Меню

Газоход дымовой трубы тэц

Модернизация газоотводящих трактов ТЭС

Ю.В. Салов 1 , В.В. Варнашов 1 , С.Д. Горшенин 1 , А.Я. Копсов 2 , И.В. Оверченко 1 , СИ. Балдин
Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (1)
ОАО «Энел ОГК-5», Москва (2), ОАО «ОГК-3» филиал «Костромская ГРЭС», Волгореченск (3)

Приводится анализ работы и результаты модернизации газоотводящих трактов некоторых ТЭС.

Внешние газоходы и дымовые трубы являются конечными сооружениями в процессе эвакуации продуктов сжигаемого топлива от тепловых агрегатов. От их состояния зависит надежность и экологическая безопасность ТЭС.

Анализ состояния газовых трактов современных тепловых электростанций показывает, что в большинстве случаев строительные конструкции внешних газоходов и дымовых труб имеют разрушения, степень серьезности которых зависит не только от особенностей эксплуатации, но и непосредственно связана с особенностями проектирования.

В последнее десятилетие из-за спада промышленного производства ТЭЦ и ГРЭС вынуждены значительную часть времени работать с пониженными нагрузками. Дымовые трубы и внешние газоходы, рассчитанные на работу с номинальной нагрузкой, в результате подвергаются ускоренному разрушению из-за нерасчетного режима эксплуатации. Это в первую очередь связано с изменением режимов работы котлов. При пониженных нагрузках температура уходящих газов может снизиться ниже температуры точки росы. Это вызвано уменьшением теплоотдачи от газов к стенкам за счет снижения их скорости при разгрузке котлов. В результате на стенках и в толще ограждающих конструкций конденсируется влага. При сжигании сернистых топлив эти процессы резко усугубляются образованием серной кислоты и возникновением сернокислотной коррозии.

При переходе с одного вида сжигаемого топлива на другой газоотводящий тракт также оказывается в непроектных условиях эксплуатации. Так, при переходе с твердого топлива на газ за счет большего содержания водяных паров в уходящих газах усиливаются коррозионные процессы и конденсация влаги, приводящие к разрушению конструкций газоходов и дымовых труб с образованием наледней на оголовках.

При сжигании твердого топлива в сборных газоходах на участках «мертвых зон» образуются золовые отложения, которые приводят к увеличению нагрузки на строительные конструкции и дополнительным аэродинамическим потерям. Участками отложений являются зоны после диффузор-поворотов, поворотов, колен, тройников, а также цокольные части и оголовки дымовых труб. Это связано с тем, что газоотводящие тракты проектировались без выбора оптимальной аэродинамической их формы, учета тепловлажностных процессов, смены топлива и режимов работы котлов.

Отсутствие своевременного контроля состояния внешних газоходов и дымовых труб приводит к тому, что их ремонт выполняется, когда они становятся неработоспособными.

В связи с этим следует, что разработку проектов новых и реконструируемых газоотводящих трактов ТЭС и других ТЭУ необходимо проводить с учетом режимов работы котлов, а также технологической и экологической безопасности [1].

Качественного проектирования новых и реконструируемых газоотводящих трактов невозможно добиться без проведения комплексных аэродинамических, теплотехнических и влажностных расчетов с учетом режимов работы котлов и конструктивных особенностей внешних газоходов.

В связи с тем что данные расчеты являются весьма трудоемкими, в ИГЭУ были разработаны пять расчетных модулей (программ).

Первый из них предназначен для расчета режимов работы котлов. При этом определяются КПД котлов и параметры уходящих газов, а также валовые выбросы вредных веществ. Эти параметры используются для последующего расчета внешних газоходов, дымовых труб и рассеивания вредных веществ в атмосфере.

Следующие четыре модуля представляют программы для расчета:

• прочностных характеристик дымовых труб;

• рассеивания вредных выбросов в атмосфере. Модули расчета внешних газоходов и дымовых труб позволяют выполнять расчеты процессов тепло- и массопереноса, определять температурные поля по сечениям строительных конструкций, оценивать величину конденсации влаги с агрессивными компонентами в толще ограждений, рассчитывать скорость коррозии металлических конструкций и др.

