Коррозия металлических дымовых труб
Обновлено: 02.05.2024
Для достижения высокой экономичности котельных установок требуется снижать температуру уходящих газов. Однако уровень ее снижения лимитируется условиями обеспечения надежной работы дымовых труб.
Широкое распространение в котельных получили дымовые трубы с несущим стволом и футеровкой из кирпича. Для таких труб факторами, определяющими их надежность и долговечность, является температурное состояние поверхности футеровки и ствола, а также состав отводимых газов. Перевод котлов на непроектные виды топлива или отклонение их режимов работы от проектных значений должны сопровождаться соответствующими расчетами для создания условий, обеспечивающих надежную эксплуатацию дымовых труб.
Причины повреждений
В начальный период массового возведения кирпичных дымовых труб котельные, как правило, работали на твердых и жидких видах топлива с температурой отводимых газов от котлов 200-250 ОС. Это не приводило к повреждениям элементов трубы, выполненных из обыкновенного глиняного кирпича М-100. Зазор между футеровкой и стволом с заполнением теплоизоляционным материалом, а при соответствующих значениях температуры уходящих газов и климатических условиях и без заполнения, позволял поддерживать требуемые температурные перепады по элементам дымовых труб и обеспечивать достаточно длительную их работу.
Опыт эксплуатации дымовых труб различных конструкций на тепловых электростанциях и котельных показывает, что с переводом котлов с твердого и жидкого топлива на сжигание природного газа, повреждения элементов дымовых труб стали отмечаться чаще. Срок службы футеровки в зависимости от климатических условий и температуры отводимых газов на ряде объектов не превышает 3-4 года. В южных районах бывшего СССР при температуре отводимых продуктов сгорания природного газа (зимой) 80-130 ОС образования конденсата на поверхности элементов дымовых труб не отмечалось и их повреждений не было.
В то же время кирпичные дымовые трубы, размещенные в центральных районах бывшего СССР, при работе котлов на газе с частичными нагрузками и температурой уходящих газов зимой до 100 ОС подвергаются повреждениям. Последние усиливаются при пониженных скоростях дымовых газов в устье трубы (до 2 м/с) и при подземном расположении боровов. При этом грунтовые воды, попадая в газовый тракт, ускоряют процесс разрушения трубы. В работе [1] приводятся сведения о неудовлетворительном состоянии дымовых труб котельных при работе котлов на газе с температурой отводимых продуктов сгорания зимой 70-100 ОС и их скоростью на выходе 1,5-6,5 м/с. В результате обследования состояния этой трубы установлено намокание кладки, локальное отслаивание кирпича и т.п. Аналогичная ситуация отмечается для кирпичной дымовой трубы при работе котлов на газе и отводе их с температурой 40-60 ОС внутри ствола и скоростью 1 -2 м/с. Верхняя часть трубы (до 12 м) покрывалась наледями, кирпич отслаивался и разваливался. При переходе к температуре дымовых газов 150 ОС эти недостатки были полностью устранены.
Основной причиной разрушений футеровки и несущего ствола дымовой трубы при работе котлов на природном газе является отклонение от проектных значений температурно-влажностного и аэродинамического режимов трубы. Как известно, температура точки росы продуктов сгорания природного газа составляет 55-60 ОС. При снижении скорости дымовых газов в трубе и понижении температуры газов до 100 ОС температура внутренней поверхности футеровки трубы снижается до точки росы продуктов сгорания и ниже. Коэффициент теплоотдачи со стороны газов снижается до 2-6 Вт/(м2.К) вместо 35 Вт/(м2.К) для проектных условий при номинальных параметрах котлов, подсоединенных к трубе. Конденсат из дымовых газов попадает на поверхность футеровки, а затем фильтруется в кирпич через швы в ней и кладке ствола, а при отрицательной температуре наружного воздуха происходит замерзание этого конденсата, и вследствие этого кирпич и швы в кладке разрушаются.
При понижении скорости дымовых газов до соответствующего уровня появляются условия попадания холодного воздуха в трубу, что приводит к охлаждению кладки в верхней ее части. Рекомендуется принимать скорость на выходе из трубы порядка 6 м/с, т.е. в 1,3-1,5 раза выше скорости ветра, чтобы избежать попадания холодного воздуха.
При больших скоростях дымовых газов в трубе может создаваться избыточное статическое давление [2]. При этом дымовые газы через швы футеровки проникают в зону с температурой материала ниже температуры точки росы, где и происходит образование конденсата, что приводит к разрушению кладки. Величина статического давления зависит от скорости дымовых газов, формы и высоты трубы, температуры дымовых газов и наружного воздуха. Оптимальной для кирпичных дымовых труб считается скорость на выходе из трубы 6-18 м/с, которая должна подтверждаться расчетом.
Аналогичные повреждения дымовых труб происходят и при работе котлов на сернистых мазутах. При этом положение усугубляется наличием в дымовых газах сернистых соединений (сернистого газа и серного ангидрида) и повышением за счет этого температур их точки росы до 120-150 ОС. Дополнительно возникают процессы сульфатизации силикатных материалов и коррозионного разрушения. Повреждения материалов труб происходят также за счет неравномерной усадки фундамента и других причин, не связанных с температурно-влажностным и аэродинамическим режимами.
При работе дымовых труб в условиях конденсации на поверхность футеровки газоотводящего ствола коррозионных компонентов, а также при отклонении температурно-влажностного режима от проектных значений требуется ее защита от низкотемпературной коррозии и разрушений. За рубежом в последние годы в качестве газоотводящих стволов дымовых труб применяют металлические трубы, а также трубы из керамики, стекла, синтетических материалов. Последние, в зависимости от их состава, могут предназначаться для разных температур отводимых газов: до 80, 120, 160 ОС и выше.
