ДЫМОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к конструкциям газового тракта от энергетических и водогрейных установок, более конкретно - к дымовым трубам.
Известны дымовые трубы, состоящие из несущего ствола и расположенных внутри него газоотводящих стволов (a.c. SU 634013, oп. 25.11.1978; a.c. SU 12313222, oп. 15.05.1986; a.c. SU 1471032, оп. 07.04.1989; пат. RU 2002997, oп. 15.11.1993; пат. RU 2166045, оп. 10.10.2000; RU ПМ 17799 U1, оп. 27.01.2001), которые широко используются в настоящее время.
Одной из проблем таких дымовых труб является конденсация на внутренней поверхности паров воды, растворов кислот и других, разрушающих веществ. Это приводит к разрушению конструкций и снижению долговечности. Для борьбы с этим существуют различные методы (Д.А.Хворостенков и др. К вопросу о конденсатообразовании в дымовых трубах котельных установок. С.O.K. №8/2005 с.3. http://wvvvv.c-o-k-.ru) Одним из путей решения этой проблемы является тепловая изоляция стволов.
Известна дымовая труба (Труба дымовая. http://oilgas.ru/catalog/group/product; прототип), представляющая собой вертикальные теплоизолированные металлические газоотводящие стволы (газоходы), выполненные из толстолистовой стали (толщина листа 5-8 мм), расположенные в общем несущем стволе (несущей трубе). Ввиду значительного веса каждый из указанных стволов опирается на основание дымовой трубы, а отвод дымовых газов выполнен на расчетной высоте от основания. Удаление образующегося в газоотводящих стволах и стекающего вниз конденсата (раствора кислот) осуществляется с помощью конденсатоотводных труб из нижней (опорной) части дымовых каналов.
В такой конструкции теплоизоляция газоотводящих стволов позволяет уменьшить тепловые потери дымовых газов и, соответственно, вывести точку росы (конденсации дымовых газов) за верхний край дымовой трубы.
Однако, недостатком таких труб является то, что в случае, когда один из газоотводящих стволов находится в "холодном" состоянии (не работает), при его запуске вновь поступающие горячие дымовые газы интенсивно конденсируются на поверхности ствола до момента прогрева его выше температуры конденсации паров дымовых газов (+60°С), что очевидно - снижает срок службы как самих газоотводящих стволов, так и конденсатоотводящих трубок. При этом встает вопрос утилизации больших объемов отводимого конденсата паров дымовых газов. Кроме того,
использование толстолистовой нержавеющей стали для изготовления газоотводящих стволов (обычно толщиной 5-8 мм) и теплоизоляция каждого из них существенно утяжеляет и удорожает конструкцию, требует создания мощного фундамента под дымовую трубу, усложняет транспортировку и монтаж самой дымовой трубы на объекте.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание долговечных, недорогих, легких, быстровозводимых дымовых труб с несколькими газоотводящими стволами.
Технический эффект, достигаемый при реализации предлагаемого решения - снижение конденсатообразрования и, как следствие, снижение объема конденсата паров дымовых газов в переходные моменты работы при упрощении и удешевлении конструкции дымовой трубы.
Указанный эффект достигается тем, что в известной дымовой трубе, включающей несущий ствол и металлические газоотводящие стволы внутри него, разделенные воздушным зазором, в отличие от известного несущий ствол в виде металлической трубы имеет примыкающий к ее внутренней поверхности слой из термостойкого негорючего теплоизолирующего материала, а газоотводящие стволы выполнены из тонколистовой нержавеющей стали и закреплены в несущем стволе через теплоизолирующие элементы.
Также несущий ствол может содержать поперечные, расположенные на некотором расстоянии друг от друга усиливающие элементы, на которых через теплоизолирующие элементы прикреплены газоотводящие стволы. Поперечные усиливающие элементы могут быть при этом выполнены из швеллера.
Газоотводящие стволы могут состоять из нескольких секций, верхний конец каждой из которых жестко закреплен на соответствующем поперечном усиливающем элементе, а нижний конец свободно входит в верхний конец последующей секции, образуя сплошную трубу, каждая секция которой способна свободно вертикально перемещаться под действием тепловых расширений.
Несущий ствол дымовой трубы может быть выполнен в виде наружной сплошной металлической трубы и внутренней трубы из металлической сетки, между которыми расположен слой из термостойкого негорючего теплоизолирующего материала.
Термостойким негорючим теплоизолирующим материалом могут служить маты из базальтового волокна.
Предлагаемое решение является новым, так как из уровня техники не известна заявляемая совокупность признаков.
Технический эффект обусловлен тем, что в предлагаемой конструкции дымовой трубы неизолированные (без тепловой изоляции) газоотводящие стволы из тонколистовой нержавеющей стали, находятся в общей, теплоизолированной от внешней среды внутренней полости несущего ствола. Это обеспечивает то, что газоотводящие стволы, имеющие малую металлоемкость, так как изготовлены из тонколистовой стали, быстро
прогреваются, и когда хотя бы один из газоотводящих стволов находится в горячем состоянии, общая теплоизолированная от внешней среды внутренняя полость несущего ствола прогревается и температура "холодного" газоотводящего ствола остается выше температуры образования конденсата паров дымовых газов. Как показал опыт, температура всех газоотводящих стволов остается выше температуры образования конденсата паров дымовых газов, содержащих растворы кислот (+60 ÷ +70°С). В результате резко снижается количество конденсата как в работающем газоотводящем стволе, так и при введении в работу "холодного" газоотводящего ствола. Это приводит к повышению долговечности дымовой трубы.