Четвертым модулем, разработанным в соответствии с нормативными документами [6, 7], является программа расчета напряженно-деформированного состояния железобетонных дымовых труб любых конструкций. В комплексе с программами теплоаэродинамического расчета она позволяет спрогнозировать остаточный ресурс дымовых труб с учетом их фактического состояния.

Последний из перечисленных выше модулей — программа расчета рассеивания вредных выбросов, разработана на базе методики ОНД-86 [8]. Данный модуль позволяет определять поля рассеивания вредных веществ в атмосфере при всех возможных режимах работы теплоэнергетических установок.

Таким образом, разработанные модули в комплексе дают возможность всесторонне анализировать работу газоотводящих трактов, прогнозировать состояние их элементов и принимать соответствующие решения как на стадии проектирования новых и реконструируемых трактов, так и при эксплуатации существующих.

Читайте также:  Как пробить трубу в бане от нагара

Они были использованы при анализе работы существующих и разработке проектов модернизации газоотводящих трактов ряда ТЭС (ГРЭС-3, ТЭЦ-17, ТЭЦ-22 Мосэнерго, Костромской ГРЭС, Конаковской ГРЭС, Ярославской ТЭЦ-3, Рязанской ГРЭС, Рефтинской ГРЭС и др.). Это позволило выбрать оптимальные технические решения, сокращающие расход сжигаемого топлива в котлах и выброс вредных веществ в атмосферу.

Для первой очереди Конаковской ГРЭС в УНЦ ТЭБЭ ИГЭУ был разработан проект реконструкции кирпичных газоходов (рис. 1а) с заменой их на металлические по улучшенной аэродинамической схеме (рис.1б). При этом модернизация газоходов блока №2, 3 и цокольной части дымовой трубы №2 позволила ликвидировать присосы холодного воздуха в тракт, снизить их сопротивление на 42— 56,7 мм вод.ст., сократить потребление электроэнергии на собственные нужды блока в количестве 1,52 млн кВт-ч/год и снизить расход топлива на котел в размере 240 т у.т./год.

Для Ярославской ТЭЦ-3 модернизация существующих кирпичных газоходов котлов № 1-И (рис. 2а) с заменой их на металлические по проекту УНЦ ТЭБЭ (рис.26) позволит снизить потребление электроэнергии на собственные нужды станции в количестве до 8 млн кВт-ч/год и сэкономить около 3000 т у.т./год.

Для первой очереди Костромской ГРЭС была произведена полная реконструкция газоотводящего тракта.

Разрушенная верхняя часть железобетонного ствола была срезана до отметки 200 м и наращена до отметки 265 м с внутренним постоянным диаметром. Газоотводящий кирпичный ствол (футеровка) заменили на металлический ствол, что обеспечило его газоплотность и предотвратило проникновение агрессивных газов к несущему стволу.

В целях обеспечения надежности работы газоотводящего ствола при переменных режимах подключенных блоков была разработана новая конструкция цокольной части ВМС [9], рис.3. При этом ликвидируются температурные перекосы по периметру ВМС.

Разработка оптимальной схемы газоходов была выполнена с учетом проверки всех элементов схемы на экспериментальных моделях. В результате реконструкции аэродинамическое сопротивление внешних газоходов снизилось на 15-К25 мм вод.ст. Общее снижение электроэнергии на собственные нужды блоков №1-4 составило около 2 млн кВт-ч/год.

В связи с разрушением кремнебетонных газоходов блока 1200 МВт Костромской ГРЭС на базе модельных аэродинамических исследований был разработан проект реконструкции внешних газоходов (рис. 5), включая участки сопряжения с дымососами и цокольную часть дымовой трубы №3.

