ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ

Дымовые трубы служат для удаления продуктов сгорания топлива из газоходов котла и рассеивания в атмосфере содержащихся в них вредных веществ (пыль, окcиды серы, азота и т.п.)

Для котельной проектируется обычно одна, общая для всех установленных котлов, дымовая труба. Дымовые трубы сооружаются по типовым проектам из кирпича или железобетона. Применение металлических дымовых труб диаметром больше 1 м допускается только при технико-экономической целесообразности такого решения.

Высота дымовой трубы, необходимая для создания нормативной естественной тяги, определяется из условий равенства силы тяги и суммы сопротивлений, возникающих при движении газов по газоходам котлоагрегата и в дымовой трубе:

, кгс/м² ,

где S - необходимая сила естественной тяги дымовой трубы, кгс/м²; Н - высота дымовой трубы, м; ρ_о^в, ρ_о^г - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м³; t_в, t_г - температура воздуха и средняя температура дымовых газов, ºС; В_д - минимальное барометрическое давление данного района, мм рт.ст.

При известной величине необходимой естественной тяги S высота дымовой трубы Н определяется по приведенной выше формуле.

При расчете рассеивания в атмосфере вредных веществ, принимая максимально допустимые санитарными нормами концентрации золы, оксидов серы, азота и углерода у поверхности Земли, следует учесть выбросы в окружающую среду абсолютных количеств веществ для всех промышленных предприятий, котельных, ТЭЦ и автомобильного транспорта конкретного города или района, а также учесть существующее фоновое загрязнение атмосферы другими источниками.

Поверочный расчет на загазованность и запыленность должен производиться с учетом всех котлов, присоединенных к дымовой трубе не только в настоящее время, но и при расширении котельной.

Значение максимальной концентрации вредного вещества на уровне Земли определяется по формуле

, мг/м³,

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, (с^-2/3 · ºС^1/3) ; М - количество вредного вещества, выбрасы-ваемого в атмосферу, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; m, n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы; Н - высота дымовой трубы над уровнем земли, м; V - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с; ΔТ - разность температуры выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температуры окружающего атмосферного воздуха Т_в , ºС .

Высота дымовой трубы, обеспечивающая рассеивание вредных выбросов, выбирается из условия, что наибольшая концентрация вредного вещества С_м (мг/м³) в приземном слое атмосферы не должна превышать предельно допустимой концентрации данного вредного вещества в атмосферном воздухе (ПДК), установленной «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий», т.е. С_м ≤ ПДК.

При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ их безразмерная суммарная концентрация q не должна превышать 1 при расчете по формуле:

,

где С₁, С₂, …, С_n - концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м³ ; ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n – соответствующие максимальные предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³ .

Для определения суммарного выброса оксидов дымовыми газами необходимо выполнить расчеты количества выбрасываемых оксидов серы и азота:

, г/с,

где В_пар, В_вод - расход топлива на паровые и водогрейные котлы, т/ч; - коэффициент, принимаемый при работе котла на твердом топливе 0,1; на мазуте – 0,02; - содержание серы в топливе, % ;

, г/с,

где k_пар = 1,9-4,4; k_вод=1,3-2,3 - коэффициенты выхода оксидов азота на 1 т условного топлива, которые зависят от производительности парового или водогрейного котла и вида сжигаемого топлива.

Суммарный выброс оксидов серы и азота

, г/с.

Предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу (ПДВ) от одиночного источника, при котором обеспечивается концентрация, не превышающая ПДК в приземном слое воздуха, определяется по формуле:

, г/с.

Высота дымовых труб должна приниматься 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150, 180 м.

Для определения диаметра дымовой трубы рекомендуется принимать для расчетов следующие скорости газов на выходе, м/с:

при естественной тяге 15-20;

при искусственной тяге:

при высоте труб до 100 м - 20-30;

100-180 м - 35-40.

Диаметры выходных отверстий кирпичных и железобетонных дымовых труб определяются на основании изложенных ниже требований и принимаются 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0; 9,6 м. Минимальный диаметр выходных отверстий кирпичных труб 1,2 м, монолитных железобетонных – 3,6 м.

Для предупреждения проникновения дымовых газов в толщу стен кирпичных и железобетонных труб не допускается положительное статическое давление на стенки ствола дымовой трубы. Для этого необходимо соблюдать условия R<1, где R – определяющий критерий, равный:

,

где λ - коэффициент сопротивления трению; i - постоянный уклон внутренней поверхности трубы (для расчета кирпичных и железобетонных труб принимается i = 0,02); ρ_в, ρ_г - плотности наружного воздуха и дымовых газов при расчетном режиме, кг/м³; d_о - диаметр выходного отверстия трубы, м; h_о - динамическое давление газа в выходном отверстии трубы

, кгс/м² ,

где ω_о – скорость газов в выходном отверстии трубы, м/с; g – ускорение силы тяжести, м/с².

Подводящие газоходы в месте примыкания к дымовой трубе необходимо проектировать прямоугольной формы. Выбор конструкции защиты внутренней поверхности ее ствола от агрессивного воздействия среды должен выполняться исходя из условий сжигания основного и резервного вида топлива.