КАРКАС И ОБМУРОВКА КОТЛОВ
Каркас.Каркасом котла называют металлическую конструкцию, которая поддерживает барабан, поверхности нагрева, обмуровку, лестницы и площадки, а также вспомогательные элементы агрегата и передает их вес на фундамент. Котлы низкого давления и малой производительности устанавливаются на раму, закрепленную непосредственно на фундаменте, или кирпичную обмуровку, и тогда основным назначением каркаса является придание обмуровке парогенератора большей устойчивости и прочности. Каркас современного котла является сложной металлической конструкцией, и на его изготовление затрачивается большое количество металла. В котлах высокого давления масса каркаса составляет 20 - 25 % всей массы металла котла, или 0,8 - 1,2 т на тонну его часовой производительности. Каркас представляет собой рамную конструкцию, выполненную из стандартных металлических профилей, изготовленных из малоуглеродистой стали марки Ст.3, и состоит из ряда основных и вспомогательных колонн и соединяющих их горизонтальных балок, воспринимающих нагрузку от барабанов, трубной системы поверхностей нагрева, а также горизонтальных и диагональных балок, служащих для придания прочности и жесткости системе каркаса.
На рис. 67 показана схема каркаса барабанного котла высокого давления.
Колонны выполняются обычно из двух стальных швеллеров или двутавровых балок, жестко соединенных между собой накладками из листовой стали; колонны передают на фундамент значительные сосредоточенные нагрузки — сотни тонн. Во избежание чрезмерных удельных давлений на фундамент колонны снабжаются башмаками (рис. 68), выполненными из листовой стали и угольников. Опорная плоскость башмаков рассчитывается на допускаемое для материала фундамента напряжение сжатия и закрепляется в фундаменте болтами или заделывается в нем. Основные горизонтальные балки привариваются к колоннам и образуют вместе с ними рамную систему. Несущие и распорные горизонтальные балки выполняются из стальных швеллеров, двутавров или угольников.
Когда сортамент прокатных профилей не обеспечивает необходимой прочности колонн и балок, их делают в виде сварной конструкции, состав- ленной из ряда профилей и листовой стали. Частью каркаса являются помосты, необходимые для обслуживания котла, которые работают как горизонтальные фермы и увеличивают жесткость каркаса. Помосты выполняются из рам прокатных профилей и приваренных к ним листов рифленой стали. Лестницы между помостами выполняются из стальных полос, между которыми приварены ступени. Угол наклона лестниц не должен превышать 50° к горизонту, а их ширина должна быть не менее 600 мм.
Рис. 67. Схема каркаса котла:
1 – колонны; 2 – несущие потолочные балки; 3 – ферма;
4 – ригель; 5 – стойки
Каркас рассчитывается как рамная конструкция, работающая под статической нагрузкой от веса элементов парогенератора и дополнительных термических напряжений, возникающих под влиянием неравномерного нагрева деталей каркаса и приваренных к ним конструкций. В целях предотвращения перегрева элементов каркаса его колонны, горизонтальные балки и фермы располагаются обычно за пределами обмуровки. При установке парогенератора вне здания должна учитываться и ветровая нагрузка на поверхности, ограничивающая парогенератор и передаваемая на каркас. Барабаны котла, коллекторы экранов пароперегревателей и водяных экономайзеров при нагревеудлиняются, и для предупреждения возникновения в них и в элементах каркаса, на которых они закрепляются, больших температурных напряжений необходимо предусмотреть возмож-ность свободного их расширения. С этой целью барабаны устанавливаются на специальных подвижных опорах, закрепленных на горизонтальных балках каркаса, или подвешиваются к этим балкам. Барабаны котлов средней и большой мощности обычно устанавливаются на двух подвижных опорах. Конструкция такой опоры показана на рис. 69.
При большой длине барабана, когда при установке на двух опорах прогиб его больше 10 мм, барабан подвешивают к каркасу в нескольких статически наивыгоднейших точках. Коллекторы экранов, пароперегревателей и водяных экономайзеров крепятся к каркасу шарнирными подвесками, а при малой их длине свободно опираются на скользящие опоры, закрепленные на каркасе.
