Последние новости
   Главная arrow Статьи arrow CICIND 63-я техническая конференция
Ознакомиться
 

Декабрь 2016:  Выполнены работы по замене футеровки нагревательной камеры печи и 2-х подов термических печей...

Замена футеровки нагревательной камеры печи

 

Ноябрь 2016:  Строительно-монтажный участок компании приступил к мобилизации Объекта и обустройству бытового городка на Объекте "Строительство испытательного стенда"...

Мобилизация Объекта "Строительство испытательного стенда"

 

Сентябрь 2016: Выполнены и сданы под сушку работы по футеровке реакторов и регенераторов установки производства изобутилена ...

Торкретирование промышленных аппаратов
 

Июль 2016:  Выполнены работы по усилению несущих металлоконструкций административно-бытового корпуса на Объекте в МО... ...

Изготовление и монтаж несущих металлоконструкций административно-бытового корпуса
 

Июнь 2016: Выполнены работы по ремонту футеровки КУ Г-420...

Ремонт футеровки КУ Г-420

 

Май 2016:  Специалисты нашего СМУ приступили к активной фазе работ по футеровке аппаратов новой установки дегидрирования изобутана (фотоотчет)...

Строительство новой установки дегидрирования изобутана

Подробнее...
 

Апрель 2016:  Выполнены работы по остановочным ремонтам футеровки тепловых агрегатов...

Остановочный ремонт футеровки печи плавки алюминия

 

Подробнее...
 

Март 2016:  Выполнен ремонт футеровки мусоросжигательного котла ...

Ремонт футеровки мусоросжигательного котла

 

Февраль 2016:  Капитальный ремонт (полная замена) футеровки двух 12-ти тонных миксеров выдержки алюминиевых сплавов...

Капитальный ремонт футеровки миксеров выдержки алюминиевых сплавов

 

Январь 2016:  Начаты работы по укрупнительной сборке и монтажу дымовой трубы Н=40м с внутренней термокислотоупорной футеровкой ...

Проектирование и строительство металлической дымовой трубы с внутренней футеровкой

 

Декабрь 2015:  Ремонт кирпичной дымовой трубы Н=59м с установкой внутреннего газоотводящего ствола...

Ремонт кирпичной дымовой трубы Н=59м с установкой внутреннего газоотводящего ствола

Подробнее...
 

Ноябрь 2015:  Ремонт сборной ж/б дымовой трубы Н=60м от стекловаренной печи с демонтажем/монтажом элементов...

Ремонт сборной железобетонной дымовой трубы Н=60м   

Подробнее...
 
Ознакомиться
Подробнее...
 
Новые технологии восстановления тепловой изоляции и газоплотности дымовых труб России
 

Ф.П. Дужих, А.С. Горшков

ЗАО «Союзтеплострой»

2005 год

Повышение надежности газоотводящих труб способом восстановления тепловой изоляции

Нестабильный режим эксплуатации и перевод электростанций на непроектные режимы эксплуатации, имевшие место в последние 10-15 лет, привели к ускоренному разрушению футеровок и стволов дымовых труб. Особенно неблагоприятное положение по этой причине отмечено на дымовых трубах, имеющих вместо теплоизоляции вентилируемый зазор с принудительной или естественной вентиляцией и подогревом воздуха. На большинстве труб такой конструкции, а их более 150, вентиляционные установки не работают или не были установлены при строительстве дымовой трубы. Через неплотности футеровки на верхних отметках трубы дымовые газы поступают в вентилируемый зазор и их конденсат в зимний период образует наледи на наружной поверхности стволов (дымовые трубы высотой 250 м на ТЭЦ - 27 Мосэнерго, Астраханской ТЭЦ - 2, Печорской ГРЭС, Йошкар - Олинской ТЭЦ, Новогорьковской ТЭЦ и др.). Не менее 20 дымовых труб указанной конструкции нуждаются в неотложном ремонте, так как дальнейшая их эксплуатация при таком состоянии тепловлажностной защиты железобетонного ствола приведет к необходимости выполнения большого объема восстановительных работ и, как следствие, к ситуации аналогичной, сложившейся на дымовой трубе № 1 Костромской ГРЭС, где осуществлялась замена верхней части железобетонного ствола и всей кирпичной футеровки на металлический газоотводящий ствол в течение 3 лет.

