Для котельной проектируется обычно одна, общая для всех установленных котлов, дымовая труба. Дымовые трубы сооружаются по типовым проектам из кирпича или железобетона. Применение металлических дымовых труб диаметром больше 1 м допускается только при технико-экономической целесообразности такого решения.
Высоту дымовой трубы, необходимую для создания нормативной естественной тяги, определяют из условий равенства силы тяги и суммы сопротивлений, возникающих при движении газов по газоходам котлоагрегата и в дымовой трубе кгс/м2,
где S - необходимая сила естественной тяги дымовой трубы, кгс/м2; H - высота дымовой трубы, м; рво, рг о- плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3; tв, tг - температура воздуха и средняя температура дымовых газов, °С; Вд - минимальное барометрическое давление данного района, мм рт. ст.
Зная величину необходимой естественной тяги S, высоту дымовой трубы Н можно определить по приведенной выше формуле. Высота дымовых труб должна приниматься 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150,180 м.
При расчете рассеивания в атмосфере вредных веществ и принимая максимально допустимые санитарными нормами концентрации золы, окислов серы, двуокиси азота и окиси углерода у поверхности Земли, следует учесть выбросы в окружающую среду абсолютных количеств веществ для всех промышленных предприятий, котельных, ТЭЦ и автомобильного транспорта конкретного города или района, а также учесть существующее фоновое загрязнение атмосферы другими источниками.
Поверочный расчет на загазованность и запыленность должен производиться с учетом всех котлов, присоединенных к дымовой трубе не только в настоящее время, но и при расширении котельной. Расчеты рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в дымовых газах котельных, должны выполняться в соответствии с указаниями СН 369-74.
Значение максимальной концентрации вредного вещества, мг/м3, на уровне Земли следует определять по формуле
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, С-2/3, 0С1/3; М - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; F-безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; т, п - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы; Н - высота дымовой трубы над уровнем земли, м; V - объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м3/с; ◊Т-разность температуры выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температуры окружающего атмосферного воздуха Тв, °С.
Расчеты и выбор высоты дымовых труб, обеспечивающей рассеивание вредных выбросов, выполняются программой расчетов, составленной на основе СН 369-74. Наибольшая концентрация вредного вещества См, мг/м3, в приземном слое атмосферы не должна превышать предельно допустимой концентрации данного вредного вещества в атмосферном воздухе (ПДК)) установленной «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий», т, е См≤ПДК.
При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ их безразмерная суммарная концентрация q не должна превышать 1 при расчете по формуле
где с1, с2...сn - концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2,...,ПДКn - соответствующие максимальные предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.
Соотношение вышеприведенной формулы может быть представлено в следующем виде:
В данном случае суммарное значение концентраций вредных веществ условно приводится к значению концентрации первого из них с1.
Для определения суммарного выброса окислов дымовыми газами необходимо выполнить расчеты количества выбрасываемых окислов серы и азота, г/с:
где Bпар, Ввод - расход топлива на паровые и водогрейные котлы, т/ч;ηso2 - коэффициент, принимается при работе котла на твердом топливе 0,10, на мазуте - 0,02; Sр - содержание серы в топливе, %;
где kпар = 1,9÷4,4; kвод = 1,3÷2,3 - коэффициенты выхода окислов азота на 1 т условного топлива, которые зависят от производительности парового или водогрейного котла и вида сжигаемого топлива.
Суммарный выброс окислов серы и азота, г/с,
Предельно допустимый нагретый выброс (дымовые газы от котлов) вредного вещества в атмосферу - ПДВ, г/с, из одиночного источника, при котором обеспечивается не превышающая ЛДК в приземном слое воздуха, г/с, определяется по формуле
Для определения диаметра дымовой трубы рекомендуется принимать для расчетов следующие скорости газов на выходе, м/с: при естественной тяге – 15 - 20; при искусственной тяге: при высоте труб до 100 м - 20 - 30, при высоте труб 100 - 180 м - 35 - 40.
Диаметры выходных отверстий кирпичных и железобетонных дымовых труб определяются на основании изложенных ниже требований и принимаются 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0 и 9,6 м. Минимальный диаметр выходных отверстий кирпичных труб 1,2 м, монолитных железобетонных - 3,6 м.
Для предупреждения проникновения дымовых газов в толщу стен кирпичных и железобетонных труб не допускается положительное статическое давление на стенки ствола дымовой трубы.
Для этого необходимо соблюдать условия R1<1, где R определяющий критерий, равный:
где λ - коэффициент сопротивления трению; i - постоянный уклон внутренней поверхности трубы; pв, pг - плотности наружного воздуха и дымовых газов при расчетном режиме, кг/м3; d0 - диаметр выходного отверстия трубы, м; h0 - динамическое давление газа в выходном отверстии трубы, кг/м2.
Проверочный расчет выполняется для зимнего и летнего режимов работы котельных. При R>1 следует увеличить диаметр дымовой трубы или предусмотреть противодавление между стволом и футеровкой трубы.
Подводящие газоходы в месте примыкания к дымовой трубе необходимо проектировать прямоугольной формы. Выбор конструкции защиты внутренней поверхности ее ствола от агрессивного воздействия среды должен выполняться исходя из условий сжигания основного и резервного вида топлива.