Газоходы выполняются металлическими. Это позволит ликвидировать присосы наружного воздуха в тракт. Для снижения аэродинамических потерь, связанных с образованием вихря за внутренним цилиндрическим кожухом осевых дымососов устанавливается конусообразный обтекатель. Это позволит при малозатратных мероприятиях сократить коэффициент местного сопротивления участка «дымосос — цокольная часть» для новой схемы внешних газоходов на 4-ИО %.

Перед входом в цокольную часть все нитки газоходов объединяются в общий газоход. Было разработано несколько конструкций цокольной части. Как окончательный был принят вариант по схеме рис. 6.

Модернизация позволит сократить мощность на привод дымососов до 1,62 млн кВт-ч/год и снизить вредные выбросы в атмосферу за счет экономии до 540 т у.т/год топлива.

В связи с разрушением оголовка дымовой трубы № 3 в июле — августе 2004 года был проведен его ремонт. По рекомендации УНЦ ТЭБЭ ИГЭУ в ходе ремонтных работ по периметру монолитного перекрытия были установлены вытяжные металлические трубы для предотвращения образования наледней в верхней части дымовой трубы.

Для дымовых труб пылеугольных блоков к настоящему времени разработаны новые конструкции оголовков [10, 11], позволяющие снизить самоокутывание, обеспечить вентиляцию верхней части дымовых труб, предотвратить образование золовых отложений и разрушение железобетонного и газоотводящего стволов.

1. Повышение надежности и экологической безопасности внешних газоходов и дымовых труб ТЭС / Ю.В. Салов, В.А. Семашко, В.В. Варнашов и др. // Энергосбережение и водоподготовка.2009. № 2. С.54-57.

2. Салов Ю.В., Семашко В.А., Варнашов В.В. Программа для ЭВМ «Теплоаэродинамический расчет внешних газоходов ТЭС». Свидетельство №2002610803. М.: Роспатент, 2002.

3. Салов Ю.В., Семашко В.А., Варнашов В.В. Программа для ЭВМ «Теплоаэродинамический расчет дымовых труб ТЭС с вентилируемым воздушным зазором». Свидетельство № 2002610804. М.: Роспатент, 2002.

4. Салов Ю.В., Семашко В.А., Варнашов В.В. Программа для ЭВМ «Теплоаэродинамический расчет дымовых труб ТЭС с проходным вентилируемым каналом», Свидетельство № 2002610805. М.: Роспатент 2002.

Читайте также:  Средство для прочистки труб tiret turbo гель 500 мл

5. Салов Ю.В., Семашко В.А., Варнашов В.В. Программа для ЭВМ «Теплоаэродинамический расчет дымовых труб с прижимной футеровкой», Свидетельство № 2004611807. М.: Роспатент, 2004.

6. ВСН 286-90. Указания по расчету железобетонных дымовых труб.

7. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

8. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. М.: Гидрометеоиздат, 1987.

9. Дымовая труба: патент на полезную модель №35867 / Ю.В. Салов, В.В. Варнашов и др.

10. Дымовая труба»: патент на полезную модель №1825936 / Ю.В. Салов, В.В. Варнашов и др.

11. Дымовая труба: патент на полезную модель №35412 / Ю.В. Салов, В.В. Варнашов и др.

Источник

Дымовые трубы и газоходы тепловой электростанции

По мере увеличения мощности агрегатов и электростанций высота дымовых труб из условий допустимого загрязнения воздушного бассейна увеличивается. На современных ТЭС высота труб достигает 330—420 м и принимается из условий унификации кратной 30 м. Оболочка железобетонной монолитной трубы проектируется в форме усеченного конуса, цилиндра или в виде их сочетания. Отношение высоты оболочки или ее участка к нижнему диаметру участка должно быть не более 20. Наклон образующей наружной поверхности следует принимать, как правило, не более 0,1. Минимальная толщина стенок оболочки 180—200 мм.

Фундамент под трубу состоит из сплошной круглой или кольцевой плиты, переходящей в конический стакан. При слабых грунтах применяются забивные или буронабивные сваи.

