Дымовая труба

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Дымовая труба Харьковской ТЭЦ (330 метров)
Стальная дымовая труба на каркасе

Дымова́я труба́ — вертикально расположенное трубное устройство для отвода продуктов сгорания в атмосферу. Принцип действия дымовой трубы основан на эффекте тяги, который обеспечивает перемещение массы газа в направлении от входного к выпускному отверстию трубы. Трубы могут иметь круглое, овальное или многоугольное сечение и изготавливаются из негорючих материалов — природного камня, кирпича, керамики, асбоцемента, металла или бетона. Высота промышленных труб может достигать нескольких сотен метров.

В системах, использующих дымохо́ды — вертикальные, наклонные и горизонтальные[1] каналы для отвода дымовых газов от горелок, печей, плит, и других устройств сжигания топлива — дымовая труба является концевым элементом дымохода. Отводимые по дымоходу газы поступают в дымовую трубу, по которой они затем выпускаются в атмосферу. К одной трубе могут одновременно подсоединяться несколько дымоходов.

История[править | править код]

Впервые дымоход описал грек Теофраст в IV в. до н. э.[2]

В античном мире использовались трубы внутри стен здания для отвода газов пекарен, однако настоящие трубы появились только в Европе в XII веке. Промышленные дымовые трубы появились в конце XVIII века.

Возникновение дымовых труб неразрывно связано с отопительными сооружениями. Наиболее простое из них — костёр, окружённый камнями. Такая отопительная «конструкция» позволяла в древности погреться у огня, приготовить нехитрую снедь, но не более. Вопросом как же запастись теплом про запас, люди стали задаваться гораздо позже, когда начали кочевать все дальше и дальше на север. К примеру, в Уссурийской зоне, по свидетельствам В. К. Арсеньева, писателя-путешественника, исследовавшего те края, жилища поселенцев из Кореи обогревались весьма интересными дымоходными каналами, которые были проложены в полу дома и проходили в жилых зонах, обогревая их. Выходили продукты сгорания наружу через дуплистое дерево, заменявшее им внешнюю часть дымовой трубы.

А на Руси ранее отопление велось вообще без использования дымоходных труб — по-чёрному. До XVII столетия даже в условиях города у всех сословий печи отапливались таким способом. Данный метод отопления жилого помещения был небезопасен, поскольку в доме могли скапливаться вредные для человека угарные газы. Да и выглядело жилье, отапливаемое таким методом, не вполне презентабельно — стены и печи все время приходилось обновлять. Кстати, побелка печей ведётся очень давно и изначально она была предназначена не для обеспечения эстетической привлекательности отопительной конструкции, а для отслеживания её рабочего состояния — на белой поверхности отчётливо проступают любые трещины и расщелины, так как на них оседает копоть.

Назначение дымовых труб[править | править код]

Основным предназначением дымовых труб является вывод газов (продуктов сгорания топлива в топливнике). Вместе с ними через трубу удаляются дым, сажа, пепел и копоть, которые, при неправильном формировании внутренней поверхности дымохода, могут оседать на его стенках, затрудняя в дальнейшем прохождение газов. Чтобы этого не произошло, необходимо делать внутреннюю поверхность дымоходных труб как можно более ровной и гладкой, без выбоин, щелей и выступов, чтобы саже и копоти не было за что «зацепиться». Но недопустимо выравнивать внутреннюю часть дымовой трубы глиной, так как она плохо проводит тепло и может вызвать появление конденсата и отсыревание трубы, что в итоге чревато плохой циркуляцией воздуха (тяги).

Ещё одним предназначением дымовых труб является обеспечение нормальной тяги в печи, которая находится в прямом соотношении с толщиной и высотой дымоходного канала. Температура продуктов сгорания на выходе из трубы может превышать 373 К (около 100°С), что позволяет создавать в отопительной конструкции естественную тягу — путём замещения горячих слоев воздуха холодными. В связи с этим толщина стенок дымовой трубы должна быть не менее чем в полтора кирпича (идеальное соотношение для труб коренного типа), а высота — в 5 метров и выше, считая от колосниковой зоны.

Конструкция и материалы[править | править код]

В России широко распространены дымовые трубы из кирпича. Кирпичная дымовая труба может состоять из следующих элементов (сверху вниз):

  • металлический колпак
  • оголовье
  • шейка
  • откос
  • выдра
  • стояк
  • дымовые задвижки;
  • шейка для подключения к источнику отводимого в трубу газа.
Примечание. В местах соприкосновения участка трубы со строительными конструкциями здания или сооружения (крыша, перекрытия, стены, перегородки), используется распушка (разделка), обеспечивающая тепловую изоляцию и предупреждение возгорания конструкций.