Среди важнейших причин, вызывающих повреждения дымовых труб ТЭС, можно отметить следующие:
- перегрузка по газам, связанная с подключением к ним дополнительных источников;
- самоокутывание оголовка трубы, происходящее при определенных соотношениях скоростей дымовых газов и воздуха;
- переменные нагрузочные и температурные режимы;
- повышение содержания коррозионных агентов в отводимых газах против расчетных значений.
Из-за снижения нагрузок котлов, подключенных к дымовым трубам, последние подвергаются ускоренному износу. В таких условиях при недостаточной газоплотности футеровки в теплоизоляции и бетоне несущего ствола неизбежно образуется и накапливается конденсат, что приводит к снижению несущей способности трубы вследствие выщелачивания и размораживания бетона. Футеровка, выполненная из кислотостойкого кирпича, и бетон подвергаются сульфатной коррозии, которая менее чем за 10 лет может вывести из строя железобетонную дымовую трубу, которая рассчитана на более длительный срок эксплуатации (не менее 50 лет).
Η многих котельных дымовые трубы эксплуатируются с отступлениями от проектных условий и без надлежащего контроля текущего состояния. Это приводит к тому, что ремонт их усложняется, а эксплуатация дымовых труб продолжается с частично разрушенной футеровкой.
Особое место занимают вопросы соблюдения требований проектов при возведении дымовых труб. Качество строительства таких ответственных сооружений зачастую не отвечает их назначению. Наиболее частыми отступлениями от проектов являются: неплотность мест примыкания газоходов к дымовой трубе, занижение марки бетона, наличие раковин и пустот и т.п.
В эксплуатационных условиях имеет место отклонение внутреннего ствола трубы (футеровки) от вертикали. Основной причиной таких отклонений является неравномерность температур поверхности футеровки по окружности. Температурное воздействие дымовых газов с неравномерным распределением температур вызывает различные напряжения, расширения и сжатия при смене температур, обусловленной пусками, остановами и другими изменениями режимов работы котлов. При пониженной нагрузке подключенных к дымовой трубе котлов возможно дополнительное увлажнение дымовых газов, что вызывает появление гидратов в материале футеровки дымовой трубы, имеющих свойство необратимо расширяться и приводить к набуханию этих материалов. Такие условия являются предпосылкой и одной из причин отклонений газоотводящего ствола от вертикали и его разрушений.
Мероприятия для обеспечения длительной эксплуатации
Комитетом РФ по металлургии в 1993 г. выпущено «Руководство по эксплуатации промышленных дымовых и вентиляционных труб», разработанное Московским инженерно-строительным институтом при участии института ВНИПИТеплопроект и других организаций. Данное руководство по своей сущности и содержанию может быть использовано в различных отраслях промышленности. В нем приведены сведения об условиях нормальной эксплуатации промышленных дымовых и вентиляционных труб, включая трубы с газоотводящими стволами или с футеровкой из пластмасс (для отвода газов с температурой около 90 ОС). В 2004 г. было выпущено справочное издание [3], в котором освещены различные аспекты комплекса вопросов, связанных с обеспечением условий безопасной эксплуатации дымовых труб и определены направления дальнейших исследований.
В соответствии с нормативными документами кирпичные и армокирпичные дымовые трубы должны иметь срок службы 70-100 лет, железобетонные - не менее 50 лет, металлические -20-30 лет, трубы с газоотводящими стволами и футеровкой из пластмасс - 15-20 лет.
В перечне условий, обеспечивающих длительную эксплуатацию дымовых труб, приведены требования соблюдения проектного температурно-влажностного режима и состава отводимых дымовых газов. Одним из важнейших условий является проведение систематического технического надзора, обследований и соответствующих ремонтов. Обращается внимание на условия предотвращения неравномерных осадок оснований под фундаменты дымовых труб.
В последнее время получили распространение современные методы обследования дымовых труб с применением новейших средств контроля, в частности термографирование тепловизионным методом, не требующим остановки трубы. Кроме того, в состав работ по обследованию технического состояния дымовых труб входит:
- изучение процессов тепло- и массопереноса;
- расчет аэродинамических характеристик;
- измерение концентраций вредных выбросов;
- определение прочности бетона ультразвуковым и склерометрическим методами.
Необходимо отметить, что выполнение обследования технического состояния дымовых труб является ответственным мероприятием и к его выполнению должны привлекаться специализированные организации, имеющие достаточный опыт в этом направлении и располагающие соответствующими приборами.
Результаты обследований
В результате обследований технического состояния дымовых труб для всех них установлены наиболее характерные виды дефектов, а также общие недостатки в организации эксплуатации:
■ приборы КИП и средства сигнализации по контролю температурно-влажностных параметров газового потока на соответствующих отметках трубы отсутствуют;
■ в местах примыкания газоходов от котлов к общим газоходам и в местах подключения их к дымовым трубам нередко имеются неплотности, щели по всему периметру, что приводит к дополнительному охлаждению и увлажнению отводимых дымовых газов и последующему отрицательному влиянию на состояние элементов дымовых труб;
■ происходит отслоение бетона от продольной и поперечной арматуры, которая по всей высоте подвергается коррозии;
■ разрушаются плиты покрытия в отдельных местах газоходов;
■ в местах сопряжений звеньев футеровки трубы разрушаются слезниковые кирпичи, кладка закругленных участков газоходов имеет места коррозии кладочного раствора;
■ в балках перекрытия проема дымовой трубы разрушается защитный слой бетона, в результате этого оголяется арматура;
■ отмечаются многочисленные вспучивания кладки футеровки трубы;
■ происходят перемещения элементов чугунного колпака за счет вспучивания футеровки верхнего барабана.
