Характеристики дымовых труб

Одним из путей уменьшения содержания вредных веществ в районах расположения промышленных предприятий является выброс их через высокие трубы с целью рассеивания в атмосфере[9, с. 110]. С экологической точки зрения этот путь не является достаточно эффективным. Это связано с тем, что при строительстве высоких труб увеличивается район загрязнения, хотя и с меньшими концентрациями. Для наиболее мощных источников выбросов (агломерационные фабрики, тепловые электростанции и др.) применяют трубы высотой 150-250 м. С увеличением высоты труб человечество узнало, что такое кислотные дожди. Согласно съемкам из космоса, шлейф загрязняющих веществ от г. Новокузнецка тянется до о. Байкал.

Типовые металлические дымовые трубы достигают до 45 м в высоту, диаметр их составляет 400, 500, 630, 800 и 1000 мм. Трубы первых 3-х диаметров имеют высоту 20 и 30 м, последних 30-45 м. Дымовые трубы раскрепляются оттяжками, расположенными в зависимости от высоты труб в один или два яруса. В каждом ярусе устанавливается по 3 оттяжки, в плане оттяжки расположены под углом 120º, угол наклона оттяжек к горизонту принят в пределах 40-60º. Материал стволов труб – мартеновская сталь. Цоколи е дымовых труб запроектированы в двух вариантах: с надземным и подземным примыканием газоходов. Для чистки каналов в стене цоколя предусмотрен проём, заполненный кирпичной кладкой на глиняном растворе. Максимально допустимая температура отходящих газов в случае применения металлических труб без футеровки составляет 350 ºС.

Для защиты металлических труб от коррозии при отводе серосодержащих газов внутренняя поверхность труб в период монтажа, когда трубы находятся в горизонтальном положении, покрывается двумя слоями лака ФГ-9. Наружная сторона труб и оттяжки окрашиваются двумя слоями того же лака с добавлением 6 % алюминиевой пудры.

Трубы высотой до 100-150 м могут быть выполнены из кирпича или железобетона. Более высокие, применяемые в основном на электростанциях (трубы до 250 м и выше), выполняются исключительно из железобетона. Для защиты железобетонных труб от коррозии их покрывают изоляцией – эпоксидным лаком и стеклотканью – и футеруют красным или кислотоупорным кирпичом на диабазовой или андезитовой замазке. Внутренняя поверхность футеровки затирается с последующей пропиткой 20-%-ным раствором серной кислоты. Между железобетонным стволом и футеровкой может быть предусмотрен изолирующий слой минеральной ваты. Типоразмеры железобетонных дымовых труб по типовым чертежам института Теплопроект приведены в таблице 7.1.Существуют конструкции более сложных труб с узким вентилируемым зазором между стволом и футеровкой, трубы типа «труба в трубе» со значительным зазором между дымоотводящим и несущим стволами, позволяющим обеспечить свободное движение людей и проведение необходимых ремонтных работ. Многоствольные дымовые трубы, объединённые общим несущим стволом (оболочкой), применяются только на мощных тепловых электростанциях.

Таблица 7.1 – Типоразмеры железобетонных дымовых труб

Высота дымовых труб электростанций и других предприятий должна обеспечивать такое рассеивание золы, пыли сернистого ангидрида или других вредных примесей, при котором концентрация их у поверхности Земли становятся меньше предельно допустимых.

На процесс рассеивания выбросов в атмосферу оказывает влияние состояние атмосферы, рельеф местности и характер расположения на ней предприятий, высота трубы, скорость газа в трубе, его температура и плотность и др.факторы. Горизонтальное перемещение примесей определяется скоростью ветра, вертикальное – распределением температуры воздуха в вертикальном направлении вблизи трубы.

В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из 4-х классов:

– высокие источники: Н ≥ 50 м;

–источники средней высоты: Н = 10 м;

–низкие источники: Н = 2 - (10 – 50) м;

–наземные источники: Н ≤ 2 м.

При одинаковом количестве загрязняющих атмосферу твёрдых примесей на входе в систему пыле-или золоулавливания дымовая труба может быть выбрана тем ниже, чем выше эффективность системы пылеулавливания, и наоборот. Поэтому при проектировании промышленных электростанций, котельных, газоочистных установок и т.п. решается одна из двух задач:

– по известным концентрациям примесей в газах после системы газоочистки и предельно допустимым концентрациям (ПДК) их у поверхности Земли находят минимальную высоту дымовой трубы;

–при принятой высоте трубы и ПДК у поверхности Земли находят концентрации вредных примесей, которые могут быть допущены на выходе из системы газоочистки.

Условия определения высоты источников выбросов:

1.

при n вредных веществ, обладающих суммацией действия – их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы:

Для веществ, для которых установлены только среднесуточные ПДКсс, используется приближенное соотношение между максимальными значениями разовых и среднегодовых концентраций, и требуется, чтобы:

При отсутствии нормативов ПДК, вместо них используются значения ориентировочно безопасных уровней загрязнения воздуха (ОБУВ), в порядке, установленным Минздравом СССР.

2. При наличии фонового загрязнения атмосферы в соотношениях (7.1), (7.2) вместо С следует принимать С + С_ф, где С_ф – фоновая концентрация вредного вещества. Для веществ, обладающих суммацией вредного действия, учёт фоновых концентраций в соотношении (7.1) производится согласно положениям ОНД-86 (раздел 7).

3. Для зон санитарной охраны, курортов, мест размещения крупных санаториев и домов отдыха, зон отдыха городов, а также для других территорий с повышенными требованиями к охране атмосферного воздуха в формулах (7.1), (7.2) и (7.3) следует ПДК заменить на 0,8ПДК.

Минимальная высота одиночного источника выброса (труба) в случае ∆ Т = 0 определяется по формуле:

(7.4)

где Н – высота трубы, м;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы:

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;

Д – диаметр устья источника выброса, м;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с.

Если вычисленному по формуле (7.4) значению Н соответствует значение ≥ 2, рассчитанное по формуле:

(7.5)

где ω_о – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (м/с),

то указанное значение Н является окончательным.