На железобетонных трубах с вентилируемыми каналами, а также на кирпичных и железобетонных трубах с воздушными прослойками и прижимной теплоизоляцией из-за конденсации внутри трубы водяных паров отмечаются признаки типового разрушения: выход на наружную поверхность железобетонного или кирпичного ствола потоков влаги, выщелачивание и размораживание бетона и кирпича, коррозия арматуры и ограждающих металлоконструкций.

Приведем основные причины появления факторов разрушения в таких трубах.

1. При сложившейся в последние годы тенденции снижения нагрузок на энергоблоках и объема эвакуируемых через трубу дымовых газов снижается их скорость, коэффициент конвективного переноса тепла к футеровке, ее температура и повышается вероятность или усиливается процесс конденсации. Заметное влияние такого фактора проявляется при скорости газов в устье трубы менее 10-12 м/с.

2. Немаловажную роль в снижении долговечности и надежности дымовых труб играют допущенные ошибки проектирования. Так толщина несущего ствола, а в отдельных случаях футеровки и теплоизоляции по конструктивным соображениям в верней части трубы принимается меньше, чем для нижней. При этом снижается термическое сопротивление верхнего участка грубы так, например, для дымовой трубы с выходным диаметром 9,6 м и высотой 250 м термическое сопротивление железобетонного ствола снижается примерно в 4 раза. Следует также учесть, что вверху скорость ветра значительно выше, чем внизу, а, следовательно, выше и теплосъем с наружной поверхности трубы. В совокупности это приводит к понижению температуры внутри конструкции и повышению вероятности конденсационных процессов в верхней части трубы.

Этим объясняется преимущественное разрушение верхней части дымовой трубы, работающей даже под разрежением по всей высоте ствола. Кроме того, на стадии проектирования во многих дымовых трубах предусматривалась тепловая изоляция стволов на основе минеральной ваты, которая имеет ограниченный срок службы (в среднем 10 лет) в сравнении с ресурсом службы всей дымовой трубы (до 50 лет). Разрушение тепловой изоляции на ранней стадии эксплуатации дымовой трубы приводит к снижению ее теплозащитных характеристик.

3. В период бурного капитального строительства (1970 - 1980 г.г.) заметно снизилось качество возведения футеровки дымовых труб.

Для оценки качества возведения футеровки был введен коэффициент фильтрационной массопроводности:

G = Kф · ΔP1/n · F

где: G - фильтрационный расход газа, кг/ч;

       ΔР - разность давлений, кгс/м2;

       F - площадь футеровки, м2;

       n - коэффициент, учитывающий режим движения.

Например, первоначально установленный для дымовых труб с вентилируемыми каналами показатель газоплотности - коэффициент (фильтрационной массопроводности футеровки), равный 0.4 - 0.5/ 1/ч, в последующих дымовых трубах значительно, в несколько раз превосходил нормативную величину. Это приводило к возможности проникновения дымовых газов через неплотности в футеровке и их непосредственному контакту с несущим стволом.

4. Эксплуатационное снижение газоплотности футеровки из-за температурного воздействия дымовых газов при нестационарных режимах эксплуатации также является объективным фактором разрушения дымовой трубы. Высокие температуры дымовых газов вызывают растягивающие напряжения и трещины на наружной поверхности, а при ее охлаждении появляются сжимающие усилия на внутренней поверхности кирпичной кладки. Из-за частых температурных изменений появляется усталость материала, в результате чего может происходить повреждение поверхности кладки в виде отслоений мелких лещадок. По этой причине остановы дымовых труб должны сводиться к минимальному их количеству, а внутренние обследования по возможности - заменяться тепловизионными съемками.