Отсутствие теплоизоляции каждого из газоотводящих стволов существенно облегчает и удешевляет конструкцию: металлоемкость - вес снижается в 3-5 раз, стоимость конструкции - в 2-2,5 раза. Упрощение и возможность исполнения конструкции в виде секций приводит к уменьшению объема строительно-монтажных работ при строительстве фундамента под дымовую трубу в 1,5-2 раза, соответственно облегчаются транспортировка и монтаж дымовой трубы на объекте.
Наличие поперечных усиливающих элементов на которых закрепляются газоотводящие стволы усиливает всю конструкцию, при этом закрепление на них газоотводящих стволов через теплоизолирующие элементы предотвращает теплообмен при их контакте. Выполнение усиливающих элементов в виде крестовин из швеллера - оптимально простой вариант реализации.
Выполнение газоотводящих стволов, как описано выше, из нескольких секций, собранных указанным образом, обеспечивает компенсацию тепловых расширений при нагреве газоотводящего ствола и тем самым позволяет избежать его деформаций и, как следствие, вероятность локальных разрушений. Это также способствует повышению долговечности дымовой трубы. Такая конструкция, также очевидно, существенно упрощает монтаж всей дымовой трубы.
Выполнение несущего ствола дымовой трубы в виде наружной сплошной металлической трубы и внутренней трубы из металлической сетки, между которыми расположен слой из термостойкого негорючего теплоизолирующего материала, упрощает закрепление этого слоя в дымовой трубе, несущественно влияя на общий вес конструкции. Термостойким негорючим теплоизолирующим материалом могут служить маты на основе базальтового волокна - наиболее удобная в работе форма. Материалы на основе базальтового волокна в настоящее время являются наиболее эффективными теплоизолирующими материалами.
На фигуре представлен пример конкретной реализации предлагаемой полезной модели. Дымовая труба состоит из несущего ствола 1, выполненного из листовой стали ГОСТ 19903-90 толщиной 6 мм; трубы из металлической сетки 2, ограничивающей внутреннюю полость дымовой трубы; между несущим стволом 1 и металлической сеткой 2 расположены
базальтовые минераловатные маты 3, толщиной 50-100 мм (в зависимости от климатических особенностей). Газоотводящие стволы 4 из тонколистовой нержавеющей стали марки 316 L толщиной 0,8-1,2 мм крепятся к поперечным крестовинам 5 из швеллера расчетного номера. Все элементы секций 6 газоотводящих стволов 4 изготавливаются вальцовкой и сваркой из тонколистовой стали заводским способом. Несущий ствол может быть выполнен сварным из отдельных секций, прокатываемых из листовой стали на вальцах по шаблону до требуемого диаметра, длиной после сварки элементов до 12 м (под транспортировку а/м транспортом). Поперечные усиливающие элементы 5 в виде крестовин из швеллера приварены к несущему стволу 1. Газоотводящие стволы 4 выполнены из секций, верхние концы каждой из которых жестко, через теплоизолирующие прокладки 7 из листового асбеста толщиной 10 мм закреплены на соответствующих крестовинах. Низ каждой секции свободно, но герметично входит в верхний конец последующей секции образуя сплошную герметичную трубу. За счет такой конструкции достигается компенсация тепловых расширений газоотводящего ствола 4. Для удобства монтажа оптимальная длина каждой секции 6 составляет 4-8 м из расчета веса одной секции не более 100 кг. Сверху дымовая труба закрыта погодозащитной крышкой 8.
Газоотводящие стволы в нижней части заканчиваются отводами 9 и горизонтальными выходами 10 для соединения с внешними газоходами. Несущий ствол 1 жестко соединен с основанием дымовой трубы 11, которое крепится к анкерным болтам фундамента при помощи стандартных крепежных элементов 12.
Предлагаемая дымовая труба работает так же, как другие дымовые трубы с несколькими газоотводящими стволами. Через внешние газоходы, выходы 10 и отводы газоотводящих стволов 9 отводимый дым поступает в газоотводящие стволы 4 и выбрасывается в атмосферу. За счет того, что газоотводящие стволы 4 не имеют теплоизоляции, выполнены из тонкого металлического листа и заключены в теплоизолированном от внешней среды пространстве полости несущего ствола 1, температура всех газоотводящих стволов 4 как работающих, так и не работающих поддерживается выше +60°С, то есть выше температуры конденсации кислотных паров дымовых газов. В результате, долговечность дымовой трубы возрастает.
Таким образом, предлагаемая дымовая труба, по сравнению с известными, является более долговечной; легкой - вес снижается в 3-5 раз; дешевой - стоимость снижается - в 2-2,5 раза; конструкция позволяет снизить объем строительно-монтажных работ при строительстве фундамента под дымовую трубу в 1,5-2 раза.