Более современными и менее трудоемкими материалами для изготовления дымовых труб являются металл и бетон.

Секционные металлические дымовые трубы собирают из сборных металлических секций заводского изготовления. Металлические дымовые трубы могут быть самонесущими. Если труба не является самонесущей, секции трубы крепят к стенам, рамам, фермам или иным несущим конструкциям. Внешняя и внутренняя поверхности трубы могут делаться из разных металлов — к примеру, из кислотостойкой нержавеющей стали для внутренней поверхности и алюминия для наружной — а пространство между ними заполняться теплоизоляционным материалом.

Бетонные дымовые трубы могут изготавливаться из сборных элементов или монолитного бетона.

Оголовок дымовой трубы[править | править код]

Служит многим целям: защита от снега и дождя, увеличение тяги, украшение крыши.

Оголовок дымовой трубы, типичной для фабрик царской России
Флюгер на дымовой трубе призван защищать её от задувания

Дымовая тяга[править | править код]

Эффект тяги в трубе: манометры показывают абсолютное давление воздуха, поток показан светло-серыми стрелками. Рост давления в манометрах — по часовой стрелке.
где:  
Q = дымовая тяга/поток тяги, м³/сек
A = сечение дымовой трубы, м² (подразумевается, что оно не меняется с высотой)
C = коэффициент расхода (обычно берётся от 0,65 до 0,70)
g = ускорение свободного падения, 9,807 м/сек²
H = высота трубы, м
Ti = средняя температура внутри трубы, K
Te = температура наружного воздуха, K

Основные проблемы[править | править код]

Их две — отложения изнутри, которые сокращают сечение дымохода, и разрушение изнутри и снаружи самой трубы под действием агрессивных дымовых газов и ветровой нагрузки. Также высокие трубы должны быть заметны издалека для летательных аппаратов. Для этой цели их красят преимущественно в интернациональные красный и белый цвета в соответствии с нормами авиационной безопасности (так называемая маркировочная окраска)[3]. Дело в том, что полосатая окраска почти моментально бросается в глаза, и лётчики (пилоты) видят, что на их пути препятствие.

Ночью на трубах должны гореть красные сигнальные огни. Предназначены они для той же цели, что и маркировочная красно-белая окраска[4]. Иногда даже дымовые трубы оснащаются ночной подсветкой (см. фото).


Уход за дымовыми трубами[править | править код]

Дымовые трубы нуждаются в постоянном уходе — без этого они быстро теряют рабочую способность, засоряясь и забиваясь сажей и копотью. Чистку дымоходных труб необходимо проводить до или после отопительного сезона, то есть в то время, когда они не функционируют. Своевременное обследование трубы позволяет выявить возникшие дефекты и обеспечить нормальную циркуляцию воздуха в отопительном сооружении. Уход за дымовой трубой предполагает проверку подсоединений (патрубка, гильзы) и того, нет ли каких-либо выступлений, препятствующих подаче кислорода. При обнаружении трещин в трубе их необходимо устранять, поскольку попадание в них влаги может привести к полному разрушению труб в холодный период, когда вода в них, замёрзнув, расширит швы. Раствор из швов заменяют каждые пять-десять лет, что входит в капитальный ремонт дымовых труб. Профилактическая чистка труб предполагает удаление из канала пепла, сажи и копоти, осевших на его стенах. Одним из видов ремонта и улучшения характеристик дымохода является гильзовка.

Другие применения[править | править код]

Некоторые высокие трубы используются в качестве держателя антенн передатчиков ТВ и мобильной связи, а иногда даже и в качестве опор ЛЭП (примеры: Конаковская ГРЭС в городе Конаково Тверской области, Выборгская ТЭЦ в Санкт-Петербурге и Каширская ГРЭС в Кашире). В этих случаях приходится принимать специальные меры по защите от коррозии, так как большинство дымовых газов коррозийно активны.