Назначение и требования к обмуровке. Обмуровкой котла называют систему ограждений, отделяющих топочную камеру и газоходы от окружающей среды. Основным назначением обмуровки являются направление потока продуктов сгорания, а также тепловая и гидравлическая его изоляция от окружающей среды. Тепловая изоляция необходима для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и для обеспечения допустимой температуры наружной поверхности обмуровки, которая по условиям безопасной работы персонала не должна превышать 55 °С. Гидравлическая изоляция необходима для предотвращения присосов холодного воздуха в газоходы или выбивания продуктов сгорания при разнице давлений в газоходах и снаружи, которая имеет место при работе котла с разрежением или с давлением в газовом тракте.
Элементы обмуровки котла работают в различных условиях. Наружная поверхность обмуровки имеет низкую и относительно постоянную температуру, внутренняя ее поверхность находится в области высокой и переменной температуры, снижающейся по ходу потока газов. По направлению потока газов разрежение в газоходах увеличивается, а давление при работе парогенератора под наддувом уменьшается. Различны и нагрузки на элементы обмуровки от ее веса и внутренних напряжений, возникающих при неодинаковых температур-ных удлинениях ее частей.
В наиболее тяжелых условиях находится внутренняя часть обмуровки топки, подвергающаяся воздействию высокой температуры более 1600 °С, а при сжигании твердого топлива также химическому и механическому воздействию шлака и золы. В результате взаимодействия материала обмуровки со шлаком, а также механического износа шлаком и золой происходит разрушение обмуровки.
Конструкция обмуровки. Соответственно назначению и условиям работы к обмуровке предъявляются следующие основные требования: малая теплопроводность, герметичность, механическая прочность и термическая устойчивость. Кроме того, конструкция обмуровки должна быть простой и не требовать больших затрат труда и времени на ее изготовление и монтаж.
Ранее обмуровка парогенераторов выполнялась только из красного и огнеупорного кирпича, из которого выкладывались ее стены и своды, скрепляемые стальными балками и стяжными болтами. Обмуровка современных парогенераторов представляет собой комбинированную систему, выполненную из кирпича, огнеупорных плит, изоляционных материалов, металлических скрепляющих частей, уплотняющих обмазок, металлической обшивки и других элементов. Конструкция обмуровки изменяется и совершенствуется по мере развития парогенераторо-строения и производства огнеупорных изделий и изоляционных материалов.
Обмуровки в зависимости от конструкции и способа крепления могут быть разделены на следующие типы (рис. 70):
а) стеновая кирпичная обмуровка, опирающаяся непосредственно на фундамент;
б) облегченная обмуровка, выполняемая из огнеупорного и диатомитового кирпича, изоляционных плит и стальной обшивки, закрепленная на каркасе парогенератора с помощью металлических конструкций;
в) легкая обмуровка, выполняемая из шамотобетонных или жаростойких бетонных плит, теплоизоляционных плит и металлической обшивки или уплотнительной обмазки.
Показатели указанных типов обмуровок характеризуются следующими данными:
| Стеновая обмуровка | Облегченная обмуровка | Легкая обмуровка | |
| Общая толщина, мм | 500-600 | 200-500 | 100-200 |
| Удельная масса, кг/м2 | 600-1000 | 200-600 | 100-200 |
Стеновая обмуровка применяется для парогенераторов малой мощности при высоте стен не более 12 м. При большей высоте обмуровка становится механически ненадежной. В этом случае она выполняется в виде наружной облицовки из красного кирпича толщиной 1-1,5 кирпича и внутренней футеровки из огнеупорного кирпича, которая в области неэкранированной топки должна иметь толщину 1-1,5 кирпича, а в газоходах с температурой 600-700 °С – не менее 0,5 кирпича (рис. 70а).
При относительно больших размерах топочной камеры и высокой температуре ее стенок для предотвращения нарушения связи между слоями огнеупорного и красного кирпича кладку разделяют на участки и разгружают футеровку по высоте (рис. 70б).
Для уменьшения потерь тепла через обмуровку между облицовкой и футеровкой иногда оставляют каналы, которые засыпают сыпучим изоляционным материалом — инфузорной землей, молотым шлаком и т.п. Для предупреждения возникновения разрушающих кладку внутренних температурных напряжений, возникающих в условиях ее неравномерного нагрева, в стенах кладки предусматриваются температурные швы, заполненные асбестовым шнуром, которые обеспечивают возможность ее свободного расширения.