Ηа большинстве дымовых труб разрушения основного материала футеровок (кислотоупорного кирпича) за счет низкотемпературной коррозии происходят редко, отмечается преимущественно разрушение материала швов и антикоррозионных покрытий футеровки. В отдельных случаях имели место локальные вспучивания швов кирпича за счет воздействия на них дымовых газов, содержащих сернистые соединения.
Η основании результатов выполненных различными организациями обследований можно считать, что основной причиной большинства разрушений футеровок труб, появления трещин в них и бетоне несущего ствола (при соблюдении технологических норм строительства труб) является отступление от проектных параметров температурно-влажностного режима эксплуатации и возникновение за счет этого допустимых термических напряжений в отдельных элементах труб.
Для повышения надежности эксплуатирующихся дымовых труб и газоходов в качестве первоочередных мероприятий необходимо выполнить следующие из них:
- при частичном или полном разрушении футеровки кирпичных дымовых труб восстанавливать ее из кислотостойкого кирпича, либо предусматривать установку газоотводящего ствола из стеклопластика или металла. Оголовок трубы рекомендуется выполнять из чугунных звеньев или из кислотостойкого раствора;
- при восстановлении кирпичных и железобетонных стен газоходов применять внутреннюю облицовку торкретсиликатполимерным или кислотоупорным кирпичом на андезитовой замазке; плиты перекрытия и покрытия газоходов при их замене применять из силикатополимербетона, исключив использование пустотных плит;
- для восстановления несущей способности железобетонных стволов применять железобетонные обоймы;
- не допускать подсоса наружного воздуха в газоходы и дымовые трубы;
- ввести в практику технического освидетельствования состояния дымовых труб применение тепловизионного метода, не требующего остановки трубы и позволяющего оперативно определять места повреждений.
Следует отметить, что в дымовой трубе с футеровкой газоотводящего ствола из стеклопластика несущий железобетонный или кирпичный ствол надежно защищен от воздействия дымовых газов и конденсата, а вследствие этого и коррозии их материалов. Газоотводящие стволы дымовых труб из стеклопластика в 10-20 раз легче, чем кирпичная футеровка, они обладают повышенной пропускной способностью и высокой коррозионной стойкостью против воздействия агрессивных дымовых газов, а соответственно более высоким эксплуатационным ресурсом. Газоотводящие стволы из стеклопластика могут изготавливаться в заводских условиях в виде отдельных царг или сегментов, готовых для сборки.
Снижение надежности дымовых труб в значительной степени происходит из-за несоблюдения правил эксплуатации, выражающегося в отступлении эксплуатационных значений температурно-влажностных и аэродинамических параметров от рекомендуемых проектом. Не-плотности в наружных газоходах, а также разрушения их теплоизоляции приводят к охлаждению дымовых газов и разбавлению их воздухом. Вследствие этого усиливается конденсация коррозионных агентов на поверхности футеровки, что вызывает коррозию ее материала и швов. Кроме того, разрушение футеровки, в особенности материалов швов кладки, происходит за счет термических деформаций, вызываемых недопустимыми температурными напряжениями из-за превышения нормативных значений перепадов температур по толщине материала.
Для обеспечения длительной и надежной работы дымовых труб необходимо осуществлять соответствующие мероприятия. Важнейшие из них приведены ниже.
1. Обеспечить ведение производственно-технической документации по дымовым трубам [4].
В состав такой документации в первую очередь, должны входить:
- паспорт установленного образца;
- журналы наблюдений за режимом работы (температурой, давлением и т.п.);
- инструкция по эксплуатации с отражением контролируемых параметров и их предельных значений, очередности освидетельствований и т.п.;
- комплект документации по осуществлению технического надзора за проведением ремонтов дымовых труб и газоходов (журналы производства работ, в том числе антикоррозионных, теплоизоляционных, футеровочных и т.п.; сертификаты и результаты испытаний образцов применяемых материалов; акты приемки выполненных работ).
2. Не допускать без согласования с проектной организацией изменений показателей, предусмотренных проектом температурно-влажно-стного и аэродинамического режимов трубы.
3. Установить контроль за появлением конденсата в трубе и организовать его отвод за пределы фундамента дымовой трубы.
При падении температуры отводимых газов ниже минимально допустимого уровня (особенно при работе котлов на природном газе) необходимо принимать меры по ее повышению, в первую очередь путем усиления теплоизоляции примыкающих газоходов и дымососов, исключения подсосов воздуха и, при необходимости, путем устройства дополнительной гидроизоляции футеровки.
4. При изменении условий эксплуатации дымовых труб необходимо выполнять поверочные расчеты для определения оптимальных значений показателей теплового состояния и аэродинамических показателей газоотводящего ствола при отсутствии самоокутывания оголовка трубы.
5. Периодически, при проведении каждого из обследований технического состояния дымовой трубы (не реже 1 раза в 5 лет) осуществлять отбор проб футеровки, а при необходимости и несущего ствола, для определения степени их сульфатизации и разрушений, а также для установления изменения их прочностных характеристик и расчета остаточного рабочего ресурса или обоснований изменения условий эксплуатации.
6. При выполнении ремонтных работ по частичной замене футеровки дымовых труб и газоходов следует применять только те материалы, которые рекомендованы проектом и имеют соответствующие сертификаты, или материалы, прошедшие предварительные испытания в соответствующих коррозионных средах, отвечающих условиям температурно-влажностного режима эксплуатации дымовых труб.
