Case Study: Chłodnia Kominowa

Case study: Budowa i montaż chłodni kominowej wraz z wyposażeniem z przeznaczeniem dla Bloku energetycznego o mocy 910 MW  w Elektrowni Jaworzno III – Elektrownia II

Inwestor: Tauron Wytwarzanie S.A.

Technologia rozwiązań konstrukcyjno – budowlanych

Chłodnia kominowa jest obiektem inżynierskim o bardzo nietypowej i rzadko stosowanej konstrukcji. Główny element konstrukcyjny – komin wywiewny chłodni – jest powłoką cienkościenną o bardzo dużej średnicy i wysokości, przy niewielkiej grubości.

Podstawowe parametry geometryczne obiektu to:

Całkowita wysokość  – 181,5 m

Średnica powłoki na dole (osiowo)- 130 m

Średnica wewnętrzna wylotu – 82 m

Grubość ściany powłoki na dole – 866 mm

Grubość ściany powłoki na przewężeniu – 220 mm

Biorąc pod uwagę proporcje wymiarów komin wywiewny chodni można porównać do skorupki jajka. Z tego względu niezwykle istotne na etapie prac projektowych było zastosowanie odpowiednich metod obliczeniowych i materiałów konstrukcyjnych (beton i stal), jak również dobór odpowiedniej technologii wznoszenia powłoki.

Ilość materiałów zużytych na budowę:

Beton – 42 000 m3

Zbrojenie – ok 4 000 t

Proces realizacji wymagającego obiektu, począwszy od fazy projektowej do wykonawczej, realizowany był z wykorzystaniem polskiej myśli technicznej i rozwiązań autorskich firmy Uniserv S.A.

Parametry techniczne:

Opis techniczny i przeznaczenie obiektu

Chłodnia kominowa to obiekt służący do schładzania przemysłowego wody procesowej w zakładach przemysłowych oraz energetycznych. Podstawowe części chłodni kominowej to:

– zbiornik wody (basen),

– komin wywiewny chłodni,

– wewnętrzna konstrukcja nośna urządzeń technologicznych,

– żelbetowe kanały rozprowadzające wodę.

Powłoka chłodni zaprojektowana jest w kształcie hiperboloidy obrotowej opartej na zbiorniku za pomocą prefabrykowanych słupów żelbetowych. Zadaniem komina wywiewnego jest wywoływanie ciągu powietrza niezbędnego do odpowiedniej wymiany ciepła w urządzeniach technologicznych chłodni. Zbiornik chłodni to żelbetowa konstrukcja, która pełni rolę fundamentu zarówno dla komina chłodni, jak i dla wewnętrznej konstrukcji wsporczej pod urządzenia wewnętrzne.

Konstrukcja nośna urządzeń technologicznych to prefabrykowany ustrój słupowo-ryglowy, na którym oparte są urządzenia technologiczne. Żelbetowe kanały wodorozdziału, znajdujące się pod dnem zbiornika (kanał zasilający) oraz na poziomie urządzeń technologicznych (kanały rozprowadzające), zostały wykonane jako monolityczne. Ich funkcja polega na doprowadzeniu wody do urządzeń technologicznych, służących wymianie ciepła pomiędzy wodą, a przepływającym przez chłodnie powietrzem.

Etapy realizacji:

Budowa chłodni kominowej obejmowała swoim zakresem podstawowe prace, takie jak: roboty ziemne, palowe, żelbetowe, monterskie w zakresie prefabrykowanych konstrukcji żelbetowych i stalowych, a także antykorozyjne powierzchni betonowych. Ponadto wykonano uziemienie obiektu, zamontowano instalację elektryczną, oświetlenie przeszkodowe oraz urządzenia technologiczne.