Характерной иллюстрацией появления типовых признаков разрушения является железобетонная труба № 1 ТЭЦ - 27 АО «Мосэнерго». Она имеет высоту 250 м и конструкцию с воздушным зазором между футеровкой из кислотоупорного кирпича и железобетонным стволом и противодавлением, создаваемым восходящим движением воздуха за счет самотяги. Дымовая труба проектировалась для рассеивания дымовых газов при сжигании природного газа и мазута на двух котлах паропроизводительностью 500 т/ч (Е - 500), одном - 1000 т/ч (Е- 1000) и пяти водогрейных котлах (ВК).

Уже первые натурные обследования после 1.5 лет эксплуатации дымовой трубы при сжигании природного газа выявили следы конденсата на наружной поверхности железобетонного ствола с отложениями солей, следами коррозии арматуры и образованием зимой наледей в верхней части дымовой трубы. Анализ режимов эксплуатации дымовой трубы при сжигании природного газа показал, что объемы отводимых дымовых газов менялись в зависимости от времени года и не превышали половину проектной нагрузки.

Внутреннее обследование состояния кирпичной футеровки дымовой железобетонной трубы показало наличие многочисленных следов подтеков конденсата, интенсивность которых растет с увеличением отметок по высоте. Начиная с отметки 120 м и выше, подтеки конденсата наблюдались по всему периметру. Стекающий водяной конденсат вымывал жидкое стекло из кислотоупорной обмазки внутренней поверхности кладки, а также размывал сам кислотоупорный раствор кладки. В верхней части футеровочных барабанов (район консолей) пустошовка достигла до 50 % длины швов. Отмечались неплотности в местах сопряжения футеровочных барабанов. Проведенный расчет коэффициента фильтрации футеровки показал, что ее газоплотность в 2,5 раза меньше нормативной.

Разница температур дымовых газов внизу и вверху дымовой трубы составляет более чем 20 °С, что существенно превышает проектные значения. Температура вверху дымовой трубы составляет около 65 °С при температуре наружного воздуха 8 °С. Очевидно, что при более низкой температуре воздуха в зимнее время, а также, учитывая, что внутренняя температура стенки футеровки вверху дымовой трубы на 7-10 °С ниже температуры дымовых газов в объеме, наступление конденсационного режима неизбежно.

Основным и наиболее эффективным физическим способом борьбы для ликвидации конденсационных процессов и снижения термонапряженного состояния является повышение термического сопротивления конструкции дымовой трубы. Для решения возникшей проблемы был разработан, а впоследствии запатентован способ тепловой защиты газоотводящих стволов дымовых труб.

Сущность способа повышения теплозащитных свойств дымовой трубы заключается в нагнетании в зазор между ж/б оболочкой или кирпичным стволом и футеровкой сухой теплоизоляционной смеси (СТС) с требуемыми техническими характеристиками. При этом повышается температура внутренней поверхности футеровки на 15- 20 0С в зависимости от конструкции трубы, толщины теплоизоляционного слоя и климатических условий. Следует отметить, что исключения конденсационного режима в трубе можно также достичь путем повышения температуры дымовых газов. Однако такое мероприятие является дорогостоящим, так как, например, для дымовой трубы высотой 250 м ТЭЦ - 27 АО «Мосэнерго» повышение температуры на 20 °С потребовало бы дополнительных затрат мощности около 20 МВт. Кроме повышения температуры футеровки нагнетание СТС позволяет снизить доступ дымовых газов к стволу благодаря уплотнению неплотностей в футеровке и повышению гидродинамического сопротивления при конвективном переносе газового потока через футеровку.

Учитывая низкую долговечность минераловатных теплоизоляционных изделий в условиях эксплуатации дымовой трубы, исследовалась возможность замены минераловатного теплоизоляционного слоя на более долговечный теплоизоляционный материал с большей температуроустойчивостью (до 600 °С).