7. Организовать систематическое инструментальное наблюдение за равномерностью осадки оснований под фундаменты и вертикального несущего ствола дымовой трубы и периодически производить проверку их устойчивости.
Приведенный выше перечень мероприятий по обеспечению надежной эксплуатации дымовых труб не является исчерпывающим. Применительно к конкретным условиям эксплуатации этот перечень может быть расширен и дополнен другими мероприятиями.
1. Шишков И.А., Лебедев В.Г., Беляев Д.С. Дымовые трубы энергетических установок. М.: Энергия, 1976. 176 с.
2. Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. М.: Энергия, 1975. 312 с.
3. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Ф. П. Дужих, В.П. Осоловский, М.Г. Лады-гичев; Под общей ред. Ф.П. Дужих. М.: Теплотехник, 2004. 464 с.
4. СП 13-101-99. Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Если ты закладываешь чушь в компьютер, ничего кроме чуши он обратно не выдаст. Но эта чушь, пройдя через довольно дорогую машину, некоим образом облагораживается, и никто не решается критиковать ее. Законы Мерфи (еще. )
Коррозия - дымовая труба
Коррозия дымовой трубы происходят из-за конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Дли ликвидации этого явления необходимо покрыть изоляцией дымовую трубу к з 3 - 8 м от ее основания. [1]
Для защиты от коррозии дымовых труб , отводящих газы с температурой, превышающей 200 С, применяют лак № 411, который наносят в два-три слоя. [2]
Такие покрытия используют для защиты от коррозии дымовых труб , выпарных аппаратов, сушилок, насосов для перекачивания горячих жидкостей, крекинг-установок. [3]
Полиорганосилоксановые покрытия пригодны для защиты от коррозии дымовых труб , выпарных аппаратов, сушилок, насосбв для перекачивания горячих жидкостей, крекинг-установок и другого оборудования, работающего в условиях высоких температур и действия агрессивных сред. [4]
В схеме с неглубокой регенерацией тепла отходящих газов путем подогрева дутьевого воздуха и мокрой пыле-очисткой ( рис. 48) удачно решены вопросы обеспечения тяги и предотвращения коррозии дымовой трубы . [6]
Теплоноситель в монолитных системах низкотемпературного отопления может подогреваться с помощью прямого или косвенного использования первичного теплоносителя ( см. разд. За счет подмеса воды из подающей магистрали повышают температуру воды в обратной магистрали, чтобы избежать образования конденсата и предотвратить коррозию дымовой трубы и стенок котла. Монолитные системы низкотемпературного отопления могут работать в смешанном режиме, от одной тешюнагре-вательной установки поставляя двум группам потребителей воду разной температуры, что необходимо при обогреве второстепенных помещений, а также при нагреве воды для горячего водоснабжения. [8]
Выходящая из пенных аппаратов пульпа нейтрализуется известью, а образующиеся шламы удаляются. Выводом из замкнутого цикла части жидкости и добавлением чистой воды поддерживается постоянная концентрация раствора. Применяемая схема очистки обеспечивает практически полное улавливание содержащейся в газах пыли, паров соляной кислоты и других хлористых соединений, а также частично сернистого ангидрида. В целях предотвращения конденсации содержащихся в газах кислых паров и защиты от коррозии дымовой трубы газы перед выбросом в атмосферу подогреваются путем смешения с дымовыми газами. [9]
По зарубежным данным, для дымососов, установленных в газоотводящих трактах конвертеров, диаметром рабочего колеса 3468 мм, производительностью 340 тыс. м3 / ч, давлением 2100 даПа и мощностью двигателя 4 МВт применен способ акустической очистки роторов от пылевых отложений. Первоначально на этих дымососах работало устройство для смыва отложений. Кроме того, имело место повышенное изнашивание рабочих лопаток у основания и у выходных кромок, обнаружена коррозия дымовой трубы ввиду повышенного содержания влаги в газах. [10]
Каучукоподобные полисилоксаны применяются для прокладок и уплотнений, работающих при высоких температурах. В сочетании со стеклянной тканью они, как было указано ранее, образуют стеклотекстолиты. Наибольшее значение имеют силиконовые полимеры, применяемые в качестве покрытий. Покрытия из силиконовых полимеров устойчивы во многих агрессивных средах, кислороде, озоне, влажной атмосфере, ультрафиолетовых лучах, а в комбинации с различными наполнителями устойчивы к температурам до 500 - 550 С. В качестве наполнителей обычно применяют порошкообразный алюминий, титан, бор и др. Покрытия пригодны для защиты от коррозии дымовых труб , выпарных аппаратов, сушилок, насосов для перекачивания горячих жидкостей, крекинг-установок и другого оборудования, работающего в условиях высоких температур и действия агрессивных сред. Эти покрытия не плесневеют во влажной атмосфере и благодаря этому пригодны для защиты от коррозии изделий, работающих в условиях тропического климата. [11]
Каучукоподобные полисилоксаны применяются для прокладок и уплотнений, работающих при высоких температурах. Наибольшее значение имеют силиконовые полимеры, применяемые в качестве покрытий. Покрытия из силиконовых полимеров устойчивы во многих агрессивных средах, кислороде, озоне, влажной атмосфере, ультрафиолетовых лучах, а в комбинации с различными наполнителями устойчивы к температурам до 500 - 550 С. В качестве наполнителей обычно применяют порошкообразный алюминий, титан, бор и др. Покрытия пригодны для защиты от коррозии дымовых труб , выпарных аппаратов, сушилок, насосов для перекачивания горячих жидкостей, крекинг-установок и другого оборудования, работающего в условиях высоких температур и действия агрессивных сред. Эти покрытия не плесневеют во влажной атмосфере и благодаря этому пригодны для защиты от коррозии изделий, работающих в условиях тропического климата. [12]
Почему дымоходы из нержавеющей стали подвергаются коррозии?