Облегченные обмуровки ранее применялись в парогенераторах средней мощности. Конструкция облегченной обмуровки показана на рис. 70в. Обмуровка выполняется из двух или трех слоев различных материалов общей толщиной до 500 мм. Внутренний огнеупорный слой – футеровка – имеет толщину 113 мм, а при малой степени экранирования 230 мм, средний изоляционный слой из диатомитового кирпича – 113 мм, облицовочный слой из совелитовых плит 65-150 мм. Средний изоляционный слой часто выполняется из совелитовых плит толщиной 100 мм, заменяющих диатомитовый кирпич. Уменьшение толщины и массы обмуровки позволило опирать ее непосредственно на каркас, в результате чего стало возможным выполнять ее любой высоты, устанавливая через 1-1,5 м разгрузочные пояса. При этом вся стенка делится на ряд ярусов, каждый из которых опирается на чугунные или стальные кронштейны, укрепленные на каркасе парогенератора. Для обеспечения возможности свободного расширения между кронштейном и кладкой предусматриваются горизонтальные температурные швы, заполненные асбестовым шнуром.
В некоторых конструкциях для предотвращения обрушений футеровки применяются специальные крепления вертикальных ярусов к каркасу с помощью чугунных крюков. Снаружи обмуровка обшивается стальными листами или защищается газонепроницаемой штукатуркой (рис. 70 г).
Рис. 70. Конструкции обмуровок вертикальных стен:
а, б – массивная, свободно стоящая: 1 – разгрузочные пояса;
2 – футеровка; в – облегченная накаркасная: 1 – стальные или
чугунные кронштейны; 2 – фасонный шамотный кирпич;
3 – горизонтальный температурный шов; 4 – фасонный шамотный
кирпич; 5 – шамотный кирпич; 6 – фасонный шамотный кирпич;
7 – чугунный крюк; 8 – горизонтальные трубы, закрепленные на
каркасе; 9 – легковесный теплоизолирующий кирпич или
теплоизоляционная плита; 10 – наружная металлическая обшивка;
11 – разгрузочные и притягивающие пояса; г – щитовая обмуровка:
1 – первый слой щита из огнеупорного бетона; 2 – стальная сетка;
3, 4 – термоизолирующие плиты; 5 – газоплотная обмазка
Легкая обмуровка накаркасного типа выполняется из щитов, состоящих из двух слоев теплоизолирующих материалов, защищенных со стороны омывающих их газов слоем жароупорного бетона. Металлическая рамка щитов такой обмуровки крепится к каркасу парогенератора. Применяются также плиты размером 1000х500 мм и 1000х1000 м из известково-кремнеземистых материалов, покрытых со стороны газов жароупорным шамотобетоном. Плиты, предназначенные для установки в незащищенных трубами местах с более высокой температурой, имеют большую толщину и массу. Для передачи их массы на каркас предусматриваются дополнительно закладные чугунные кронштейны. Накаркасная обмуровка применяется преимущественно в области пароперегревателей, газоповоротных камер и конвективной шахты парогенераторов большой мощности. В топках накаркасную обмуровку применяют на прямых стенках. Достоинствами накаркасной конструкции обмуровки являются ее небольшая масса и существенное облегчение монтажных работ. Однако при такой обмуровке затрудняются ее ремонт и обеспечение плотности.
Натрубная обмуровка (рис. 71) выполняется в виде отдельных слоев, последовательно наносимых в пластичном состоянии на трубы экранов и других поверхностей нагрева или в виде плит-панелей с огнеупорным и теплоизоляционным слоями, устанавливаемых на балки жесткости, закрепленные на трубах.
В этом случае панели изготавливаются на заводе, а жароупорный слой может быть нанесен в пластичном состоянии на трубы экрана вручную. Для натрубной обмуровки топочной камеры несущими элементами являются трубы экранов, и в результате тепловых удлинений обмуровка перемещается вместе с ними.
Разновидностью натрубной обмуровки являются применяемые в топке зажигательные пояса.
Рис. 71. Натрубная обмуровка:
1 – слой хромитовой массы; 2 – стальная сетка;
3,4 – термоизолирующие плиты; 5 – газоплотная обмазка
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 2975;