При подборе теплоизоляционных смесей, пригодных для создания теплозащитного слоя между футеровкой и железобетонным стволом трубы, исходили из способности предлагаемых смесей сухих компонентов под действием собственной силы тяжести равномерно без пустот заполнять вертикальный зазор шириной от 0.05 м и высотой до 15 м.

Для исследования текучести предлагаемых смесей, их способности равномерно заполнять узкий вертикальный зазор между футеровкой и несущим железобетонным стволом трубы был изготовлен лабораторный стенд, имитирующий фрагмент дымовой трубы с вертикальным зазором шириной 0,08 м. Для изучения динамики засыпки сухой теплоизоляционной смеси, структуры образующего теплоизоляционного слоя, степени осадки при встряхивании передняя панель стенда была изготовлена из прозрачного стекла.

На основе проведенных лабораторных исследований и аналитических расчетов режимов работы дымовой трубы были сформулированы требования к СТС по тепло - физическим характеристикам.

Вышеназванным требованиям в наибольшей степени отвечают СТС на основе вспученного вермикулита, выпускаемого на специально изготовленной для этих целей линии Чебаркульского завода ЗАО «Союзтеплострой».

Особенность способа повышения теплозащитных свойств дымовой трубы состоит в возможности производства работ без останова трубы. При этом через выбуриваемые спецустановкой отверстия в железобетонной оболочке СТС нагнетаются в зазор с помощью сжатого воздуха. Возможно также нагнетание СТС с внутренней поверхности футеровки во время останова трубы на плановый ремонт.

Выполнение работ по засыпке в зазор СТС должно осуществляться на основе квалифицированно разработанного проекта с обоснованием необходимости и эффективности способа тепловой защиты дымовой трубы при выполнении аналитических расчетов тепло- массообмена, термонапряженного состояния ствола и проверки нагрузок на фундамент. Предъявляются особые требования также к СТС по теплофизическим характеристикам, плотности, текучести и др. свойствам. При производстве работ должен обеспечиваться контроль засыпки путем тепловизионных съемок трубы.

Безусловным требованием ставится условие исключения намокания СТС при любых режимах работы дымовой трубы. Для выполнения данного условия следует: во - первых обеспечить отсутствие выпадения конденсата в объеме дымовых газов и на внутренней стенке футеровки, во-вторых, обеспечить отсутствие возникновения статических давлений при работе дымовой трубы на полной нагрузке, которые способствуют массопереносу дымовых газов через футеровку с последующей конденсацией водяных паров в зазоре.

Температура дымовых газов вверху дымовой трубы при заполнении зазора СТС повышается более, чем на 20 С по сравнению с первоначальным вариантом. Аналогично повышается и температура внутренней поверхности футеровки. Этого вполне достаточно для исключения конденсационного режима работы дымовой трубы. Расчеты статических давлений на максимальной проектной нагрузке показали, что положительные значения АР отсутствуют как в зимний, так и в летний период эксплуатации.

Следует отметить, что выше приведенные выводы сделаны при рассмотрении в качестве сжигаемого топлива на ТЭЦ - 27 АО «Мосэнерго» природного газа. Возможность сжигания мазута в качестве резервного топлива в настоящее время отсутствует. Несмотря на это, были проведены аналогичные расчеты для случая сжигания мазута. Наступление конденсационного режима в дымовой трубе вероятно только при доле сжигаемого мазута по тепловой нагрузке свыше 75 %. Такой режим работы для данной ТЭЦ маловероятен. Что касается статических давлений, то объем отводимых газов при сжигании мазута меньше, чем при сжигании природного газа.

Изложенный способ повышения надежности дымовых труб путем восстановления тепловой изоляции хорошо зарекомендовал себя на трубах Н = 150 м в Уфе и Ярославле, на трубах Н = 250 м Тюменской ТЭЦ - 2 и ТЭЦ - 27 АО «Мосэнерго», на трубе Н = 220 м Астраханской ТЭЦ - 2 и др. В настоящее время по результатам выполненных обследований ЗАО «Союзтеплострой» приступило к реконструкции дымовой трубы с вентилируемым каналом на Печорской ГРЭС (Н = 250 м).

