Основы проектирования дымовых труб

Выбор материала и конструкции дымовой трубы следует осуществлять на основании технико-экономического обоснования с учетом режима эксплуатации, специального оборудования для возведения, а также архитектурно-композиционных соображений.

Проектирование дымовых труб, как и всякое проектирование, включает в себя несколько этапов.

На первом этапе формируются компоновочное решение всего газоотводящего тракта, включающего дымовую трубу, и конструктивная схема самой трубы. При компоновке учитывают, что расстояние между соседними дымовыми трубами должно быть не менее пяти средних наружных диаметров трубы.

В местах соединения газоходов с трубой надлежит предусматривать осадочные швы или компенсаторы. В случае ввода в трубу в одном горизонтальном сечении двух газоходов их следует располагать с противоположных сторон на одной оси, при вводе трех газоходов - под углом 120° один к другому, при этом суммарная площадь ослабления в одном горизонтальном сечении не должна превышать 40% общей площади сечения железобетонного ствола трубы или стакана фундамента, 30% ствола кирпичной трубы и 20% несущего ствола стальной трубы.

При вводах в дымовую трубу нескольких газоходов и одновременной их работе необходимо предусматривать в нижней части трубы или в стакане фундамента разделительные стенки или направляющие патрубки, исключающие взаимное влияние потоков газа, а также уменьшающие аэродинамическое сопротивление.

Для защиты несущего ствола дымовой трубы от температурного и агрессивного воздействия отводимых газов в необходимых случаях применяется футеровка и тепловая изоляция ствола. В зависимости от температуры и агрессивности отводимых газов футеровку следует выполнять из шамотного, кислотоупорного или глиняного обыкновенного кирпича, специального бетона, керамики, стали, а также пластмасс.

Футеровка из кирпича предусматривается звеньями, опирающимися на консольные выступы в стволе. Высота звеньев должна быть не более 25 м при толщине в один кирпич и не более 12,5 м при толщине в 1/2 кирпича. В зоне проемов для газоходов толщину футеровки следует увеличивать до 1½ - 2 кирпичей. При применении специальной фасонной шпунтовой керамики толщина футеровки может быть уменьшена. Примыкание нижнего звена к вышележащему необходимо проектировать с учетом роста футеровки (в результате процессов сульфатации материала швов кладки) и температурного расширения материала футеровки как по высоте, так и по диаметру.

В нижней части дымовой трубы, фундаменте или подводящих газоходах следует предусматривать лазы для осмотра трубы, а в необходимых случаях - устройства, обеспечивающие отвод конденсата.

С наружной стороны трубы должны предусматриваться площадки и лестницы, а для кирпичных труб - скобы. Лестницы или скобы следует устанавливать на расстоянии 2,5 м от поверхности земли. Площадки, лестницы и скобы должны иметь ограждения.

Проектирование промышленных дымовых труб, особенно больших высот, — сложная инженерная задача. Как всякое проектирование, оно включает в себя расчет и конструирование. Поскольку для составления расчетной схемы нужна часть исходных параметров конструкции, стадии расчета предшествует предварительное эскизное конструирование с составлением конструктивной схемы сооружения.

При выборе конструктивных решений дымовых труб необходимо обеспечить: их долговечность и надежность, а также бесперебойную работу обслуживаемых ими агрегатов; возможность проведения технического обслуживания трубы, включая контроль за ее состоянием; возможность выполнения текущих и профилактических ремонтов; возможность применения индустриальных методов их возведения; оптимальные технико-экономические показатели (минимальную стоимость, экономию материалов, незначительные эксплуатационные затраты и т.п.).

Проектирование определяется большим числом параметров и сопровождается массой математических расчетов, выполнить которые без применения серьезной вычислительной техники практически не представляется возможным. Для расчета используют 2 типа программ:

1. Программы, реализующие нормативные методы расчета, то есть расчет ведется по приводимым в нормативных документах формулам и алгоритмам. Эти программы, как и нормативные методы расчета, содержат много допущений, особенно в вопросах напряженно – деформированного состояния. Этот тип программ в большинстве не сертифицирован, разрабатывается проектными организациями и применяется ими для облегчения расчетов.

2. Сертифицированные расчетные комплексы общего назначения, как правило основанные на методе конечных элементов, позволяющие с меньшими допущениями и более детально исследовать аэродинамику, тепловые поля и напряженно – деформированное состояние дымовой трубы и ее элементов. Для дальнейшего применения полученных результатов требуются дополнительные расчеты. Некоторые расчетные комплексы имеют дополнительные блоки с программами нормативных методов, например комплексы «ЛИРА».

Изложить все вопросы применения этих программ не представляется возможным, поэтому материал, приведенный в данной книге, дает лишь общее представление о методах расчета промышленных труб для понимания работы труб и их элементов.

Проектирование дымовой трубы начинают с рассмотрения основных параметров ее службы, заданных конструктивных особенностей, характеристик района расположения и данных инженерной геологии.

В задании на проектирование должны быть указаны:

• режимы эксплуатации трубы, включающие объем и характеристики дымовых газов (температура, состав, влажность, температура точки росы), а также возможные колебания нагрузки;
• количество, сечение и отметки подводящих газоходов;
• сейсмичность района строительства;
• ветровые нагрузки;
• материалы по инженерной геологии и гидрогеологии;
• данные по строительной климатологии района строительства.

Комплекс расчетов по проектированию дымовых труб различных конструкций из разных строительных материалов можно условно разделить на следующие стадии:

1. По общим методикам определяют высоту трубы и диаметр выходного отверстия, а также после составления конструктивных схем трубы выполняют предварительные аэродинамические расчеты.
2. Из технико-экономического сравнения вариантов выбирают тип трубы по конструктивной схеме и виду основного материала, определяют основные геометрические параметры трубы.
3. Уточняют аэродинамические и производят тепловые расчеты.
4. Производят силовой расчет, в составе которого рассчитывают ствол трубы на нагрузки и воздействия, а также рассчитывают фундамент.

• Основы проектирования дымовых труб. Основные факторы и исходные данные для разработки проекта (Страница 1)
• Расчет высоты и выходного диаметра трубы. Расчет выходного диаметра и высоты трубы для обеспечения естественной тяги. Расчет высоты трубы при принудительной тяге (Страница 2)
• Основы аэродинамического расчета дымовых труб. Особенности внутренней аэродинамики (Страница 3)
• Диффузоры и их аэродинамика (Страница 4)
• Самоокутывание газоотводящих труб (Страница 5)
• Основы теплотехнического расчета (Страница 6)
• Основы силового расчета (Страница 7)
• Нагрузки и воздействия, реакция на них сооружения, особенности учета при расчете и проектировании. Нормативные и расчетные значения нагрузок (Страница 8)
• Особенности учета собственного веса. Температурные технологические воздействия (Страница 9)
• Ветровые нагрузки (Страница 10)
• Нормативные и расчетные значения прочностных и других характеристик материалов и грунтов. Проектирование ствола трубы (Страница 11)
• Проектирование и расчет оснований и фундаментов (Страница 12)

Подробную информацию про разработку проектной документации можно найти на странице о проектировании.