Для защиты оболочки ствола от температурных воздействий и вредного действия дымовых газов внутри трубы предусматривается кирпичная футеровка толщиной 120 мм, на уровне газоходов — 250 мм. Футеровка выполняется из обыкновенного или лекального глиняного кирпича на сложном растворе. При высокой степени агрессивности газов футеровка устраивается из кислотоупорного кирпича на андезитовой замазке. Между футеровкой и оболочкой обычно предусматривается дополнительная теплоизоляция из минераловатных плит или матов на синтетической или фенольной связке или вентилируемый воздушный зазор.

Для опирания футеровки и теплоизоляции в стволе трубы через 10—12 м предусматриваются консоли. В местах консолей в футеровке выполняются температурные швы, перекрываемые слизниковыми кирпичами, обеспечивающими отвод конденсата.

В зависимости от агрессивности дымовых газов внутренняя поверхность железобетонной оболочки защищается антикоррозийными покрытиями на основе эпоксидных смол или би-туминолем с последующей наклейкой стеклоткани. Наружная поверхность ствола в пределах зоны омывания дымовыми газами (10—15 м ниже оголовка) защищается несколькими слоями лакокрасочных покрытий, устье трубы — колпаком из чугунных плит. Выше кровли котельной на трубе выполняется кольцевая маркировочная окраска и устраиваются светофорные площадки с сигнальными огнями.

Исследованиями установлено, что в высоких конических трубах дымовые газы при движении с большими скоростями вызывают повышение давления в верхней части газоотводящего ствола, что усиливает фильтрацию через кирпичную футеровку. Проходя через швы, неплотности и поры кирпича, газы разрушают как оболочку, так и футеровку.

В конструкциях трубы с противодавлением в зазор между стволом и оболочкой нагнетается вентилятором воздух, подогретый до 80°С. При этом в зазоре создается давление большее, чем в стволе, что и препятствует фильтрации газа через кладку. Однако создание противодавления с подогревом воздуха в зазоре увеличивает потребление электроэнергии на собственные нужды. Поэтому для создания противодавления запроектирован ступенчатый зазор с шириной 700 мм по низу и 20 мм по верху. Переменная ширина зазора обеспечивает сжатие воздуха в верхней части и создает противодавление дымовым газам. Подогрев воздуха до 80°С осуществляется отходящими газами через стальную вставку в стенке газоотводящего ствола.

Труба с противодавлением имеет существенный недостаток, так как при любом ремонте требуется остановка всех агрегатов. Более совершенной является конструкция одноствольной трубы с проходным зазором. В этом случае целесообразно устройство цилиндрического стального газоотводящего ствола с утеплителем из полужестких минераловатных плит на синтетическом связующем. Для обслуживания температура в зазоре не должна превышать 30°С.

Для сокращения расхода стали на газоотводящий ствол, защиты его от коррозии и возможности монтажа крупными блоками ствол выполняется из отдельных царг, собираемых в виде двенадцатиугольника из плоских плит, изготовленных из кремнебетона (рис. 4.20). Сечение ствола принимается одинаковым по всей высоте трубы. Царги для трубы Запорожской ГРЭС имеют высоту 10 м, диаметр 11,9 м. и массу 52,5 т и подвешиваются на тяжах к железобетонной оболочке. Компенсаторы, установленные между царгами служат для погашения температуры деформаций и деформаций от колебания ствола. Царги утеплены минераловатными плитами. Стальные несущие конструкции покрыты лаком КО.

Читайте также:  Газовая труба в жилых помещениях

В новой конструкции дымовые трубы выполняются двухслойными в виде железобетонной оболочки и монолитной кислотостойкой футеровки толщиной 150—200 мм, бетонируемой параллельно с оболочкой. Толщина кислотостойкой футеровки, являющейся одновременно и теплоизоляцией, зависит от сернистости топлива и температуры отходящих газов.

