Jaké myšlenky máme, když vidíme obří komíny vypouštějící černé mraky na modrou oblohu? Možná to budou především úvahy o složitém vztahu přírody a civilizace.
Dokud se však lidstvo nenaučí zbavovat se plynného odpadu z podniků a elektráren, aniž by tento odpad vyhazovalo dále do atmosféry, potrubí se bude stavět i nadále a výstavba těchto staveb zůstane velmi složitým a zajímavým inženýrským úkolem.
Nejvyšší komín na světě byl postaven v roce 1987 v SSSR a nyní se nachází na území Kazachstánu. Odstraňuje emise z elektrárny Ekibastuz State District Power Plant-420, která vyrábí elektřinu z místního uhlí s vysokým obsahem popela, do výšky 2 m. Tato trubka je o něco nižší než kanadský Inco Superstack s 385 m, postavený v roce 1971.
V 200. století se nic takového nepostavilo – dnes se klade důraz na čistírny, které vážně snižují toxicitu emisí. To však neznamená, že potrubí ztratilo svůj význam – bylo možné je stavět níže, ale ne o tolik: potrubí vyšší než XNUMX m se staví dodnes. Nejsou tak velkolepé jako mrakodrapy, ale mnoho inženýrských problémů, které je třeba vyřešit při stavbě supervysokých budov, je také přítomno v práci komínových zakladačů – ano, tak se říká stavitelům komínů.
Cihla ustoupila
Klasickým a vůbec prvním materiálem pro stavbu komínů byla cihla. Zatímco trubky zůstávaly nízké, vše bylo v pořádku, ale jak se jejich výška zvětšovala, ukázalo se, že cihla má své limity pevnosti a nepracuje dostatečně dobře v tlaku. Pokud však zvolíte pevnější cihly a pojivové malty se speciálními vlastnostmi, pak jsou v této oblasti možné rekordy. Již v roce 1919 postavila americká společnost Custodis Chimney v Anacondě v Montaně nejvyšší cihlový komín na světě, aby odváděl plyny z mnoha pecí na tavení mědi. Trubka má kónický tvar (průměr 23 m u paty a 18 nahoře) a sahá do nebe 178,3 m. Tloušťka jejích cihelných stěn u paty je 180 cm.
Tento držitel rekordu neměl žádné následovníky. V následujících desetiletích se železobeton stal nejoblíbenějším konstrukčním materiálem. Železobetonové trubky se staví dodnes, i když již existují alternativy v podobě kovu a plastu. Aby zjistil, jaké jsou moderní obří komíny, vydal se PM do Petrohradu, kde sídlí centrála Korta JSC. Tato společnost navrhuje a staví vysoké komíny, chladicí věže a také je opravuje a udržuje ve 40 regionech Ruska.
„Videa na internetu mladých lidí chtivých adrenalinu skákat z vysokých trubek s bungee bungee a padáky jsou v našem profesionálním prostředí vnímána bez nadšení,“ říká Alina Smirnova, generální ředitelka Korta JSC. „Tito odvážlivci riskují kvůli riziku a práce pokladače potrubí je z nutnosti riskantní. Až dosud byla práce ve výškách těžká, většinou manuální práce, kde nepozornost a nerespektování bezpečnostních opatření mohou stát životy.“ Krychlový metr betonu nalitý blízko země a krychlový metr betonu nalitý ve výšce 150 m se výrazně liší v ceně – to nám říkají odborníci. Pro ověření platnosti tohoto tvrzení stojí za to pochopit, jak je navržen a postaven moderní železobetonový komín.
Přiblížit se k obloze
Vše samozřejmě začíná základem a zde se nabízí analogie s mrakodrapem. Stejně jako jádro výškové budovy je komín tyčí vykonzolovanou do základny. Betonová deska se nalije jak pod budoucí potrubí, tak pod budoucí mrakodrap. Deska může nebo nemusí spočívat na pilotách, ale v druhém případě bude muset být její plocha výrazně zvětšena. Vzhledem k tomu, že komíny se obvykle staví ve stísněných průmyslových oblastech, obvykle se používají piloty. Nad sporákem je instalováno takzvané sklo – kruhová základna budoucí trubky.
Konstrukce potrubí je poněkud podobná monolitické konstrukci budov – postupně roste nahoru. Jediný rozdíl je v tom, že pokladači nemají k dispozici prostorné podlahy, ale prostor omezený průměrem potrubí – jen pár metrů. Existují dva hlavní způsoby konstrukce trubek – šplhací bednění a posuvné bednění. První způsob je technologicky jednodušší, levnější, ale horší než druhý v rychlosti práce a v kvalitě železobetonové šachty.
Pokud je trubka postavena metodou šplhavého bednění, pak se na základ (uvnitř budoucí trubky) instaluje výsuvná příhradová konstrukce – „důlní výtah“. Používá se ke zvedání stavebních materiálů (výztuže, betonu) nahoru a slouží také jako podpěra pro elektromechanický zvedací mechanismus – „zdvihací hlavu“. Na hlavě je zavěšena kulatá plošina, ze které visí vnější část bednění. Vnitřní (nastavitelná) část bednění se montuje dodatečně. Bednění se smontuje, zajistí, osadí se do něj výztuž a nalije se betonová malta. Poté, co beton ztvrdne a získá konstrukční pevnost, zvedne hlavice plošinu o 2,5 m. Vše se znovu opakuje. Dýmka tedy roste v prstencích a každý z těchto prstenců má vnitřní výstupek, tzv. konzolu. proč je?
Mnoho lidí vidělo velké kónické trubky tepelných elektráren, ale mylně se domnívají, že znečišťují ovzduší. Ve skutečnosti jsou prakticky neškodné. Řekneme vám, jak fungují.
Věže, které uvolňují tyto „bílé mraky“, se nazývají chladicí věže. Říká se jim také chladicí věže. Jsou určeny pro chlazení velkých objemů vody v systémech recyklace vody tepelných elektráren. Ve skutečnosti v takových zařízeních nemůže být žádný kouř. Uvnitř se nic nepřipaluje, ale naopak chladí.
Jak funguje tepelná elektrárna?
Abyste pochopili, proč jsou potřeba chladicí věže, musíte nejprve zjistit, jak funguje typická tepelná elektrárna. Chladivem v takových tepelných elektrárnách je vodní pára. K jeho výrobě se používá voda, která se nejčastěji používá v uzavřeném kogeneračním systému.
Spolehlivost kotlů a topných systémů závisí především na kvalitě vody, takže zde není vhodná obyčejná voda z vodovodu. Protože hlavním úkolem je zabránit korozi a vodnímu kameni v kotlích a potrubích, je voda pro ně speciálně chemicky upravena, zbavuje ji kyslíku, minerálních nečistot a také vápenatých a hořečnatých solí.
Takto připravená voda je v parních kotlích přeměněna na páru a následně pod vysokým tlakem přiváděna do parních turbín na výrobu elektřiny.
Odpadní pára procházející oběžným kolem turbíny vstupuje do kondenzátorů a poté se vrací ve formě vody do výrobního cyklu. Ale teplota takové vody je příliš vysoká na to, aby se okamžitě vrátila do systému, proto jsou instalovány chladicí věže, které ji snižují.
Chladicí věže se liší způsobem přívodu vzduchu (ventilátor, věž, vakuum a rozprašování) a směrem pohybu pracovní tekutiny (protiproud, křížový a smíšený proud).
Konstrukce chladicí věže
Podívejme se na její provoz na příkladu nejběžnější věžové chladicí věže. Nejčastěji se instalují v blízkosti tepelných elektráren. Takové chladicí věže jsou nejekonomičtější, protože spoléhají na přirozený tah bez použití elektřiny, ale zároveň jsou díky své velké velikosti stavebně nejdražší.
Horká voda v takové věži je čerpána nahoru na vrchol věže a rozstřikována zavlažovacím systémem mnoha speciálními tryskami.
Zespodu speciálními okny vstupuje vzduch do chladicí věže. Pohybuje se nahoru pod vlivem přirozeného tahu vytvořeného ve věži kvůli rozdílu ve výšce.
Část horké vody se přitom stihne odpařit a vystupuje spolu se vzduchem tryskou chladicí věže ve formě páry. Jinými slovy, vzduch jako by vytlačil část páry ven. Právě tuto páru vidíme v podobě bílých mraků nad tepelnými elektrárnami. Zbytek vody ochlazený vzduchem stéká vlivem gravitace dolů k patě věže do speciálně instalovaného sběrače vody.
A odtud voda proudí zpět do systému. Tepelné elektrárně se tak daří šetřit na úpravě vody.
Kde je pak kouř z kotelen?
Další věcí jsou komíny, které slouží k odvodu kouře z horkovodních a parních kotlů. K ohřevu vody v takových kotlích se jako palivo používá uhlí, plyn nebo topný olej. To znamená, že bez spalování a kouře je jejich práce nemožná. Na rozdíl od chladicích věží tyto pruhované trubky uvolňují kouř do atmosféry.
Proč jsou trubky postavené tak vysoko?
Vysoká výška komínů kotelen je způsobena několika faktory. Tím hlavním je ekologie. Komíny musí být z pochopitelných důvodů vyšší než všechny větší městské budovy. Důležitou roli hraje také přítomnost takzvané inverzní vrstvy nebo jednoduše „kopule“.
Jedná se o neviditelné nahromadění vzduchových hmot, které brání vertikálnímu pohybu vzduchu, a tím tvoří smog. Inverzní vrstvy se také nazývají zpožďovací vrstvy. Proto se v závislosti na terénu staví potrubí s ohledem na „proražení“ takové „kopule“.
Druhým důvodem je, že čím vyšší komín, tím lepší tah v topeništi kotle. A také, čím větší je objem spalin potřebný pro emise, tím vyšší musí být potrubí.
Proč jsou tovární trubky natřeny červenými a bílými pruhy?
Trubky jsou natřeny červenou a bílou barvou podle požadavků na bezpečnost letectví.
Potrubí do výšky 100 metrů musí být natřeno v 1/3 výšky potrubí ve formě střídavě červených a bílých pruhů stejné šířky. V tomto případě by měly být horní a spodní pruhy natřeny červenou barvou. Komíny vyšší než 100 m jsou natřeny střídavými pruhy červené a bílé po celé výšce konstrukce. To znamená, že podle počtu pruhů můžete posoudit výšku komína.
