CC BY
52
едт
06UJ&CW$Q Miitffuj u Творчества
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН АВАРИЙНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДЫМОВЫХ ТРУБ
Каретникова Ольга Алексеевна, ЗАО НПО «Техкранэнерго», г. Владимир
E-mail: karetnikova_olga@mail.ru
Аннотация. В статье проведен анализ основных причин аварийных ситуаций промышленных дымовых труб, приведены фотографии дефектов. Средний возраст промышленных дымовых труб составляет порядка 60 лет, что превышает нормативный срок их службы. Естественный физический износ и отсутствие своевременных восстановительных работ дымовых труб являются основными причинами, вызывающими большие риски их обрушений.
Ключевые слова: дымовая труба, футеровка, авария, дефект, экспертиза промышленной безопасности.
Промышленные дымовые трубы служат как для создания естественной тяги, так и для отвода дымовых газов в верхние слои атмосферы и рассеивания их до допустимых концентраций, регламентируемых действующими санитарными нормами. В соответствии с назначением трубы делятся на два типа: тяговые и отводящие. Первые служат для создания необходимого притока воздуха в рабочее пространство печи или топки. Вторые - для эвакуации дымовых газов в верхние слои атмосферы. Многие трубы выполняют эти функции одновременно. В зависимости от основного материала дымовые трубы подразделяются на:
- кирпичные;
- железобетонные - монолитные и сборные (состоят из тех же элементов, что и кирпичные);
- металлические.
Первый и второй тип труб функционирует в сложных условиях воздействия химически агрессивных газов, перепадов температур, давлений,
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
влажности, ветровых нагрузок, нагрузок от собственного веса. Внутренняя поверхность дымовой трубы - футеровка (рис. 1) представляет собой герметичную стенку цилиндрической формы из кислотоупорного кирпича, служащую для предотвращения воздействия разрушающих температур (до 300 ° С) и химических (Б02, Б03, КН3Н20 и пр.) воздействий отходящих газов на бетон несущего ствола дымовой трубы [2].
Рис. 1 Опора футеровки и сопряжение ее смежных поясов 1 - нижнее звено футеровки; 2 - верхнее звено футеровки; 3 - воздушный зазор; 4
- температурный зазор; 5 - ствол трубы
Повреждение поверхности футеровки приводит к её разгерметизации, что влечет за собой местные воздействия на материал ствола в результате которых происходят необратимые изменения в химическом составе бетона, приводящие, в конечном счете, к ухудшению прочностных свойств и появлению в нём дополнительных напряжений сжатия. Так, в результате воздействия паров серной кислоты на известь бетона происходит реакция с образованием гипса:
Саг(0Н)г + НгБ04 = СаБ04 + 2Нг0 (1)
В результате реакции (1) в местах воздействия газов в полости бетона происходит постепенное накопление гипса, что способствует местному уплотнению тела ствола и увеличению в нем объема твердой фазы. Протекание такого рода процессов приводит к увеличению местных напряжений в бетоне, изменению геометрических форм конструкции ствола и, как следствие, изменению его центра масс.
Рассмотрим воздействие диоксида углерода С02 на известь бетона. В ходе этой реакции образуются карбонаты:
Са(0Н)г + С0г = СаС03 + Нг0 (2)
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
В результате реакции (2) количество извести в теле бетона уменьшается, кислотность среды увеличивается, и в конечном итоге усиливается коррозия арматуры. Происходит образование окислов железа, вследствие этого объем твердой фазы ствола увеличивается в разы, что приводит к увеличению внутренних напряжений в местах размещения арматуры бетона и, как правило, к появлению в нем трещин. Стоит отметить, что свойства трубы склонны изменяться анизотропно, что обуславливается неравномерностью процессов, протекающих в горизонтальных и вертикальных сечениях ствола. В результате этих процессов изменяется положение центра тяжести трубы, одновременно с этим плоскость действия ветровых нагрузок перестает совпадать с осью симметрии, что приводит к возникновению при сильном ветре дополнительных напряжений от момента кручения. Наряду с этим, службы предприятий, ответственные за безопасную эксплуатацию дымовых труб, зачастую не имеют персонала необходимой квалификации и соответствующего оборудования способного отследить подобные опасные предаварийные состояния [3].
Подавляющее большинство из ныне эксплуатируемых дымовых труб построены в 50-70-ые года прошлого века и имеют расчетный срок службы 55 лет. По мере увеличения сроков их эксплуатации обостряются вопросы обеспечения их безопасного функционирования и диагностики текущего состояния. Руководящим документом [4] установлена периодичность осмотров промышленных дымовых труб - не реже одного раза в 5 лет. В первую очередь выявляются дефекты, представляющие прямую опасность разрушения: вывалы кирпичей, трещины, расслоение (разрушение) футеровочного слоя (табл.1).
Таблица 1
Основные дефекты дымовых труб
Описание дефекта
Фото дефекта
Разрушение кирпичной кладки оголовка дымовой трубы котельной с отметки плюс 38.000 м на глубину до 120 мм.
-т
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
продолжение таблицы 1
Вертикальные трещины в стволе дымовой трубы шириной раскрытия до 30 мм.
Локальное разрушение кирпичной кладки футеровки дымовой трубы с отметки минус 4.150 м до отметки плюс 5.650 м.
Обрушение кирпичной кладки оголовка и металлоконструкций светофорной площадки трубы.
Согласно результатам внутреннего осмотра и диагностирования с использованием методов неразрушающего контроля экспертная комиссия
»
70
УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА
составляет ведомость дефектов футеровки трубы и дает заключение о возможности дальнейшей эксплуатации трубы. В заключении приводится остаточный ресурс и дата следующего обследования.
Проблема обеспечения безопасного функционирования объектов энергетики в России обострилась к концу XX века в результате децентрализации государственного управления, ликвидации отраслевых структур управления экономикой и реформирования отрасли в целом. Рост числа аварий в энергетическом секторе РФ объясняется, в первую очередь, высоким износом (~80%) основных производственных фондов предприятий [1]. Большая часть аварийных ситуаций сопровождается обрушением несущих конструкций корпусов и дымовых труб, взрывами, пожарами на трансформаторных подстанциях. Это представляет серьезную угрозу для жизнедеятельности людей, зданий и сооружений, находящихся в радиусе равным высоте трубы. Вызванные падением трубы сейсмоколебания грунта способны разрушить рядом стоящие объекты, кроме того может произойти незапланированная остановка энергетических агрегатов и нарушение систем жизнеобеспечения, что уже классифицируется как ЧС.
Литература:
1. Акатьев В. А. Проблемные задачи в управлении стратегическими рисками // Ученые записки РГСУ, 2010. № 7. - С. 115-119.
2. Акатьев В.А., Сущев С.П. Технология и параметры автономного аппарата для контроля футеровки функционирующей дымовой трубы // Безопасность жизнедеятельности. 2005. - № 3. - С. 32-44.
3. Волков Э.П., Гаврилов Е.И., Дужих Ф.П. Газоотводящие трубы ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 280 с.
4. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб» [Электронный ресурс]. - URL: http:// www.complexdoc.ru/ntdtext/550878 (дата обращения: 20.08.2015).
»
71