Для уменьшения числа труб на мощных ТЭС целесообразно присоединение к одной трубе нескольких котлов. Однако в этом случае при одноствольной трубе для осмотра и ремонта трубы требуется отключать значительную мощность, что является нерациональным.

В настоящее время предусматривают устройство в трубе нескольких независимых стволов от каждого котла с вентилируемым пространством между ними (рис. 4.21). Между стволами предусматривается устройство лифта и площадок, которые позволяют производить осмотр как оболочки трубы, так и наружной поверхности стволов. При этом для ремонта ствола достаточно отключить только котел, подключенный к этому стволу. Такие многоствольные трубы могут выполняться с железобетонной наружной оболочкой и металлическими стволами и без железобетонной оболочки. В этом случае сооружается металлическая башня, к которой крепятся металлические газоотводящие стволы. При устройстве многоствольных труб для уменьшения диаметра внешней оболочки трубы эффективно выполнять газоотводящие стволы секторного очертания вместо круглого (рис. 4.22). При этом количество и площадь секторов соответствуют числу и производительности присоединенных к трубе котлов. При двухствольной трубе диаметр оболочки сокращается на 25%, при трехствольной — на 17%, при четырехствольной — на 14%. При этом достигается существенное уменьшение расхода железобетона на оболочку и фундамент дымовой трубы.

Газоходы, расположенные между дымососами и дымовой трубой, обычно сооружаются надземными. Под ними предусмотрен проезд для пожарных машин высотой 5 м. Газоходы выполняются одноярусными в виде коробов прямоугольного сечения, собираемых из железобетонных плоских плит. Короба опираются через 6 м на железобетонную эстакаду, выполняемую в виде одностоечных и двухстоечных опор и ригелей.

Из ограниченного набора плоских плит можно создать короба 16 сечений площадью от 6,8 до 74,5 м 2 (рис. 4.23 и табл. 4.6). Повороты газоходов обеспечиваются применением трапецеидальных плит для перекрытий и покрытий. Каждая такая плита обеспечивает поворот на 15°. Подъем газоходов от дымососов на эстакаду и примыкание к дымовой трубе выполняются в металлических конструкциях. Двухъярусные эстакады предусматривают дополнительную П-образную раму, на которую устанавливаются короба верхнего яруса. Выбор материалов для короба газохода и необходимость его облицовки силикатполимербетоном зависят от конкретных условий: коэффициента агрессивности топлива (отношения кислотности золы к щелочности), температуры внутренней поверхности стенок, температур водяной и кислотной точек росы.

Внутренняя поверхность стеновых и кровельных плит при необходимости их антикоррозионной защиты облицовывается слоем силикатполимербетона толщиной 50 мм. Пол защищается кислотоупорным кирпичом толщиной 65 мм. Желательно для увеличения долговечности газоходов защиту наружных поверхностей плит выполнять пропиточной гидроизоляцией на основе петролатума и жирных кислот в процессе изготовления панелей. Швы между плитами уплотняются минераловатным жгутом ∅65 мм в стеклотканевой оплетке и фторопластовой оболочке. В местах устройства подливки (из кислотостойкого раствора марки 150) жгут не прокладывается. Температурные швы газоходов выполняются через 12 м. В местах стыковки плит устанавливаются соединительные планки, привариваемые к обрамлению. В температурных швах выполняются компенсаторы из коррозионностойкой стали толщиной 3 мм, и соединительные планки не устанавливаются.

Соединение плоских плит в короб осуществляется при помощи накладок, привариваемых снаружи к обрамляющим плиту уголкам. Поперечное сечение короба рассчитано из условия, что соединение плоских плит обеспечивает восприятие горизонтальных ветровых нагрузок прямоугольной рамкой с двумя жесткими и двумя шарнирными узлами. В коробе принято разрежение газов 1 кПа и избыточное давление 0,5 кПа. Кроме климатологических нагрузок учитывается нагрузка от золы на днище 5 кПа. Номенклатура сборных элементов для прямых коробов и эстакад газоходов приведена в табл. 4.7.

Источник

Adblock
detector