Дымовая труба

Полезная модель относится к области строительства и теплоэнергетики, в частности к дымовым трубам, предназначенным для отвода топочных газов от теплогенераторов, работающих на газовом, жидком или твердом топливе. Наиболее целесообразно использовать полезную модель при проектировании и создании дымовых труб с металлическим или пластиковым цельным или секционным стволом цилиндрической или конической формы.
Дымовые трубы должны обеспечивать максимально безвредный отвод дымовых газов в атмосферу во всех режимах работы теплогенератора и исключить образование избыточного давления в его топках. Движущийся по газоотводящему каналу ствола дымовой трубы поток горячих газов, включающий химически активные вещества и соединения, а также твердые частицы шлаков и несгоревшего топлива приводит к тепловому, коррозионному и абразивному износу ствола дымовой трубы, сокращая срок ее службы, поэтому, как правило, ствол трубы защищают от негативного воздействия отходящих газов футеровкой (покрытием) из термостойких, коррозионно-стойких и в меньшей степени подверженных абразивному износу материалов.
Так уже известна дымовая труба, содержащая ствол с закрепленной на его внутренней поверхности слоистой футеровкой из пенополиуретана различной плотности в слоях.[1].
Пенополиуретан характеризуется высокой химической стойкостью, влагостойкостью, эластичностью, высокой степенью адгезии к материалам, из которых изготавливают стволы дымовых труб и низкой проницаемостью для дымовых газов. Однако относительно низкая теплостойкость пенополиуретана (100-125°С), его склонность к ускоренному тепловому старению при низкой прочности и жесткости приводят к разрушению футеровки и сокращению срока службы дымовой трубы.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является полезная модель, описывающая дымовую трубу, содержащую ствол с внутренним каналом, на поверхности которого закреплена футеровка в виде внешнего и внутреннего слоев стеклопластика и размещенного между ними наполнителя в виде минеральной плиты [2].
Эта дымовая труба может иметь более продолжительный срок ее эксплуатации за счет повышения теплостойкости (до 150-200°С) и повышения прочности слоев из стеклопластика. Однако для дымовых труб, отводящих продукты сгорания от теплогенераторов, работающих на тяжелой нефти (мазут) и твердом топливе (уголь) возрастают требования к защите от коррозии и абразивному износу, которые не всегда могут быть обеспечены использованием стеклопластиковой футеровки. Кроме того, эта известная футеровка сложна в конструктивном отношении из-за наличия связующих элементов, анкеров, промежуточного каркаса и шпунтового соединения блоков, ее монтаж достаточно трудоемок, а шпунтовое соединение блоков снижает ее герметичность.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в увеличении срока эксплуатации дымовой трубы для теплогенераторов любого вида топлива, упрощении технологии ее изготовления и монтажа, а технический результат, который может быть достигнут при ее использовании заключается в повышении термостойкости и коррозионной стойкости дымовой трубы, снижении степени ее абразивного износа при упрощении конструкции и повышении прочности ее элементов.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в дымовой трубе, содержащей ствол с каналом, покрытым футеровкой, внутренний слой которой связан с поверхностью канала, выполнен из композиционного материала и покрыт снаружи защитным слоем, предлагается футеровку выполнить в виде рукава с внутренним слоем из композиционного материала на основе термореактивной смолы, армированной минеральными волокнистыми материалами, а защитный слой выполнить из термостойкой резины, армированной базальтовой тканью в зоне контакта с внутренним слоем футеровки.
Внутренний слой футеровки может быть выполнен из композиционного материала на основе эпоксидной смолы, армированной базальтовыми волокнистыми материалами методом намотки на слой термостойкой резины, закрепленный на оправке.
Защитный слой футеровки выполнен из силиконовой резины и дополнительно армирован базальтовой тканью со стороны газоотводящего канала.
Выполнение футеровки в виде рукава из базальтопластика в сочетании с защитным слоем из термостойкой резины обеспечивает герметичность футеровки, более высокую степень теплозащиты и химической стойкости (кислотостойкости), механической прочности и степени адгезии со стволом дымовой трубы и между слоями футеровки. Последнее достигается размещением в контактном слое термостойкой резины базальтовой ткани, которая также является теплоизолирующим и армирующим элементом. Термостойкая резина может длительное время эксплуатироваться при температуре 300-350°С, а базальтопластик - еще выше. [3].
Одно из возможных конструктивных исполнений полезной модели показано на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 показана часть дымовой трубы с внутренней футеровкой.
На фиг. 2 представлен фрагмент продольного сечения ствола трубы в увеличенном масштабе.
На фиг. 3 схематично показано устройство для намотки базальтовой ленты на оправку поверх слоя термостойкой резины.
На фиг. 4 представлен фрагмент поперечного сечения футеровки на оправке.
На фиг. 1, 2 представлена дымовая труба 1, содержащая ствол 2 с газоотводящим каналом 3. Внутренняя поверхность ствола 2 покрыта футеровкой 4, внутренний слой 5 которой выполнен из композиционного материала, связан с внутренней поверхностью ствола 2 и покрыт защитным слоем 6, выполненным из термостойкой резины, армированной базальтовой тканью 7 в зоне контакта с внутренним слоем 5 футеровки 4.
Для снижения теплового потока от отходящих газов к стволу 2 в наружном слое термостойкой, например, силиконовой резины расположен слой базальтовой ткани 8.
Футеровка 4 выполнена в виде рукава с внутренним слоем 5 из композиционного материала на основе термореактивной, преимущественно эпоксидной смолы, армированной базальтовыми волокнистыми материалами в виде ровинга, ленты или ткани методом намотки на слой 6 термостойкой резины, закрепленной на оправке 9.
На фиг. 3 схематично показана установка для намотки на оправку 9 базальтовой ленты 10, предварительно пропитываемой связующим (эпоксидной смолой) в ванне 11. Пропитанная лента 10 через подвижную вдоль оправки каретку 12 наматывается на предварительно уложенный на оправке 9 слой 6 вулканизированной термостойкой резины со слоями базальтовой ткани 7 и 8.
После завершения намотки рукав футеровки 4 вставляется в ствол 2 дымовой трубы 1 (его секцию), прижимается к стволу 2 и подвергается нагреву для осуществления полимеризации базальтопластика. В некоторых случаях процесс полимеризации базальтопластика может быть совмещен и с вулканизацией термостойкой резины защитного слоя 6.
В любом случае при нагреве футеровки 4 в стволе 2 происходит полимеризация базальтопластика слоя 5 и его надежное и высокопрочное соединение с термостойкой резиной слоя 6 и с металлическим или пластиковым стволом 2. Так, адгезионная прочность сцепления базальтопластика с термостойкой резиной составляет не менее 3 Н/мм.
Предлагаемая футеровка 4 дымовой трубы 1 герметична, обеспечивает эффективную тепловую защиту, обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью к слабым растворам кислот и другим химическим соединениям, присутствующим в потоке отходящих газов, а также защищает от абразивного износа. При этом футеровка имеет относительно небольшую массу и выполнена из доступных, недорогих материалов.
Источники информации:
[1]. RU, 28154, Е04Н 12/28, 2002.
[2]. RU, 65925, Е04Н 12/28, 2007, (прототип).
[3]. RU, «Базальтопластики - полимерные композиционные материалы XXI века», С.Е. Авраменко, Вестник СГТУ. 2005, №2(7)
[4]. JP H 06198246, B05D 5/00, 1994.
[5]. US, 20080220709, E04F 17/02, 2008.
[6]. US, 4573400, Е04Н 117/02, 1986.