Окружающая среда требует соблюдения многочисленных правил и норм для котлов. В частности, общий коэффициент загрязнения воздуха не должен превышать 30%. Для этого при расчете учитывается мощность котельной. Например, для котельной мощностью 1100 кВт высота составляет 13 м, а для установки мощностью 12000 кВт она должна быть 28 м.
Все о дымовой трубе для котельной: принцип работы, расчет, частые ошибки и обслуживание
Каждая современная котельная должна соответствовать экологическим стандартам — при сжигании топлива в окружающую среду выбрасываются продукты сгорания, которые по возможности безвредны. Сегодня котельные установки работают на твердом, жидком и газообразном топливе, производя широкий спектр вредных отходов, от оксидов азота до двуокиси углерода.
Котельные трубы используются для эффективного рассеивания этих и других токсичных соединений в окружающем воздухе, а также отвечают за создание качественного потока, необходимого для стабильной работы агрегатов в котельной.
Что это такое и для чего он нужен
Самая большая дымовая труба находится в Казахстане и достигает высоты 420 метров (только представьте себе)! Электростанция, на которой он расположен, построена на угольном пласте и могла бы обеспечить электроэнергией половину страны. В российских городах не встретишь дымоходов такого размера, но это не умаляет их значения для нашего комфортного существования.
Дымоход — это конструкция, используемая для вывода продуктов сгорания топлива и их рассеивания в атмосфере. Без правильно спроектированного и установленного дымохода котельная не может функционировать должным образом.
Читайте также.
Кроме того, дымоход центрального отопления и автономной системы отопления создает естественную тягу. Тяга создается за счет разницы температур между горячими газами в дымоходе и наружным воздухом.
Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения
Подготовка проектной документации для промышленной дымовой трубы сопровождается поэтапной разработкой сложных расчетов.
Вычисление аэродинамических показателей
На этом этапе процесса проектирования определяется минимальная мощность конструкции. Этот параметр должен иметь значение, позволяющее газам сгорания беспрепятственно выходить в атмосферу при работе котла на максимальной нагрузке.
Неправильный расчет мощности может привести к скоплению газа в котле или в трубе.
Профессиональные аэродинамические расчеты дымовой трубы позволяют объективно оценить работу системы впрыска, системы впуска, перепада давления воздуха и газового тракта.
В результате расчетов профессионально определяется оптимальная высота и диаметр дымохода, а также наиболее благоприятные параметры отдельных частей и элементов газовоздушного тракта.
Размер конструкции по высоте
Последний параметр зависит от следующих факторов:
- Метеорологический режим атмосферы в определенном регионе.
- Скорость движения воздушного потока.
- Рельефные особенности местности.
- Температурные значения отводимого газа.
Конструкция сооружения для отвода вредных продуктов сгорания определяется в процессе проектирования:
- Оптимальный размер трубы по высоте.
- Максимальное допустимое значение объема вредных выбросов в атмосферный слой.
Показатели прочности и устойчивости трубы
Конструкция воздуховода также определяется соответствующими расчетами, которые включают в себя всесторонний расчет оптимальной устойчивости и прочности конструкции.
Эти расчеты необходимы для определения способности дымохода выдерживать следующие факторы:
- Сейсмическая активность.
- Поведение почвы.
- Нагрузки от ветра и снега.
Необходимо учитывать и другие функциональные характеристики дымохода:
- Масса конструкции.
- Колебание оборудования динамического характера.
- Расширение под воздействием определенной температуры.
Определение прочностных характеристик позволит правильно выбрать конструкцию и форму дымохода. На основе этих расчетов рассчитывается фундамент возводимого сооружения: определяется конструкция, ее глубина и площадь основания.
Тепловые расчеты
Теплотехнические расчеты выполняются с определенной целью:
Особенности
Относительно дымохода (дымовой трубы котла) следует сказать, что его основной функцией является отвод газов и легких твердых продуктов сгорания в атмосферу. Если такого дымохода нет, неизбежно возникают серьезные проблемы. Иногда даже системы отопления и выработки тепла не могут работать достаточно эффективно.
Важно: Не следует путать дымоходы и дымовые трубы. Дымоходом может называться только соединение внутри здания; к одному дымоходу может быть подключено несколько дымоходов.
Дымоходы использовались для частного дома уже в 12 веке. Однако лишь много веков спустя развитие промышленности потребовало создания более совершенных вертикальных «котловых» дымоходов. Согласно официальным правилам, производство дымоходов для котлов в России должно соответствовать положениям ГОСТ Р 57423-2017. Настоящий стандарт распространяется на отводящие конструкции как для обычных котлов, так и для теплообменников.
Стандарт допускает использование горячедеформированной или холоднодеформированной стали для изготовления труб. Легирование металла не является обязательным, но рекомендуется.