Одним из ключевых условий устойчивости к коррозии стального дымохода является наличие пассивного слоя, который образуется на поверхности в результате контакта хрома, содержащегося в нержавеющей стали, с кислородом воздуха. Повреждение металла приносит немалые проблемы. Очень важным фактором при выборе дымохода является соответствующий материал. Ниже представлены основные ошибки, способствующие появлению коррозии на металле.
Плохой монтаж дымохода
Повреждение пассивного слоя приводит к коррозии трубы, это может произойти по различным причинам. Одной из них является неправильный монтаж внутренних конструкций. Чаще всего ошибки совершают монтажники, соединяя элементы нержавеющей стали с черным металлом без применения изоляции на стыках этих материалов, например, присоединение стального борова к дымовой трубе из нержавеющей стали. Такая ошибка, это прямой путь к возникновению гальванической коррозии на стыке этих материалов.
Неподходящие инструменты
Бывает, что монтажники сокращают трубы, например, путем разрезания их с помощью угловой шлифовальной машины, используя отрезные круги, которые не предназначены для нержавеющей стали. Такие инструменты вызывают чрезмерный перегрев металла, что проводит к коррозии в течение короткого времени.
Отсутствие изоляции
Это не редкая ошибка при монтаже. Абсолютно не допускается использование, например, скоб из нержавеющей, черной или оцинкованной стали, без применения дополнительного изолятора. Помните! Для дополнительного соединения элементов следует использовать нержавеющие, кислотостойкие заклепки и винты. В случае скоб, необходимо использовать изолятор, например, в виде резиновой или силиконовой вставки.
Неправильная очистка дымохода
Рекомендуется, чтобы дымоходы из нержавеющей стали не вступали в контакт с раствором. Если это произошло, то грязь необходимо немедленно удалить. Часто чистка совершается средствами для удаления цемента, которые содержат серную кислоту или хлориды, разрушающие пассивный слой дымохода. Такие загрязнения могут быть удалены только при помощи средства, раствора, содержащего небольшое количество фосфорной кислоты. Затем поверхность необходимо промыть деминерализованной водой, которая снижает, в свою очередь, риск возникновения пятен.
Некачественное топливо
Очень часто мы не осознаем, что дымоход может повредиться сжиганием несоответствующего топлива, в том числе мусора. Помните! Отходы не обогреют, они уничтожат печь и дымоход, а воспламеняющаяся сажа повысит риск возгорания всего дома. Оксид углерода, диоксид серы, хлористый и цианистый водород, это только часть вредных веществ, которые образуются при сгорании пластика, вызывающего быструю коррозию труб.
Рекомендуемые статьи
Каким должен быть материал для обустройства камина или печи?
Огнестойкий материал для строительства печей и каминов подразделяют на несколько разновидностей в зависимости от элементов сооружения, для которого он предназначен.
Кто хочет стать печником?
Как много Вы знаете о печах и каминах? Предлагаем ответить на 10 простых вопросов, которые помогут Вам сделать правильный выбор: способны ли Вы освоить эту нелегкую профессию!
Новинка - чугунные печи для бани ETNA
На современном рынке по производству банных печей появилась более эффективная по своему функционалу, печь ETNA. Печь проста, и надежна, изготавливается из трех чугунных элементов. За счет проложенного.
Печи Jotul - для Вашего дома и сада
Норвегия одна из стран Европы где царит суровая зима, и наверное, поэтому предприятие появившееся в таких, суровых условиях наладило выпуск печей-каминов из чугуна и по праву стало лидерами в этой отр.
Экспертиза промышленной безопасности промышленных дымовых металлических труб
Рассматриваются на реальных примерах характерные дефекты, на которые стоит заострить внимание при проведении экспертизы промышленной безопасности промышленных металлических труб. Приводятся рекомендации по устранению описываемых дефектов.
Ключевые слова: промышленная безопасность, обследования, металлические дымовые и вентиляционные трубы.
Ранее в работах [1..3] были рассмотрены методы проведения обследования дымовых кирпичных труб, но в настоящее время, по мнению авторов, следует также обратить внимание на состояние металлических дымовых (и вентиляционных) труб, т. к. именно они составляют основную массу из всех труб, использующихся на промышленных предприятиях. Особенно это касается предприятий в сфере жилищно-коммунального хозяйства в городах и населённых пунктах с населением менее 100 000 человек.
Хотя условия эксплуатации как кирпичных, так и металлических труб примерно одинаковые, стоит отметить, что металл более уязвим к тем агрессивным средам, в которых происходит эксплуатация труб (высокие температуры, высокая влажность и др.). Так наиболее распространены, но в то же время опасный дефект является коррозия. На рисунках 1–2 отражены дефекты выявленные на металлических трубах Пензенской области (в г. Сердобск и г. Кузнецк). С коррозией такой степени- эксплуатация трубы, должна быть прекращена вплоть до устранения (с помощью сварки, к примеру) этих дефектов [4,5]. Проблема кроиться в том, что зачастую нормы законодательства не совпадают реалиями повседневной жизни. К примеру металлическая труба с обширным поражением коррозии как на рис.2 проходит экспертизу промышленной безопасности в зимние время, т. е. в отопительный сезон, что в свою очередь означает, что остановка эксплуатации трубы для ремонта невозможна [6]. В настоящее время данная проблема не как не решается, и единственный выход в будущем, это сделать более «гибким» федеральное законодательство.