Две дымовые трубы Конаковской ГРЭС используются также в качестве опор ЛЭП
То же самое и на Выборгской ТЭЦ Санкт-Петербурга
Каширская ГРЭС — ещё один пример

Снос труб[править | править код]

Images.png Внешние изображения
Примеры сносов дымовых труб (видео)
Image-silk.png Снос высокой бетонной дымовой трубы направленным взрывом
Image-silk.png Снос подрубленной кирпичной трубы с помощью бульдозера
Image-silk.png Снос подрубленной кирпичной трубы с помощью троса

Дымовые трубы обычно сносят путём направленного взрыва. Снос трубы взрывом является очень ответственной и опасной операцией, требующей сноровки. Только на подготовку может уйти не один день, килограммы (иногда десятки и даже сотни) взрывчатого вещества и многие метры детонирующего шнура. Подготовка заключается в ослаблении конструкции трубы в районе основания и грамотного размещения динамита и запальных шнуров. После того, как подготовка завершена, взрывотехники удаляются на безопасное расстояние, подают предупредительные сигналы и после этого включают электронный запал. Взрыв подрубает основание трубы, а далее она уже сама падает. Если динамит подложен правильно, то труба упадёт, практически не причинив вреда никаким расположенным поблизости объектам[5]. А вот пример неудачного сноса трубы направленным взрывом, когда она, падая, обрывает провода ЛЭП.

Если же взрыв применять опасно или нецелесообразно (например, экономически невыгодно), то снос производят, разбирая трубу по порядку сверху вниз, откалывая куски и сбрасывая обломки внутрь. Как только труба таким образом будет разобрана примерно наполовину, у неё подрубают фундамент и уже окончательно сносят с помощью металлических тросов, которые тянут трактора или другая спецтехника. Иногда методом подрубания производят снос сразу (если труба не слишком высокая)[6]. Также предварительно подрубленную трубу можно свалить толканием.

Снос дымовой трубы на бывшей пивоварне «Henninger» во Франкфурте-на-Майне (последовательность кадров)
Снос той же трубы (анимация)

Судовые трубы[править | править код]

Первое, что видно у приближающегося парового судна,— дымовая труба. Поэтому трубы красили в опознавательные цвета. С появлением дизельных судов трубы различного назначения стали объединять в общий кожух, который также называется трубой и служит для опознавания судна.

Известные дымовые трубы[править | править код]

Труба Год постройки Страна Город Высота Примечания Фото
Экибастузская ГРЭС-2 1987 Казахстан Экибастуз 420 м Высочайшая труба в мире[7] GRES-2.jpg
Inco Superstack 1971 Канада Садбери 385 м Высочайшая труба в Западном полушарии Inco Superstack.JPG
Берёзовская ГРЭС 1985 Россия Шарыпово 370 м Высочайшая труба в России Beryozovskaya GRES.jpg
Trbovlje Chimney 1976 Словения Трбовле 360 м Высочайшая труба в Европе Termoelektrarna Trbovlje in Sava IMG 2581.jpg
Труба № 3 Приморской ГРЭС 1990 Россия Лучегорск 330 м Высочайшая труба на Дальнем Востоке Prim GRES.jpg
Харьковская ТЭЦ-5 1991 Украина Харьков 330 м Одна из двух высочайших труб на Украине. Chimney and two hiperboloide cooling towers on Kharkov.JPG
Дымовая труба Анаконды 1919 США Анаконда 178 м Высочайшая кирпичная труба и, возможно, самое высокое сооружение из кирпича Anaconda Stack.jpg
Windscale Pile 1957 Великобритания Селлафилд 124 м Высочайшая труба АЭС; первый в мире инцидент, связанный с АЭС Storm Clouds over Sellafield - geograph.org.uk - 330062.jpg

На территории бывшего СССР возведено более сотни дымовых труб высотой 240—250 метров — из них первой была сооружена в 1966 году труба Каширской ГРЭС. Также построена 21 труба высотой 320—330 метров — первыми такой высоты достигли трубы Углегорской и Запорожской ГРЭС[8].

Галерея[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. К примеру, в конструкции русских печей предусмотрены горизонтальные участки дымохода для обогрева помещений; они позволяют снизить скорость газового потока и эффективную передачу тепла ограждающей конструкции дымохода, которая в свою очередь передает тепло в помещение.
  2. Джеймс П., Торп Н. Древние изобретения. — Мн. — 1997 — Стр. 523 — ISBN 985-438-139-0
  3. РЭГА РФ-94
  4. Светофорные площадки, маркировочная окраска и светоограждение
  5. Большая иллюстрированная энциклопедия школьника. Статья «Взрывчатые вещества». Изд. «Махаон» 2000 год ISBN 5-88215-872-9
  6. АльпТехСервис. ДЕМОНТАЖ КИРПИЧНЫХ И БЕТОННЫХ ТРУБ
  7. Diagram of 25 tallest flue gas stacks worldwide
  8. Дужих Ф. П., Осоловский В. П. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]