Представляется целесообразным для предотвращения разрушений железобетонных стволов дымовых ж/б труб с вентилируемыми каналами, которых в РАО «ЕЭС России» эксплуатируется свыше 150 единиц, составить программу и перечень их первоочередного обследования для разработки технически и экономически обоснованных проектов реконструкции новым и проверенным способом повышения надежности путем нагнетания сухих теплоизоляционных смесей.

Повышение газоплотности футеровки

Для предотвращения попадания газов в вентиляционный зазор дымовой трубы через трещины и пустошовку футеровки необходимо повысить ее газоплотность. До настоящего времени производство таких работ выполняется методом торкретирования цементно-песчаной смесью. Однако такой метод повышения газоплотности является временным мероприятием, так как в практике эксплуатации торкретные штукатурки из цементо-песчаной смеси служат не более 3-4 лет. В связи с этим разработан новый способ повышения газоплотности футеровки методом заполнения швов кладки специальной пастой на основе полимерных композиционных материалов.

ОАО «НПО Стеклопластик» разработаны защитные полимерные пасты (ЗПП), предназначенные для ремонта внутренней поверхности футеровки дымовой трубы. Пасты готовят на основе эпоксидных диановых смол, способных превращаться в полимеры пространственного (сетчатого) строения. В качестве отверждающей системы разработаны специальные отвердители на основе ароматических полиаминов.

На специально разработанном стенде для условий эксплуатации дымовой трубы ТЭЦ-27 АО «Мосэнерго» ЗПП подверглись полупромышленным испытаниям. Стенд был изготовлен и подключен к газоходу дымовой трубы ТЭЦ-27.

Экспонирование паст в эксплуатационных условиях выполнялось в двух направлениях:

  • - испытание паст в виде разделки швов четырех фрагментов из футеровочного кислотоупорного кирпича, изготовленных на стенде;
  • - испытание паст в виде образцов-свидетелей, размещенных в специальных контейнерах, расположенных в стенде.

С 10.05-8.07.2000г дымовая труба находилась в ремонте. В этот период для проверки работоспособности ЗПП в реальных условиях эксплуатации на отметке 165-180м был выделен экспериментальный участок футеровки, на который были нанесены покрытия ЗПП (грунтовка ГЭК-1 и паста ПЭК-1), зарекомендовавшие себя на стенде по эксплуатационным показателям с наилучшей стороны.

После получения положительного полуторагодичного опыта эксплуатации ЗПП как на стенде, так и на экспериментальном участке в трубе было принято решение о проведении в 2001 г повышения газоплотности футеровки дымовой трубы Н-250м ТЭЦ-27 АО «Мосэнерго» способом заполнения швов кладки защитными полимерными пастами.

Технологический процесс нанесения защитных покрытий на поверхность футеровки состоит из следующих операций:

  • 1. Подготовка поверхности.
  • 2. Приготовление и нанесение грунта ГЭК-1.
  • 3. Приготовление и нанесение полимерной композиции ПЭК-1.
  • 4. Контроль качества.

Изложенная технология повышения газоплотности футеровки дымовой трубы реализована также на трубе Н-250м Тюменской ТЭЦ-2 и других объектах.

Следует также отметить высокие свойства указанных материалов (ГЭК и ПЭК) по стойкости к агрессивным средам, в том числе содержащим растворы серной кислоты при температуре дымовых газов в трубе до 250 0С, вследствие чего они могут использоваться в качестве антикоррозионных покрытий металлических газоходов.

 
 
 

ЗАО «Союзтеплострой Инжиниринг» © 2006 - 2014  
тел. +7 (495) 465-18-81  
e-mail: marketing@zaosts.ru