Рис.1. Коррозия металлической промышленной дымовой трубы в г. Сердобск Пензенской области
Рис.2 Коррозия металлической промышленной дымовой трубы в г.Кузнецк Пензенская области
Важное значение приобретает мониторинг возможно крена трубы (допустимые значения кренов трубы согласно документы [4] приведены в таблице 1). В случаи значительного превышения предельно допустимого значения отклонения верха трубы стоит немедленно начать мероприятия по выравниванию трубы, либо по демонтажу. Отклонение происходит, как правило, вследствие неравномерных осадок фундаментов труб, поэтому для их устранения предлагаться использовать методы, разработанные в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства, с ними можно ознакомиться в работах [7..9].
Основные проблемы в эксплуатации дымовых труб
Дымовые трубы большой высоты, как и другие высотные сооружения, находятся под непрерывным действием высокотемпературных агрессивных газовых потоков и внешних природных факторов, снижающих расчётный срок службы дымовых труб. Среди причин, вызывающих накопление дефектов и снижение несущей способности конструкций, кроме естественного старения качества строительного материала, наиболее важными являются много- и малоцикловая усталость, хрупкое разрушение и ползучесть.
Надёжность работы любой производственной системы определяется совокупностью надёжностей составляющих звеньев технологического процесса. Для увеличения надёжности сложных и опасных производств применяют хорошо известные методы, такие как дублирование, резервирование наиболее ответственных звеньев производственного процесса, плановые, предупредительные и капитальные ремонты.
Дымовые и вентиляционные трубы промышленных предприятий – электростанций, металлургических, нефтехимических, газоперерабатывающих и других заводов – являются конечным звеном технологических процессов, и выводы их из эксплуатации, как правило приводит к остановке всего технологического процесса.
В настоящее время в промышленности используется большое количество промышленных труб предназначенных как для создания тяги, так и для отвода в верхние слои атмосферы и последующего рассеивания вредных газов и газовоздушных смесей. Промышленные трубы по материалу и конструктивным особенностям делятся, на: кирпичные; монолитные железобетонные; сборные железобетонные; металлические отдельно стоящие трубы и на растяжках; комбинированные (по типу труба в трубе) и вытяжные башни.
Отказ в работе дымовых труб напрямую связан с нарушение режимов при их эксплуатации, практически полным отсутствием технического надзора, недооценкой важности проведения технических диагностических мероприятий. В тоже время выход из строя дымовых труб может привести не только к остановке производства с большими экономическими потерями. Не редко проводится техническое обследование дымовых труб, находящихся в предаварийном состоянии. Причём даже в таких случаях промышленные предприятия с трудом решают психологические и экономические проблемы.
Данная статья освещает проблему контроля состояния дымовых труб после внешнего и внутреннего температурного воздействия, разработке и внедрению в практику комплекса методик и мероприятий оперативной оценке износа труб без остановки технологического процесса
Дымовые трубы промышленных предприятий – сложные дорогостоящие высотные инженерные сооружения, которые подвергаются не только значительным ветровым и температурным воздействиям из вне, но и испытывают воздействие агрессивных высокотемпературных газов, движущихся внутри трубы.
Анализ работоспособности и безопасности эксплуатации дымовых труб показывает, что они в процессе эксплуатации подвергаются жёстким температурно-силовым и коррозионным воздействиям, учёт которых при оценке характеристик безопасности представляет сложную и нерешённую проблему.
Длительность и качество ремонта напрямую зависит от правильно и своевременно проведённой технической диагностики дымовой трубы, обнаружения дефектов, влияющих на её работоспособность, и их устранение.
Проблеме разрушения конструкций и сооружений посвящено большое число работ, и исследования в этой области продолжаются. Однако изучение вопроса в области безопасной эксплуатации и контроля состояния дымовых труб крайне ограничено. Применение в этих целях традиционных методов обследования и мониторинга строительных объектов нуждается в существенной корректировке и обосновании, связанных со спецификой эксплуатационных условий объекта (низкие температуры наружного воздуха, высокотемпературные, химически агрессивные газовые потоки внутри труб, вибрация и т.д.). Официальные методы оценки физического состояния функционирующих дымовых труб без остановки технологического процесса до настоящего времени не разработаны.
Кирпичные дымоходы строят одновременно с котельной, ведь под них необходим фундамент. Монтаж может быть внутренним или наружным. В зависимости от места возведения внутри котельной дымовые трубы делятся на коренные, сооружаемые отдельно от отопительного устройства на своём фундаменте; насадные, устанавливаемые на самой печи; стенные, устроенные в капитальных стенах во время кладки. Коренные дымовые трубы возводят отдельно от отопительных устройств на прочном фундаменте. Они занимают много места в помещении и обходятся дороже, чем насадные или стенные, так как на их сооружение требуется значительное количество кирпича. Используют их лишь в том случае, если нет возможности сделать насадные трубы или стенной дымоход. Для больших котлов непрерывного действия толщина стенок коренной трубы — один кирпич, оптимальный размер газохода — 135 × 260 мм. Коренная труба может объединять несколько котлов, расположенных на одном этаже, при условии, что в общем канале сделана рассечка — перегородка высотой 750-1000 мм. Это нужно для того, чтобы не получилось встречного движения дымовых газов. Размер общего дымового канала должен быть не менее 140 × 270 мм.
Отверстие трубы должно быть защищено от осадков, поэтому оголовок снабжают дымником, выполненным чаще всего из металла. Устройство дефлекторов на дымовых трубах не рекомендуется. Все участки дымохода, непосредственно контактирующие с внешней средой, обязательно утепляют, с этой целью трубы снаружи красят или закрывают железобетонными, шлакобетонными плитами, щитами или специальными огнеупорными матами.
