Зайцев С. И., Пайков С. В., Вайсеров В. А.
Дымовые трубы тепловых электростанций являются технологическими сооружениями, к которым предъявляются высокие требования по надежности и долговечности. Замыкаясь, как правило, на несколько котлоагрегатов и завершая собой технологический цикл сжигания топлива, дымовые трубы определяют, в конечном итоге, работоспособность всей ТЭС в целом.
Вывод дымовой трубы в ремонт или на реконструкцию приводит к снижению выработки электроэнергии и потере мощности ТЭС на длительный срок.
Современное состояние дымовых труб характеризуется четко прослеживающейся тенденцией к старению, интенсивному износу и снижению их эксплуатационной надежности. Этому способствует ряд факторов.
Основной причиной ухудшения состояния дымовых труб является их эксплуатация в непроектных режимах, связанных со значительным снижением температуры и объемов отводимых дымовых газов при уменьшении промышленных нагрузок. В результате смещения “точки росы” происходят усиленная конденсация отходящих дымовых газов, коррозия и разрушение материалов футеровки, образование пустошовки, выход конденсата на наружную поверхность железобетонных стволов, размораживание и разрушение бетона дымовых труб, вплоть до сквозных отверстий.
В дымовых трубах, построенных по проектам, разработанным до 1964 г., применено однорядное армирование при расходе арматуры 50-60 кг/м3. Толщина стенок железобетонного ствола верхней части не превышает 180 мм. Теплоизоляция на высоту 30 - 40 м выполнена из просеянного котельного шлака или минераловатных матов (выше - воздушные зазоры). Футеровка (толщиной до 120 мм) - красный глиняный кирпич без торкретзащиты.
Минвата, по данным обследований, достаточно быстро теряет свои теплоизоляционные свойства, котельный шлак также склонен к самоуплотнению с уменьшением сопротивления теплопередаче и все это вместе с недостаточной газоплотностью футеровки, подверженной в отсутствие торкретзащиты усиленной коррозии, приводит к разрушению и отслоению защитного слоя бетона, обнажению и коррозии арматуры стволов дымовых труб. Разрушения бетона достигают глубины 60 - 140 мм, особенно в швах бетонирования, и даже ведут к образованию сквозных трещин. При этом любые дефекты бетона и арматуры в трубах с однорядным армированием несут большую опасность для надежности труб. Особенно интенсивно эти процессы разрушения происходят при мокрой очистке дымовых газов, что ярко проявилось на дымовых трубах №1,2 Первоуральской ТЭЦ АО Свердловэнерго.
В дымовых трубах с вентилируемым зазором вследствие неэффективности работы или поломок вентиляционного оборудования, при недостаточной газоплотности футеровки не достигается требуемого эффекта защиты железобетонного ствола. С течением времени в футеровке вследствие больших перепадов по температуре и давлению между вентзазором и внутренним пространством трубы возникают сквозные вертикальные трещины, футеровка деформируется, что ведет к еще более быстрому износу дымовых труб.
Во многих случаях повреждения дымовых труб предопределяются дефектами при выполнении швов бетонирования стволов и низким качеством возведения футеровки.
На предприятиях Свердловэнерго в эксплуатации находятся 34 железобетонные дымовые трубы, из которых 25 построены по проектам, разработанным до 1964 г., с футеровкой красным кирпичом. На 13 трубах имеется вентилируемый зазор между футеровкой и железобетонным стволом.
Для большинства дымовых труб, за исключением труб Рефтинской ГРЭС, Ново-Свердловской ТЭЦ и Артемовской ПОК, построенных за последние 30 лет, в той или иной степени характерны все перечисленные болезни и дефекты.
Основным направлением капитальных ремонтов и реконструкции дымовых труб в Свердловэнерго было принято усиление железобетонных стволов внешними железобетонными обоймами и частичная или полная замена футеровки из красного глиняного кирпича на цементном растворе на футеровку из кислотоупорного кирпича на кислотостойком растворе с обязательным покрытием футеровки замазкой на основе жидкого калиевого стекла с андезитовой мукой в качестве наполнителя. Указанный состав хорошо зарекомендовал себя при антикоррозионной защите газоходов.
Однако в ряде случаев, как например, на железобетонных трубах № 1, 2 (Н = 100 м) Первоуральской ТЭЦ, в результате коррозии и разрушения железобетонной оболочки прочность бетона была снижена на 25 - 40%, что потребовало усиления стволов наружными железобетонными обоймами. Тем не менее, из- за низкой газоплотности футеровки, неэффективной работы вентустановок, в результате воздействия влажных дымовых газов (после мокрой очистки) железобетон стволов продолжал интенсивно разрушаться, и потому заменой футеровки и применением силикатной обмазки процесс разрушения железобетонных оболочек невозможно было остановить.
Поэтому, учитывая низкую прочность бетона стволов, незначительный межремонтный период футеровок с защитной силикатной замазкой (не более 10 лет), жесткие требования по срокам проведения реконструкции (в течение одного летнего периода), было принято решение о реконструкции труб с демонтажем футеровки и устройством внутренних газоотводящих стволов из титана по типу “труба в трубе”.
Данное решение обладает целым рядом преимуществ:
высокая стойкость титана (более 50 лет) к химической коррозии и абразивному износу вместе с высокой газоплотностью газоотводящего ствола обеспечивает возможность работы трубы при температуре отводимых газов ниже “точки росы” по SО2, SO3 и Н2О; полностью исключает воздействие агрессивных газов на железобетонный ствол и, как следствие, его разрушение;
газоотводящий ствол из титана имеет наименьшую массу по сравнению с другими конструкциями и материалами (сталь, стеклофаолит и пр.), что значительно снижает нагрузки на железобетонный ствол при его ограниченной несущей способности. Кроме того, появляется возможность вести монтаж газоотводящего ствола укрупненными звеньями, что ощутимо повышает производительность труда и сокращает время монтажа (позволяет проводить реконструкцию в течение одного летнего периода);
титан допускает устройство внутреннего ствола без дополнительного утепления его (в отличие от стволов из стали);
резко повышается надежность работы и увеличивается срок службы дымовой трубы, практически исключаются все виды ремонтов титанового ствола на протяжении всего периода эксплуатации. Появляется возможность в процессе эксплуатации следить из межтрубного пространства за состоянием конструкций и своевременно принимать необходимые меры по устранению возникающих дефектов.
На сегодня АО Свердловэнерго рассматривает конструкцию “труба в трубе” с установкой внутреннего газоотводящего ствола из титана (или низколегированных сталей) в существующие железобетонные оболочки как основную при реконструкции дымовых железобетонных труб, позволяющую исключить их разрушение, уменьшить расходы на обслуживание, увеличить межремонтные периоды, исключить аварийные простои, намного снизить затраты на ремонты и, в итоге, обеспечить долголетнюю надежную и безопасную эксплуатацию дымовых железобетонных труб.
По-настоящему экономическое преимущество титана проявится при расчете расходов на весь срок эксплуатации дымовой трубы.
