ООО «УЗДМ» выполнил задачи по проекту технического перевооружения системы газоочистки комплекса вельц-печей. Один из ключевых этапов этого проекта — реконструкция системы дымоотвода, предусматривающая замену двух стеклопластиковых дымовых труб высотой 45 метров на современные металлические трубы из нержавеющей стали.

Цель и задачи технического перевооружения

Основная цель

• Обеспечение надежного и эффективного отвода отходящих газов от печей вельц-цеха после их очистки в новой системе мокрой очистки с использованием абсорберов и известнякового реагента.

Ключевые задачи 

• Замена физически и морально устаревших стеклопластиковых труб на более надежные и долговечные стальные конструкции

• Повышение коррозионной стойкости системы дымоотвода к агрессивным средам (сернистые и кислотные конденсаты)

• Обеспечение герметичности и снижение риска аварийных выбросов

• Увеличение срока службы дымовых труб и снижение затрат на их обслуживание

• Интеграция новой системы газоочистки в существующую инфраструктуру завода

Технические характеристики реализованного решения

Объект: 2 дымовые трубы высотой 45 метров

• Высота дымовых труб:  45 метров

• Количество дымовых труб:  2

• Материал изготовления: нержавеющая сталь AISI 304 (внутренний контур) и AISI 430 (внешний контур, окрашивание)

• Диаметр газоходов:  1800 мм и 1900 мм

• Толщина стенки: 1,5 мм

• Конструкция:  секционная (производство 3-х метровых секций)

• Тип монтажа:  на существующие четырехгранные металлические мачты

Выбор материалов изготовления дымовых труб: AISI 304 и AISI 430

При реализации проекта использовались две марки нержавеющей стали, что обусловлено их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

• Нержавеющая сталь AISI 304

Состав: 17% хрома, 8-10% никеля.

Особенности: устойчива к коррозии в большинстве агрессивных сред, обладает высокой пластичностью, хорошо сваривается.

Рабочая температура: до 450°C.

Применение: рекомендуется для газоотводящих систем, где важна стойкость к кислотной коррозии конденсата.

• Нержавеющая сталь AISI 430

Состав: около 11% хрома (ферритный класс).

Особенности: хорошая жаростойкость, устойчивость к сернистым соединениям.

Важно: AISI 430 используется в мало агрессивных средах, но в составе «сэндвич»-систем или в комбинации с AISI 304 обеспечивает надежную защиту в условиях вельц-процесса.

Толщина стенки дымохода - 1,5 мм гарантирует достаточную механическую прочность при высоте 45 м и ветровых нагрузках, а также обеспечивает запас на коррозионный износ в течение длительного срока эксплуатации.

Преимущество нержавеющей стали в производстве дымовых труб: высокая коррозионная стойкость (AISI 304/430 устойчивы к сернистым средам), высокая (до 450°C и выше), герметичность (обеспечивается сварными и фланцевыми соединениями), долговечность (20-30 лет), пожаробезопасность (негорючий материал), техобслуживание (возможен локальный ремонт с заменой секций).

Конструктивные решения и особенности производства дымовых труб

Заводская готовность: 3-х метровые секции дымовых труб

В отличие от распространенной практики изготовления 1-метровых секций, по проекту были разработаны и изготовлены 3-метровые секции дымовых труб. Это позволило ускорить монтаж на площадке за счет использования более крупных монтажных элементов.

Все сварные швы выполнены в заводских условиях с контролем качества.

Утепление дымовых труб

В ходе реализации проекта по замене стеклопластиковых труб на металлические особое внимание было уделено вопросу теплоизоляции дымовых труб. Это ключевое техническое решение, напрямую влияющее на долговечность и надежность всей системы газоотведения.

Зачем необходимо утепление дымовых труб?

При эксплуатации дымовых труб в условиях вельц-процесса возникает проблема образования агрессивного конденсата. Продукты сгорания содержат водяной пар и сернистые соединения (SO₂, SO₃). При охлаждении газов ниже точки росы пар конденсируется на внутренних стенках трубы, образуя кислотный конденсат с pH = 1,8–3,7. Серная и азотная кислоты в составе конденсата способны разрушать стенки даже из нержавеющей стали, если не обеспечен должный температурный режим.