Na szczególną uwagę zasługują roboty żelbetowe przy wznoszeniu powłoki chłodni. Zastosowano metodę rusztowania przestawnego. Jeden cykl swym zakresem obejmował następujące etapy:

1. wykonanie zbrojenia
2. montaż szalunków
3. kontrolę geodezyjną i rektyfikację szalunków
4. podniesienie rusztowania
5. betonowanie
6. pielęgnacja betonu

Organizacja wznoszenia powłoki chłodni opierała się na przedstawionej koncepcji montażu chłodni kominowej zgodnie z wymienionymi poniżej punktami:

1. Montaż dolnej części chłodni kominowej (słupy) został wykonany przy użyciu samojezdnych żurawi hydraulicznych.
2. Powłoka chłodni kominowej wykonana została z zastosowaniem szalunku przestawnego.
3. Do transportu betonu i zbrojenia wewnątrz chłodni kominowej zamontowany został żuraw wieżowy podnoszony wraz z postępem wykonywania płaszcza chłodni. Powyżej 60 m wieżę żurawia kotowiono do płaszcza chłodni.
4. Szalunek przestawny do wykonania powłoki chłodni jest szalunkiem samonośnym, opiera się na uprzednio wykonanym fragmencie powłoki (2 cykle robocze wcześniej).

Prace prowadzone były w systemie zmianowym 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodni przez 13 miesięcy. Zaowocowało to ukończeniem płaszcza chłodni w terminie, a także możliwością prowadzenia dalszych prac zgodnie z założonym harmonogramem.

Technologia rozwiązań konstrukcyjno – budowlanych

Palowanie: Z uwagi na słabe podłoże posadowienie chłodni wymagało zastosowania palowania. Pod fundamentem pierścieniowym chłodni (stanowiącym część zbiornika) wykonano ponad 900 pali CFA o średnicy 600 mm i długości do 25 m. W celu optymalizacji wymiarów pierścienia fundamentowego zdecydowano się na rozwiązanie, w którym pale nie są kotwione w fundamencie, a kończą się około 1 m poniżej dolnego poziomu fundamentu. Bezpośrednio nad palami zaprojektowano i wykonano poduszkę żwirowo-piaskową, na której posadowiono fundament. Takie rozwiązanie zapewnia równomierne osiadanie konstrukcji, co jest bardzo istotne w przypadku tego typu obiektów.

Ochrona środowiska: Zastosowane technologie mają na celu obniżenie szkodliwego oddziaływania na środowisko. Chłodnia jest zintegrowana z układem odprowadzającym spaliny z kotła. Takie rozwiązanie pozwala na uniknięcie budowy komina. Spaliny oczyszczane w instalacjach odsiarczania i odazotowania oraz odpylone są transportowane do chłodni specjalnym kanałem o średnicy około 9 m wykonanym z kompozytów. Kanał spalin wprowadzony jest do chłodni na poziomie około 45 m i opiera się jedynie na dwóch podporach – na powłoce chłodni i na podporze żelbetowej w jej osi centralnej. Rozpiętość przęsła wynosi około 50 m. To rozwiązanie w minimalny sposób wpływa na pracę chłodni, a jednocześnie zapewnia zdecydowanie lepsze parametry emisji spalin do atmosfery (wyższe wyniesienie spalin w stosunku do tradycyjnego komina).

Tłumiki hałasu: W celu maksymalnego ograniczenia wpływu chłodni na środowisko została ona wyposażona w tłumiki hałasu. Tłumiki zabudowane są w otworach (tzw. oknach wlotowych) pomiędzy powłoką, a zbiornikiem chłodni, które to otwory stanowią główne źródło hałasu emitowanego przez chłodnię. Zabudowa tłumików pozwoliła obniżyć poziom ciśnienia akustycznego wokół chłodni o około 12 dBA. Dzięki temu chłodnia nie podnosi poziomu ciśnienia akustycznego na granicy terenów chronionych wokół elektrowni.

Organizacja pracy : Prace budowlane były prowadzone w oparciu o normę PN-N 18001. Wszystkie prace niebezpieczne wykonywane były w brygadach minimum 2 osobowych, z których jedna była osobą asekurującą. Podczas prowadzenia prac stosowano systemy ochrony, zarówno indywidulane, jak i zbiorcze. Prace na wysokości prowadzono z rusztowań, które były odbierane i dopuszczane do użytkowania przez uprawnionego kierownika robót. Wszystkie urządzenia elektryczne stosowane podczas budowy posiadały odpowiednie atesty. Instalacje i sprzęt elektryczny były kontrolowane codziennie, natomiast pomiary skuteczności izolacji wykonywano raz na kwartał. Rygorystyczne przestrzeganie opisanych procedur pozwoliło uniknąć jakichkolwiek wypadków w trakcie realizacji budowy.