Классика и современность
И всё же, как ни утепляй кирпичный дымоход снаружи, это не спасёт его от конденсата, а следовательно, и от разрушения, особенно если он обслуживает современный котёл с низкой температурой отходящих газов. Чтобы избежать негативных явлений и существенно продлить срок службы дымохода, необходимо изолировать трубу от газовых потоков. Сделать это можно с помощью установленных внутри дымового канала труб из жаростойкой кислотоупорной стали (00×17Н14М2). В таком случае дымоход станет просто «коробом», а в контакте с выхлопом будет находиться лишь стальная труба. Производители предлагают широкий ассортимент труб разного диаметра (от 1 00 до 300 мм), гибких сегментов, колен (от 0 до 90°), тройников, поворотников, муфт-переходников и других деталей для «модернизации» дымоходов. Готовый дымоход собирают на месте из составных элементов. Гладкие стенки стальной трубы почти не создают завихрений при движении отработанных газов, что позволяет усилить тягу (в связи с увеличением гидравлического аэродинамического диаметра канала) при том же сечении дымовой трубы.
Продлить срок службы кирпичного дымохода можно также с помощью технологии Furanflex от KOMPOZITOR KFT (Венгрия). В ней используется трубчатая оболочка из материала Furanflex, который представляет собой композит из искусственных смол, армированный стекловолокнами и твердеющий при высокой температуре. Он более устойчив к коррозии, чем нержавеющая сталь, в дымовых газах длительно переносит температуру до 250°С, обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, имеет высокую механическую прочность, обеспечивает лучшую тягу в дымоходе и лучшую работу котлов.
Конденсат — это не просто сырость, это агрессивный раствор, образующийся при смешивании содержащихся в продуктах сгорания топлива кислот и влаги, выпадающей при охлаждении отходящих газов.
Необходимо заранее продумать, какой дымоход подойдет к выбранному теплогенератору и «впишется» в бюджет, отведенный на обустройство системы отопления. Конденсат разъедает стенки дымохода и, если дымоход был подобран неправильно, то придется его менять, а подобная операция порой требует частичной перестройки.
Современный дымоход — сложная конструкция, он может быть изготовлен из самых различных материалов: нержавеющей стали, керамики, пластмассы или даже. стекла. К нему предъявляются совсем не те требования, которые были правомочны в прежние времена. Раньше топили твердым топливом, которое закладывалось в печь, сегодня — дизельным или газовым, на котором работает большинство современных котлов.
При работе теплогенератора должно обеспечиваться полное сгорание топлива и вывод побочных продуктов сгорания из самого дымохода в виде влаги и сажи. Для этого необходимо наличие «тяги», создающей направленный дымовой поток. Тяга возникает за счет разрежения воздуха при разнице в плотности отходящих газов и наружного воздуха. Плотность газа зависит от его температуры, поэтому, чем больше разность температур отходящих газов и воздуха, тем лучше тяга. Если температура отходящих газов в процессе прохождения по дымоходу успевает упасть до точки росы, по трубе потечет конденсат, а недостаточность разницы температур снижает тягу, из-за чего может происходить торможение потока газов и задымление.
При использовании сухого твердого топлива отходящие газы имеют высокую температуру, и проблем с тягой, как правило, не возникает. При использовании газа либо жидкого топлива ситуация совершенно иная: температура отходящих газов намного ниже, к тому же образуется много водяных паров (1,6 л воды на 1 м3 сгорающего газа). Учитывая, что современные котлы, оснащенные автоматикой, работают дискретно, то дымоход (даже в помещении) порой просто не успевает нагреться — налицо идеальное условие для образования конденсата.
К счастью, сегодня существуют дымоходы, материал и конструкция которых предусматривает особенности работы современных теплогенераторов, работающих на различных видах топлива. Определим основные критерии, по которым стоит оценивать преимущества и недостатки различных типов дымоходов. Очевидно, что оптимальными для работы в современных отопительных системах являются стальные нержавеющие дымоходы. Это модульная конструкция из стандартных элементов, соединяемых враструб. Такой дымоход может быть смонтирован внутри кирпичного дымохода либо снаружи, на стене.
По конструктивным особенностям нержавеющие дымоходы могут быть неутепленными и утепленными негорючим базальтовым волокном. Сталь быстро прогревается, а утеплитель предохраняет дымоход от быстрого остывания — идеальное сочетание свойств для того, чтобы дымоход имел хорошую тягу и не истекал конденсатом.
Неутепленные дымоходы (система МОНО), как правило, изготавливаются из кислотостойкой нержавеющей стали марки AISI 316L, толщиной 0,5 мм для труб диаметром 130–450 мм или 0,6 мм для труб диаметром 500–800 мм. Утепленные дымоходы (система ТЕРМО) обычно выполняются из нержавеющей стали двух видов: внутренняя труба — из стали марки AISI 316L, толщиной 0,5 мм — для диаметров 130–450 мм, 0,6 или 0,8 мм — для 500–700 мм, соответственно.
Использование более дешевых марок сталей (AISI 304, 430, 409) для газоотводящего ствола, не соответствующих требованиям по кислотостойкости, чревато плачевными результатами. Дымоход в этом случае может выйти из строя через 1,5–2 месяца — его просто «съест» конденсат. Для изготовления внешней трубы, не соприкасающейся с дымовыми газами, возможно использование нержавеющей стали марки AISI 304L, толщиной 0,5 мм для диаметров 130–450 мм или 0,6 мм для диаметров 500–700 мм. В случаях, когда дымоход предназначен для работы при высоких температурах более 450°С (твердотопливные котлы, печи, газотурбинные и газопоршневые энергетические установки), используют жаропрочную сталь AISI 309S толщиной 0,8 мм (применительно к трубам, соприкасающимся с дымовыми газами).