Допустимое давление составляет 6400 КПа, а допустимая температура может превышать 400 градусов. Стандартизировано:
- плотность используемого сплава;
- длины образца;
- припуски на шлифовальную обработку;
- масса метрового участка трубы;
- уровень относительной прочности;
- ударная вязкость;
- показатель раздачи;
- предел текучести;
- индекс относительного сужения.
Обзор видов
Мачтовые
Этот тип котельных труб используется как в частных домах, так и на промышленных предприятиях различного типа. Основными компонентами являются опорный столб и газовые трубы. Сами башни сделаны из металлических секций. Они могут состоять из трех или четырех мачт одновременно. Такое решение характеризуется тем, что его легко собирать, разбирать и транспортировать между нужными местами.
Мачтовая котельная труба собирается по принципу «комплекта». Она идет снизу вверх. Для постоянного, плотного соединения можно использовать заклепку или самонарезающий винт.
Это важно: максимальная высота такого дымохода не должна превышать 28,5 м. В нижней зоне необходимо подготовить бетонный пол.
Фасадные
Этот тип дымохода имеет самые низкие требования к фундаменту. Строго говоря, фундамент не требуется. Такой дымоход может быть возведен как внутри, так и снаружи здания. Все зависит от личных предпочтений и технических возможностей. Фасадный дымоход совместим как с жидкотопливными, так и с газовыми котлами.
Самонесущие
Это решение еще более гибкое. Его также можно использовать для дымоудаления из твердого топлива. Самонесущие конструкции принято делить на однодымоходные и многодымоходные. Во втором варианте детали соединяются друг с другом с помощью уголков.
Установка этих дымоходов проста, поэтому они широко используются в частных домах и на малых предприятиях.
Фермовые
Этот тип дымохода строится с расчетом на минимально возможный объем. Сборка состоит из 1-6 дымоходов, в зависимости от решения проектировщика. Опоры спроектированы таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузок, создаваемых различными валами. Общая высота дымохода может достигать 5 м (что, однако, почти всегда достаточно в реальных условиях). Диаметр одной шахты иногда достигает 1,5 м, что позволяет эффективно отводить дым от мощного котла.
В некоторых случаях дымоходы имеют ступени. Они обеспечивают доступ для технического обслуживания, установки и снятия компонентов. Конечно, при относительно низких конструкциях необходимость в таком дополнении невелика. Различают также дымоходы низкого и высокого давления. Это, несомненно, влияет на стоимость конечной конструкции, ее техническую сложность и время установки.
Материалы
Традиционно в течение десятилетий использовались металлические дымоходы. Однако металл сильно варьируется в зависимости от типа или даже качества. Часто используются различные виды стали и меди. Их стенки не такие толстые, как у других материалов. Поэтому соответствующее внутреннее сечение означает несколько меньшее покрытие.
Высококачественный металл не имеет эффекта диффузии кислорода. Он также имеет низкий коэффициент теплового расширения. Жилые дома часто имеют сборные кирпичные дымоходы. Высококачественный кирпич легко выдерживает нагрев до 600 градусов и более. Он также иногда используется в тяжелых промышленных котлах.
Однако очень распространены сэндвич-трубы из нержавеющей стали. Принцип работы довольно прост: одна труба вставляется в другую, а пространство между ними заполняется термостойкой, огнеупорной изоляцией. Обычно это каменная вата, реже — перлитовый песок.
Сварные швы по внутреннему контуру выполнены с использованием ручного аргонодугового процесса. Также предусмотрены усиливающие зажимы.
Как устроен дымоход
Если дымоход построен не в соответствии с техническими требованиями, сажа, зола, дым и копоть будут оседать на стенках дымохода, засоряя его и затрудняя отвод газов. Избежать такой ситуации можно только при соблюдении всех правил эксплуатации промышленных дымоходов.
Основные элементы кладки дымохода:
- Фундамент (цоколь);
- Ствол;
- Молниеотвод;
- Футеровка.
Кладка дымохода ведется поэтапно, по 5-7 метров за один раз. Толщина стенок уменьшается снизу вверх. Минимальная толщина составляе т-180 мм. Трубы имеют коническую форму (для устойчивости). Дно конструкции изнутри выложено огнеупорным кирпичом. Между облицовкой и дымоходом оставляют зазор, чтобы компенсировать тепловое расширение материала.
Окна для газовых труб (называемых воронками) обычно расположены в основании. Диффузоры расположены в газовых каналах для осмотра.
Общая высота кирпичных дымовых труб составляет 30-70 м, диаметр от 0,6 м.
Элементы котельной с металлической дымовой трубой:
- Ствол;
- Растяжки;
- Чугунная плита;
- Фундамент.
Стальные трубы для котлов изготавливаются из листовой стали толщиной от 3 до 15 мм. Отдельные секции труб соединяются сваркой. Литая плита крепится к фундаменту, и на ней устанавливается вал. Для обеспечения устойчивости конструкции на высоте 2/3 от общей высоты дымохода крепятся распорки. Стретч — это стальной канат диаметром 5-7 мм.
