеровку.
Институт «Теплопроект» в содружестве с институтом «Теплоэлек-тропроект» 1 предложил и запроектировал дымовые трубы принципиально новой конструкции с противодавлением в зазоре между стволом и оболочкой с подачей в зазор подогретого воздуха.
При такой схеме нагнетаемый вентилятором воздух, предварительно подогретый до 80° С, создает давление в зазоре большее, чем давление газа в стволе, препятствуя фильтрации газа через кладку и тем самым исключая разрушение кладки газоотводящего ствола и бетона оболочки. Лишний воздух удаляется через верхние отверстия, регулируемые жалюзи, и путем фильтрации в нижнюю часть газоотводящего ствола через кирпичную кладку, где имеется разряжение.
Впервые опытные железобетонные трубы высотой 250 м с противодавлением при помощи подогретого воздуха были возведены на Криворожской, Новочеркасской и Бурштынской ГРЭС. Установленный в нижней части трубы под перекрытием вентилятор создает давление в воздушном зазоре между оболочкой и стволом всегда несколько больше, чем давление дымовых газов. Этим исключается проникновение агрессивных дымовых газов в воздушный зазор.
Для повышения трещиностойкости кирпичной кладки нагнетаемый воздух при помощи парового калорифера подогревается до температуры 60-90°.
Для регулирования давления в зазоре в верхней части железобетонной оболочки трубы предусмотрены окна размером 120×200 мм с жалюзи. Температура воздуха регулируется затворами, установленными на байпасе к калориферу и на входе в него.
Газоотводяший ствол выложен из кислотоупорного кирпича толщиной 230 мм на диабазовой замазке со швами толщиной 6 мм. Внутренняя поверхность ствола также затерта диабазовой замазкой слоем 3 мм с последующей окисловкой поверхности 20-процентным раствором серной кислоты.
В нижней части каждого звена футеровки имеются проемы размером 120X350 мм с шагом 590 мм по оси трубы для прохода газа из нижнего звена в верхнее.
Для контроля режима труб установлены автоматические приборы, регистрирующие температуру, давление и скорость движения газов в стволе, а также воздуха в зазоре. Из показаний приборов видно, что превышение статического давления в воздушном зазоре над статическим давлением в стволе трубы происходит по всей высоте трубы.
В трубе Новочеркасской ГРЭС статическое давление на отметке 183,75 м в стволе трубы при нагрузке 555 Мет достигло +25 кгм2, в то время как в воздушном зазоре давление составило +37 кгм2 при полном отсутствии в зазоре SO2.
Расход воздуха для сохранения противодавления зависит от коэффициента фильтрационной массопроводности кирпичной кладки, полученного для данной конструкции = 5 кгм2 • ч • мм. Поэтому при закрытых окнах в верхней части трубы расход воздуха может быть сокращен до количества, фильтрующегося через кирпичную кладку, и доведен до величины 2500 м3ч, определенной для данных труб. Трубы указанной конструкции по сравнению с трубами, построенными ранее, имеют ряд преимуществ.
Противодавление создало надежную преграду агрессивным дымовым газам, а подогрев воздуха исключил образование трещин в кирпичной кладке. При применении противодавления с подогревом воздуха обеспечивается долговечность железобетонной несущей оболочки и кирпичного газоотводящего ствола, а также сокращаются трудозатраты и стоимость возведения труб. Минэнерго приняло решение о широком внедрении этих труб на строящихся электростанциях.
Создание противодавления с подогревом воздуха в зазоре между железобетонной оболочкой и газоотводящим стволом увеличивает потребление электроэнергии на собственные нужды и тем самым увеличивает эксплуатационные расходы. Для избежания этого в последнее время по предложению институтов «Теплопроект» и «Тепло-электропроект» были созданы новые трубы с исключением вентиляторов. Для создания противодавления был принят ступенчатый зазор, ширина которого изменяется от 700 мм (внизу) до 20 мм (вверху). Такая переменная ширина зазора по высоте трубы создавала сжатие входящего воздуха в верхней части зазора до 28 мм вод. ст. и обеспечивала противодавление дымовым газам, проходящим в газоотводящем стволе. Подогрев воздуха до температуры 80° С был осуществлен непосредственно отходящими газами через стальную вставку, устроенную в нижней части стенки газоотводящего ствола в месте примыкания к внешним газоходам. Стальная вставка облицовывалась кислотоупорной плиткой.
Такие трубы были запроектированы для Бурштынской (труба № 3 высотой 250 м), Углегорской (труба № 1 высотой 320 м), Рязанской (труба № 1 высотой 320 м) и для ряда других ГРЭС.
ОРГРЭС предложил производить вентиляцию зазора за счет естественной тяги и осуществил свое предложение впервые на трубе № 3 высотой 120 ж ТЭЦ — 21 Мосэнерго. В этой трубе зазор между железобетонной оболочкой и газоотводящим стволом выполнен внизу (до отм. 25 м) шириной 120 мм и далее — 100 мм. Воздух поступает в зазор на отметке 10 м и выходит через 14 вытяжных отверстий размером 200×280 мм на отметке 119,5 м. Естественная вентиляция зазора по предложению ОРГРЭСа была также осуществлена па трубе № 1 высотой 250 м Костромской ГРЭС и на ряде других ТЭС.
В некоторых случаях в устье трубы устраивается диффузор, уменьшающий скорость и снижающий давление дымовых газов и упрощающий конструкцию футеровки.