Утепление трубы решает две основные задачи:

• Предотвращение образования конденсата. Теплоизоляция замедляет остывание отходящих газов, не позволяя им достичь точки росы. Газы остаются горячими на всем протяжении ствола, что практически исключает выпадение агрессивной жидкости на стенках.

• Обеспечение стабильной тяги. Чем выше температура газов в трубе, тем больше разница плотностей между горячими газами и холодным наружным воздухом, а значит — сильнее естественная тяга. Утепленный дымоход работает эффективнее и стабильнее.

Техническое решение по утеплению

По проекту для дымовых труб высотой 45 м была применена конструкция типа «сэндвич» — двухстенная труба со слоем теплоизоляции (минеральная вата высокой плотности) между внутренним и наружным контурами.

Толщина теплоизоляционного слоя была рассчитана с учетом:

• температуры отходящих газов после системы газоочистки;

• климатических условий Челябинской области (низкие зимние температуры);

• требуемой температуры внутренней стенки для предотвращения конденсации.

3-метровые секции дымовых труб поставлялись на площадку в полной заводской готовности — с уже смонтированным теплоизоляционным слоем и наружным кожухом.

Стыковка секций выполнялась фланцевыми соединениями, что не нарушало целостность теплоизоляции в местах соединений — на фланцы устанавливались дополнительные теплоизоляционные прокладки и защитные кожухи.

Эффективность решения в условиях вельц-процесса

Учитывая агрессивность газовой среды вельц-печей (высокое содержание SO₂, SO₃ и паров металлов), утепление дымовых труб является обязательным условием для обеспечения расчетного срока службы оборудования. Комбинация коррозионностойких марок стали AISI 304/430 с качественной теплоизоляцией позволяет:

• гарантировать срок службы дымовой трубы не менее 30 лет;

• исключить риск аварийной разгерметизации из-за коррозионного разрушения;

• сократить затраты на плановое обслуживание и ремонт.

Таким образом, применение утепленных дымовых труб из нержавеющей стали в рамках проекта технического перевооружения АО «ЧЦЗ» является не просто дополнительным решением, а неотъемлемой частью конструкции, обеспечивающей надежность, безопасность и экологическую эффективность всей системы газоочистки комплекса вельц-печей.

Установка дымовых труб на существующие мачты

Новые дымовые трубы из нержавеющей стали устанавливались на имеющиеся металлические четырехгранные мачты. Это техническое решение позволило:

• минимизировать затраты на устройство новых фундаментов и несущих конструкций

• сократить сроки строительно-монтажных работ

• использовать проверенную временем опорную конструкцию, прошедшую необходимые расчеты на прочность

Этапы реализации проекта

1. Разработка рабочей документации

Проект прошел государственную экологическую экспертизу, подтверждающую его соответствие экологическим нормам и требованиям. Разработка документации включала:

• Теплотехнические и аэродинамические расчеты.

• Расчеты на прочность и устойчивость при ветровых и сейсмических нагрузках.

• Выбор марок стали с учетом коррозионной агрессивности отходящих газов.

• Разработку технологии монтажа на действующей площадке.

2. Производство дымовых труб

Изготовление велось на специализированном заводе с применением:

• Листогибочного оборудования для формирования секций диаметром 1800 и 1900 мм.

• Аргонодуговой сварки для соединения листов нержавейки

• Контроля геометрии и качества сварных швов (визуальный, капиллярный, ультразвуковой контроль)

• Антикоррозионной обработки сварных швов

Монтаж секций дымовых труб производился крановым оборудованием с постановкой на существующие мачты. Соединение секций осуществлялось фланцами с установкой уплотнительных прокладок. Проверка вертикальности труб и герметичности газоотводящего тракта. Пусконаладочные работы и запуск системы в эксплуатацию.