Высота стальной трубы не должна превышать 30-40 м. Диаметр составляет 0,4-1 м. Основным преимуществом является легкий вес, простота сборки и разборки и низкая цена компонентов. Основным недостатком стали является ее очень короткий срок службы (обычно до 10-25 лет).
Помимо металла и кирпича, дымоходы для котельной могут быть выполнены из железобетона. Железобетонные дымоходы прочны, но имеют низкую коррозионную стойкость, поэтому на них наносят внутреннее покрытие, которое защищает внутренние стенки канала от агрессивных газов.
Согласно СНиП, высота каждого воздуховода котельной должна быть 5 метров над коньком здания на расстоянии до 25 метров. Эта высота может быть увеличена, но не должна быть уменьшена.
Принцип работы
Для непрерывного сжигания топлива в камере сгорания котла должен быть постоянный приток воздуха, а продукты сгорания должны иметь возможность свободно выходить и диффундировать в атмосферу. На оба процесса влияет дизайн. Дымоход в котельной обеспечивает естественную тягу.
ЧИТАТЬ: Основные способы соединения дымовых труб: преимущества и недостатки отдельных вариантов
Принцип дымохода — это закон сообщающихся сосудов. Вес холодного воздуха больше, чем вес столба горячего газа той же высоты в котельной. Происходит циркуляция воздуха — атмосферный воздух поступает в печь, а отработанный воздух выходит через дымоход.
Расход напрямую зависит от высоты конструкции, а также от температуры снаружи и внутри помещения и атмосферного давления.
Виды и конструкции
Как уже упоминалось, трубы для дымоходов котлов изготавливаются из различных материалов. Трубы из кирпича или железобетона имеют общее конструктивное решение. Стальные дымоходы, с другой стороны, бывают нескольких типов.
Типы 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.
Каждый из перечисленных вариантов может быть как однодымоходным (с одним выходом дымохода), так и многодымоходным.
Расчётные работы и экологические требования
При строительстве дымоходов необходимо соблюдать определенные общие требования.
Аэродинамические свойства дымохода должны обеспечивать естественную тягу. В зависимости от используемого материала высота и диаметр дымохода должны быть подобраны таким образом, чтобы продукты сгорания могли подниматься вверх, не вызывая эффекта вспышки.
Для дымоходов из каменной кладки высота составляет от 30 до 70 метров, а диаметр — от 0,6 до 8 метров. Дымовые трубы из листовой стали могут достигать максимальной высоты 40 метров и диаметра от 0,4 до 1 метра. Бетонные дымовые трубы могут достигать 300 м в высоту и иметь диаметр до 10 м.
На расчет высоты влияют метеорологические характеристики местности — среднегодовая ветровая нагрузка в районе, среднегодовая температура, влажность климата. Также учитывается температура удаляемого отработанного газа.
Экологические стандарты устанавливают требования к параметрам дымоходов, которые учитывают зольность используемого топлива, количество сажи и примесей серы в дымовых газах и суточный объем сжигаемого топлива. Правильно рассчитанные параметры дымохода позволяют достичь оптимальной скорости рассеивания дыма без вреда для окружающей среды.
Прочностные параметры дымохода определяются с учетом следующих факторов:
- внешние условия (сейсмоопасность региона, характеристики грунта, уровень атмосферных осадков, роза ветров);
- эксплуатационные характеристики (вес сооружения, износ конструкций, перепады температур).
Приведенные выше критерии позволяют выбрать наиболее подходящий тип дымохода соответствующего размера и определить площадь и глубину фундамента.
Правила монтажных работ
Процедура строительства дымоходных конструкций строго регламентирована. Работа начинается с устройства фундамента и установки анкерной обоймы. Затем устанавливается основание, закрепляются дымовые трубы, монтируется теплоизоляция и устанавливается внешняя облицовка.
Читайте также: Что такое дымовая труба и нужна ли она в частном доме?
Материалы для внутренней дымовой трубы должны обладать высокой коррозионной стойкостью, термостойкостью и химической инертностью. Внешний корпус изготовлен из морозостойких материалов, способных противостоять климатическим воздействиям. Чтобы избежать образования конденсата в дымоходе, между дымовой трубой и крышкой дымохода устанавливается базальтовый радиатор.
Значительная высота возводимого объекта требует установки молниеотводов, параметры которых определяются в зависимости от конструкционного материала дымохода. Через каждые 50 метров от дымохода из каменной или керамической кладки должен быть предусмотрен молниеотвод. Металлические дымоходы с хорошей проводимостью являются исключением — для них молниезащита не требуется.
Обратите внимание. Конструкция всегда оборудована смотровыми люками, лестницами и платформами для обеспечения доступа персонала, выполняющего осмотр, техническое обслуживание и ремонт критически важных компонентов установки.
