Методы повышения надежности топочных экранов прямоточных котлов

В прямоточных котлах топочные экраны располагаются вер­тикально и горизонтально (см. рис. 11.1). В зависимости от расположения трубы этих экранов получают различное количество теп­лоты как по высоте топочной камеры, так и по ее ширине и глубине.

В котлах с горизонтальным или слабона­клонным контуром парообразующие трубы непрерывно и неоднократно обходят весь пе­риметр топочной камеры (рис. 17.8). Если ка­кая-либо стенка обогревается сильнее осталь­ных, то эта неоднородность по ширине или глубине топки (или что то же самое по трак-

Рис. 17.7. Секция (блок) двусветного экрана.

1—нижняя камера; 2 —трубы двусветного экрана; 3 — верхняя камера; 4 — окна; 5 — места сварки соседних труб.

ту рабочей среды) не сказывается, так как трубы ленты обходят все стенки, и эта неод­нородность обогрева сохранится для всех параллельно включенных труб ленты.

В целях уменьшения массы трубной систе­мы топочные экраны мощных котлов высокого

Рис. 17.8. Развертка топочных экранов котла Рамзина. / — входные коллекторы; 2 — выходные коллекторы.

Рис. 17.9. Влияние ширины ленты горизонтальной на­вивки на неравномерность обогрева. а —одноходовая навивка; б — двухходовая навивка.

давления изготавливают из труб небольшого внутреннего диаметра (25—40 мм). Уменьше­ние диаметра труб при сохранении массовой скорости потока требует увеличения числа параллельных труб. Оба обстоятельства: уве­личение мощности котла и уменьшение диа­метра труб — приводят к увеличению ширины ленты. Чем шире горизонтальная лента, тем больше влияние неравномерности обогрева по высоте топки параллельных труб, образующих эту ленту. Поэтому, желая сохранить малый диаметр труб, мощные котлы выполняют не с одним потоком рабочей среды — не с одной лентой, а с двумя (или даже с четырьмя) па­раллельными потоками — лентами. При этом ширина каждой ленты и неравномерность обо­грева уменьшаются пропорционально числу параллельных потоков (рис. 17.9). Независи­мо от числа лент (потоков) каждая труба воспринимает один и тот же падающий теп­ловой поток. Ленты непрерывно и винтообраз­но навивают на все четыре стены топочной камеры, обеспечивая восходящее движение потока. Применяют различные схемы навив­ки. Обычно наклонные трубы ленты распола­гают на двух боковых стенах топки. Фронто­вая и задняя стены имеют горизонтальные трубы (рис. 17.8). В иных конструкциях лен­та поднимается только на задней стене либо на всех четырех стенах. Угол наклона ленты зависит от ее ширины (числа и диаметра тру­бы) и ширины стен топочных экранов, на ко­торых осуществляют подъем ленты, и обычно составляет. Число труб в ленте определяется мощностью котла и массовой ско­ростью в трубах, которая в зоне интенсивного обогрева принимается околоприи при более высоком давлении. Чрезмерная массо­вая скорость вызывает большие гидравличе­ские сопротивления.

Во избежание прогиба горизонтальные трубы на прямолинейных участках кренят в трех точках: посередине неподвижно, а на угловых участках предусматривается свобод­ное их расширение (рис. 17.10). При горизон­тальной навивке упрощается конструкция со­членения топочных экранов, расположенных на смежных стенах топки, снимаются вопросы затененности угловых участков труб и улуч­шаются условия равномерности обогрева от­дельных труб, так как ленты охватывают топ­ку по всему периметру. Однако горизонталь­ная навивка затрудняет изготовление топочных экранов в виде блоков и увеличивает коли­чество сварных стыков. Разновидностью гори­зонтальной навивки является расположение горизонтальных змеевиковых труб с подъем­ным движением среды в пределах части ши­рины экранов— система меандр (рис. 17.11). Такие системы менее чувствительны к неравномерностям обогрева, особенно при больших поперечных размерах топки, и применяются для негазоплотных экранов. Крепление труб здесь более сложное.

Вертикальные топочные экраны прямоточ­ных котлов по внешнему виду напоминают топочные экраны контуров естественной цир­куляции и также занимают все стены топоч­ной камеры. В целях уменьшения неравномер­ности обогрева топочные экраны секциони­руют по ширине топки, а секции между собой соединяют последовательно, получая многохо­довую систему (рис. 17.12). Появляются опускные трубы, в которых при перемешива­нии потока устраняется тепловая разверка, но конструкция экранов и условия их работы усложняются.

Для узких панелей неравномерность обо­грева меньше. В мощных котлах узкие верти­кальные панели с малой неоднородностью обогрева по ширине объединяют в параллель­ные блоки, соединяемые между собой последо­вательно (рис. 17.13).

Вертикальные экраны удобно выполнять в виде блоков, представляющих собой систему вертикальных труб, объединяемых на концах общими коллекторами. Крепление экранов и свобода их термических удлинений обеспечи­ваются различными методами (рис. 17.14). Обычно трубная система экрана подвешивает­ся за верхний коллектор и свободно расширя­ется вниз (рис. 17.14,а). В котлах большой мощности топочные экраны обычно имеют разъем (см. рис. 22.4 и 22.5). В таких конст­рукциях (рис. 17.14.б) трубы верхней части экрана через коллектор также подвешиваются к каркасу. Трубы нижней части экрана у ска­та холодной воронки крепятся к каркасу. Обе части экрана расширяются в сторону разъема, зазор между которыми в холодном состоянии выбирается с расчетом их сближения до минимальной величиныв горячем (рабочем) состоянии. Золовые отло­жения в области разъема периодически удаля­ются обдувкой воздухом.

В целях уменьшения неравномерности обо­грева но ширине вертикально расположенных панелей иногда срезают углы топки, получая восьмигранную в плане топочную камеру (рис. 17.15). Такая форма топочной камеры конструктивно недостаточно удобна, но хоро­ша в отношении организации в ней верти­кального вихря при тангенциальной компонов­ке угловых горелок.

Часто гидравлическую систему выполняют с вертикальными подъемно-опускными труба­ми вобразных и многоходовых пане­лях. В них зону с неодинаковым обогревом по высоте проходят все параллель­ные трубы, и потому они получают примерно одинаковое количество теплоты.