Не все трубы одинаковые!
О модульных дымоходах из нержавеющей стали.
Каждому котлу и любому отопительному прибору нужен дымоход! От качества работы дымохода зависит эффективность, надежность и экономичность работы отопительного прибора в целом. Дымоход — это важнейшая часть системы отопления, не менее важная, чем сам котёл.
Дымоход должен обеспечивать тягу. Традиционные кирпичные дымоходы способны уменьшить КПД даже отличного отопительного устройства с 80 до 40%. Все дело в форме дымового канала. Идеальная геометрия — круг или овал, которая создает лучшие условия для беспрепятственного прохождения продуктов горения, в виду низкого аэродинамического сопротивления.
Дымоход должен быть долговечен! Материал дымохода должен быть устойчив к высокой температуре, воздействию агрессивных веществ. Он должен быть механически прочен. Одним из самых стойких материалов по отношению к агрессивным воздействиям топочных газов является нержавеющая сталь. Причем, не каждая нержавеющая сталь подходит для таких условий. Нержавеющая сталь для дымоходов — это хромосодержащий сплав.
Именно хром придает нержавеющей стали противокоррозионные свойства и благородный цвет. Сопротивляемость коррозии обеспечивается пленкой из оксидов хрома, образующейся на поверхности металла при взаимодействии его с кислородом воздуха и способной само восстанавливаться после повреждения. Минимальное содержание хрома в нержавеющих сталях составляет 11%. Стали этого класса называют ферритными и используются только в мало агрессивных средах или для изготовления столовой посуды и декора. Для производства деталей дымоходов, непосредственно соприкасающихся с дымовыми газами, эти стали не используются ввиду их слабой сопротивляемости коррозии. Поэтому для производства современных дымоходов используются хромоникелевые стали, которые содержат не менее 8% никеля и не менее 17% хрома. Они называются аустенитными хромоникелевыми сталями и обладают высокой коррозионной стойкостью при повышенной температуре эксплуатации (до 850° С).
Дымоход должен удовлетворять требования пожарной безопасности. Дымоход, например, для котла, работающего на жидком и газообразном топливе может иметь толщину стенки 5 мм. А если же вам необходим дымоход для печки, работающей на дровах или угле, то на начальном участке рекомендуется использовать трубы с толщиной стенки не менее 10 мм. Это позволяет гарантировать безопасную эксплуатацию дымохода в течение нескольких десятков лет. Дымоход должен иметь низкий порог конденсатообразования. При розжиге печи и во время переходных режимов температура дымовых газов опускается ниже так называемой «точки росы» — 65° С, при этом происходит интенсивное выделение конденсата на внутренних стенках дымохода. Конденсат — это жидкость, состоящая из смеси воды, кислот, смол и т.п. Частицы сажи налипают на капли конденсата и задерживаются на стенках дымохода. С течением времени эти вещества могут образовать на внутренних стенках дымохода слой значительной величины. Если такой осадок, накопившийся в трубах, загорится, то происходит «пожар в дымоходе». Температура пламени такого пожара достигает 1200° С и ее боятся трубы любых типов. Чтобы предупредить такой пожар, дымоходы подвергают регулярной чистке. Чем лучше теплоизоляционные свойства дымовых труб, тем меньше в них накапливается загрязнений и, следовательно, реже требуется чистка дымохода и тем менее вероятность возникновения случайного возгорания сажи в дымоходе. При обустройстве дымохода (т.н. гильзы) в кирпичной шахте (канале), например, когда монтируется дымоход камина, рекомендуется использовать одностенные (одноконтурные) элементы. Если же дымовая труба будет стоять снаружи котельной, то без теплоизолированных элементов дымохода здесь не обойтись.
Дымоход должен удовлетворять технико-экономическим факторам. В данном случае, уделяется внимание технологичности соединения деталей дымохода, с минимальным зазором между конструктивными элементами, а также весу дымовой трубы, так как небольшой вес уменьшает транспортные затраты и сокращает время монтажа.
Стараются применять одноконтурные и теплоизолированные трубы из нержавеющей кислотоупорной и огнестойкой стали с содержанием хрома более 17%. Трубы изолируются базальтовой ватой плотностью 35 кг/м 3 . Наружная облицовка выполняется из нержавеющей стали, оцинкованной черной стали, латуни, меди, крашенной черной стали — «полиэстра» различных цветов.
Дымоход представляет собой трубу, соединенную из элементов различной конфигурации последовательно вставленных один в другой и называется модульным. Между собой элементы фиксируются саморезами или заклепками, а стыки внутренней трубы герметизируются специальным высокотемпературным герметиком. В зависимости от типа подключаемого отопительного оборудования для начального участка дымохода используются трубы с увеличенной толщиной внутренней стенки. Сборка внутренней колонны труб производится «по конденсату», а наружной — «по дождю». Такие дымоходы используются для отведения продуктов сгорания от котлов, каминов, печей. Простота и надежность монтажа модульного дымохода, возможность прокладки коммуникаций сложной конфигурации позволяет значительно ускорить работы по установке отопительного оборудования в целом.
Фото до эксплуатации дымовой трубы:
Фото до после эксплуатации дымовой трубы:
Фото дымовых труб котельной:
Основные термины (генерируются автоматически): дымоход, AISI, труба, дымовая труба, сталь, газ, нержавеющая сталь, технологический процесс, высокая температура, кирпичный дымоход.
Читайте также: