Cosuri de fum

Definitie

Cosurile de fum sunt construcii ce au ca destinaie evacuarea la mare nalime a gazelor rezultate n urma arderii, produse n interiorul surselor de caldur.

Istoric

Romnii au folosit tuburi inserate n interiorul pereilor pentru a evacua fumul din buctrii (brutrii), dar courile de fum efective a aprut n sec. XII-lea, la casele de familii, iar courile industriale ai devenit cunoscute odat cu globalizarea industriei, n sec.XVIII-lea. Cel mai vechi exemplu de co de fum existent de origine englez este la Conisborough, Yorkshire care dateaz din 1185 d.Hr. Un alt co de fum remarcabil este cel ntlnit la Thornbury Castle. Construit n anul 1415, specific cldirilor Gothic Tudor

Primul co de fum industrial construit este cel de la Tennansts Stalk, Glasgow, Anglia, construit n anul 1842, cu nlimea de 132m. Drept adevr este c s-a i demolat dup un timp foarte scurt, n anul 1859.

n secolele XVIII i XIX lea metodele folosite pentru extragerea plumbului din minereuri, s-a produs cantiti mari de vapori toxici ncarcai cu plumb i argint. Pentru a recupera plumbul i argintul din vaporii care se eliminau n aer, s-au construit couri de fum aproape orizontale de lungimi de cca 3km, ncheiat cu poriune vertical aezat la distan ntr-o locaie unde fumul ar cauza pagube reduse.

n interiorul acestor canale de fum s-au format depuneri valoroase de plumb i argint care erau recuperai de muncitori, trimii de-a lungul acestor canale.

Clasificare

1) Dup materialul din care este realizat

-realizate din zidrie;

-realizate din beton armat;

-realizate din metal.

2) Dup form

-cilindrice;

-tronconice;

-tronconice din mai multe tronsoane inscrise ntr-un hiperboloid.

3) Dup modul de realizare a proteciei

-couri necptuite;

-couri cptuite cu izolaie ntre peretele de beton i zidria de protecie;

-cu spaii de aer neventilate;

-cu spaii de aer ventilate.

4) Dupa temperatura gazelor:

-cosuri reci (t100C);

-cosuri calde (t=100C...300C);

-cosuri fierbinti (t>300C).

Indiferent de categoria n care se afla un cos de fum, principala lui caracteristic o reprezint zveltetea, caracteristica ce poate fi pastrata prin asigurarea static a poziiei, formei i functionalitii pentru care a fost proiectat coul de fum.

Asigurarea rezistenei i stabilitii este o cerin de baza pentru toate tipurile de cosuri de fum, indiferent de materialele folosite la realizarea acestora, cerina ce impune luarea unor msuri privind asigurarea static n funcie de regimul de nlime al coului, zona de vnt i zona seismic a amplasamentului.Elemente componente:

Elementele componente ale cosurilor de fum sunt:

corpul cosului cu izolaia termic i captueala din zidarie;

planseul deasupra cenuarului cu grtarul;

cenuarul;TERMOGRAFIA COURILOR DE FUM1. GENERALITI

Avantajul metodei termografice, metoda nedistructiv i noncontact, este evident n cazul masuratorilor efectuate la obiectivele termoenergetice n stare de funcionare. Rezultatele sunt obinute far a fi nevoie de ntreruperea fluxului tehnologic, fiind posibil evidenierea unor defecte care altfel nu ar putea fi depistate.

n domeniul construciilor, termografia este considerat drept una din cele mai eficiente tehnici de analiz nedistructiv disponibil. n cazul n care analiza termogramelor este efectuat de tehnicieni calificai, cu nelegere ale detaliilor dinamice i de construcie ale anvelopei, beneficiarul poate cpta informaii adiionale care permit o evaluare complet a performanelor anvelopei. Orice construcie poate fi analizat ntr-un timp scurt pentru a determina discontinuitile de izolaie i verificarea faptului dac principiile de construcie sunt sau nu respectate. Termografia este considerat ca parte a masurilor de investigaie pentru localizarea originii problemelor care privesc anvelopa. Este deasemeni utilizat pentru a msura efectele reparaiei sau reabilitrii anvelopei.2. COUL DE FUM NR. 1 - CET ORADEA

Coul de fum nr. 1 din cadrul CET ORADEA I este un co din beton armat cu nalimea suprateran de 112 m. Coul a fost construit n 1965 i a suportat o reparaie capital n anul 1985. Cu aceast ocazie coul a cptat o suprastructur nou care se reazem pe soclul tronconic original prin intermediul unei grinzi inelare dispuse la cota + 4,00. Suprastructura iniial a ramas n interiorul coului nou, ntre cele dou structuri ramnnd un spaiu de vizitare de circa 70 - 80 cm. (fig.1). Accesul n spaiul de vizitare se poate face prin 4 goluri de acces dispuse la cota + 16,50. Spatiul delimitat de cele doua suprastructuri este complet inaccesibil ntre cotele +4,00 + 16,50. Coul vechi (interior), compus la rndul sau din protecia antiacid i termic i din structura din beton armat, are acum numai rolul de co de tiraj. Coul nou (exterior) formeaz structura de rezisten. n felul acesta structura de rezisten este izolat de sursa de caldur prin spaiul de vizitare. Coul de tiraj (interior) este nchis la partea inferioar printr-un planeu din beton armat care susine plnia de cenu.

Coul de fum poate fi alimentat cu gaze prin dou canale de gaze arse dispuse diametral opus, aproximativ pe direcia est - vest; fiecare canal preia gazele arse de la 2 cazane prin intermediul a cte dou ventilatoare de gaze arse. Racordul ventilatoarelor de aer cald la canalul de gaze arse se face prin canale metalice de racord. Canalele de gaze arse au o structur de rezisten n cadre din beton armat i perei din caramid refractar.

n condiii normale de exploatare construcia este solicitat termic n doua moduri:

Din punct de vedere climatic construcia este nclzit difereniat pe faada sudic, respectiv pe cea nordic.

Din punct de vedere tehnologic construcia este nclzit relativ uniform de gazele arse ; dup ventilatoarele de aer cald, acestea au cel puin 150CSuprastructura cosului de fum (coul exterior) nu este solicitat termic n procesul tehnologic, fiind puternic ventilat de ctre tirajul natural din spaiul de vizitare.

2.1. Rezultate termografice

Msurtorile au vizat coul de fum i canalul de gaze arse, vederi de pe laturile nordic i sudic precum i zona de racord ntre canalul de gaze arse si ventilatoare, latura sudic.

33.5C

28.25 C

23.0 CFig.1. Suprastructura coului de fum nr.1, zona de racord cu canalul de gaze arse - faada sudicTermograma din fig.1. scoate n eviden o anomalie termic pozitiv (pata roie) important. Aceast anomalie este situat ntr-o zon inaccesibil inspeciei directe, n timpul funcionrii coului. Este posibil ca anomalia s fie provocat de degradarea izolaiei termice din interior. Se impune n acest caz programarea unei inspecii interioare.

40.5 C

31.25 C

22.0 CFig.2. Vedere asupra canalului de gaze arse - faada sudicn ansamblul din fig.2. este reprezentat un fragment din canalul de gaze arse n funciune, n vedere lateral. Se observ anomalii importante n lungul liniei radierului. Acesteanomalii sunt produse cel mai probabil, de depunerile de zgura si cenusa depuse n timp. Fr a mai inspecta canalul din interior, necesitatea operaiei de evacuare a depunerilor este evidenta.

3. COSUL DE FUM NR. 1 - CET PALAS CONSTANA

Coul de fum nr. 1 este un co simplu cu nalimea suprateran de 100 m i structura de rezisten din beton armat. Coul are rolul de a evacua n atmosfer gazele arse provenind de la instalaiile de producere a energiei electrice i termice. Construcia se ncadreaz n clasa a II-a de importan constructiv. A fost realizat i pus n funciune n anul 1971. Combustibilul utilizat n procesul tehnologic a fost pcura iar principalii parametri (teoretici) pentru gazele arse sunt: temperatura maxima 900C, viteza la ieirea din co29 m/sec. Menionm ca nu exist aparate de msur i control pentru monitorizarea calitii gazelor arse.

Structura de rezisten se compune din radier, soclu tronconic i suprastructura (fig. 3.). Radierul este fondat la cota relativ -11,00 m i are forma unei coroane circulare cu limea de 4,50 m i grosimea de 2,00 m. Soclul tronconic se dezvolt ntre cotele 9,00 -7,50; diametrul interax variaz ntre 17,20 m i 10,75 m, grosimea peretelui fiind de 45 cm. Suprastructura coului are forma unei pnze tronconice, cu diametrul exterior la coronament (cota +100,00) de 7,50 m. Grosimea peretelul scade liniar, atingnd 15 cm la cota +60,00, apoi este constant pn la coronament.

Betonul pentru radier i suprastructur a fost pus n oper prin tehnologia convenional, iar la suprastructur s-au folosit cofraje glisante.

Canalul de fum a fost realizat cu zidarie n tronsoane de 70 m nlime din crmizi de bazalt artificial nzidite cu chit HFR, cu rosturile de dilataie etanate cu nur de azbest i tabl de plumb. Termoizolaia a fost realizat din fii de sticl spongioas de 10 cm grosime. Canalul de fum se nchide la partea inferioar cu plnia de cenu.

Cosul de fum poate fi alimentat prin doua canale de gaze arse, racordate diametral opus prin goluri de 9,20 m x 4,35 m, ntre cotele 7,50 m16,70 m.

3.1. Rezultate termografice

27.8 C19.1 C10.4

29.8

19.110.4Fig.5 Suprastructura coului n zona pasarelei metalice la cota 50.

Detaliul prezint o anomalie termic extins pe o suprafa de 15-20mp.Aceasta poate fi cauzat de defecte de coroziune a peretelui de beton sau de desprinderea zidriei interioare

Termogramele prezint i anomalii termice care acoper suprafee restrnse, de ordinul 0.1....0.5 mp.Asemenea anomalii pot fi cauzate de deteriorarea local a zidriei, fie de defecte locale n structura peretelui de beton.

Anomaliile care apar reprezint sectoare perimetrale, caneluri lsate de forma cofrajului glisant i reprezint de fapt pseudoanomalii provocate de orientarea diferit a suprafeei peretelui, respectiv de reflecia diferit. Anomaliile orientate orizontal reprezint zone de beton poros care apar din cauza pnzelor tehnologice accidentale la punerea n oper a betonului.. Asemenea defecte n structura betonului reprezentate de segregri sau beton antrenat de cofrag, sunt defecte tipice pentru tehnologia cofrajelor glisate. Sunt defecte n general ascunse, care apar cu o frecven aleatoare pe vertical peretelui glisat.4. COUL DE FUM NR. 1 - CET GALAI

Coul de fum nr. 1. de la CET Galai este un co simplu fr spaiu de vizitare, asemantor cu coul de CET Palas. nregistrrile termografice au fost efectuate n perioada decembrie 1998 la o temperatur a aerului de -5C.

4.1. Rezultate termografice

Fig. 6. Vedere de ansamblu a soclului tronconic coul de fum - GalaiSoclul tronconic al coului de fum, care nu a fost prevzut cu protecie termic la interior este foarte cald comparativ cu suprastructura coului. n acest caz anomalia este provocat de revrsarea gazelor arse n soclul tronconic. n mod cert racordul canalelor de gaze arse la coul de tiraj este deteriorat.

Fig. 7. Vedere exterioara ntre cotele +2 +8,00 - coul de fum - GalaiTipuri de couri de fum realizate din beton:

-couri de fum realizate din beton monolit

-couri de fum realizate cu elemente prefabricate

cosuri de fum cu bolari prefabricate cu stlpiori dispui ntre elementele prefabricate, turnai din beton monolit;

couri de fum cu bolari prefabricate cu smburi de beton armat;

couri de fum cu clavouri;

couri de fum turnate din beton armat monolit la care cofrajul este executat din plci prefabricate

Cosuri alctuite din elemente prefabricate1 bolisoare prefabricate; 2 clavouri; 3 elemente de cofraj prefabricate; 4 musti orizontale sau armaturi orizontale; 5 armatur verticala; 6 beton turnat monolit; 7 mortarComportarea n timp a courilor industriale din beton armat n RomniaAstzi, n Romnia sunt n funciune circa 200 couri industriale din beton armat a crornlime variaz ntre 60 m i 280 m, cea mai nalt structur de acest gen fiind realizat la Uzina de Metale Neferoase din Baia Mare, cu o nlime de 350 m. Starea tehnic actual a numeroase couri de fum este departe de a fi mulumitoare, avariile pe care acestea le inregistreaz fiind un semnal de alarm n ceea ce privete sigurana lor viitoare att din punct de vedere al exploatrii normale, ct i al riscului seismic.

O analiz mai atent a structurii courilor la centralele termoelectrice (Isalnia, Rovinari, Deva, Palas Constanta) i de la combinatele petrochimice (Brazi, Pitesti) a evideniat o comportare necorespunzatoare la aciunea termic i chimic, nregistrndu-se n majoritatea cazurilor urmatoarele avarii tipice:

dezvoltarea unor fisuri i crpturi verticale care depaesc cu mult condiiile exploatrii normale;

fisurarea i crparea zidriei antiacide interioare;'

degradarea izolaiilor termice;

atacul chimic de tip acido-sulfatic asupra suprafeei interioare a betonului pe adancimi de 3-4 cm insoite de scaderea Ph-ului betonului;

deteriorarea betonului i armturilor din consolele de susinere a izolaiilor termice i a zidriei ca urmare a atacului chimic

De remarcat este faptul c la cele dou couri de la termocentrala Rovinari s-a produs de-a lungul a dou crpturi, ruperea armturilor inelare ca urmare a unei alctuiri structurale atipice i dezvoltrii unei stri de eforturi din aciunea termic i vnt mult peste capacitatea portant a structurii.

Ruperea armturii inelare

Dezvoltarea unor fisuri i crpturi verticale ce

depesc cu mult condiiile exploatrii normale

Cauzele avariilor:

exploatarea intensiv a courilor la temperaturi ale gazelor evacuate uneori peste limita luat n calcul

lipsa oricror msuri de mentenan, timp ndelungat

utilizarea n unele cazuri a unor materiale termoizolante i de protecie anticoroziv mai puin performante, care i-au diminuat caracteristic de izolare in timp

armarea inelar insuficient la marea majoritate a courilor