Каркасы, площадки и лестницы

Лекция 15

Тема 1.13 Конструктивные элементы теплогенератора

Количество часов – 2.

Количество лекций – 1

5. Каркасы, площадки и лестницы.

6. Назначение обмуровки и теплоизоляции.

7. Основные характеристики, материалы и тепловой расчёт обмуровки.

8. Гарнитура.

Каркасом называют металлическую конструкцию, которая воспринимает нагрузку от барабанов, поверхностей нагрева, обмуровки, лестниц, площадок и вспомогательных элементов и передаёт её на фундамент. Каркасы с самостоятельным фундаментом разделяют на опорные (несущие) и обвязочные.

Каркас обычно представляет собой жёсткую рамную конструкцию, состоящую из мощных вертикальных колонн (стоек), располагаемых обычно по углам топочной камеры и конвективного газохода, обвязанных поперечными балками, фермами и ригелями (рис. 13.1)

Колонны каркаса, связанные жёсткими поперечными фермами являются остовом котла. Колонны выполняются обычно из 2-х стальных швеллеров или двутавровых балок, сваренных между собой накладками.

Во избежание чрезмерных удельных давлений на фундамент колонны снабжаются опорными башмаками из листовой стали и угольниками.

В котлоагрегате высокого давления масса каркаса составляет 20-25% от всей массы котла. Частью каркаса являются площадки для обслуживания, которые работают как горизонтальные фермы и увеличивают жёсткость каркаса. Они выполняются в виде рам из швеллеров с приваренными к ним листами рифленой стали.

Лестницы между площадками выполняются из стальных полос, уголков, между которыми приварены ступени. Угол наклона лестниц не выше 45º (к горизонту), а их ширина не меньше 600 мм, высота между ступеньками до 200 мм, перила высотой ~1 м.

В целях предотвращения перегрева элементов каркаса, его колонны, горизонтальные балки и фермы располагаются обычно за пределами обмуровки.

. Барабаны котла, коллекторы пароперегревателей экранов и экономайзеров при нагреве удлиняются. Поэтому необходимо им обеспечить возможность свободного перемещения. С этой целью:

а — общий вид; б — башмак; в — сочленение балок с раскосами; 1 — колонны 2 — раскосы-связи; 3 — опорный башмак; 4 — накладки; 5 — горизонтальные фермы (площадки); 6 — балки потолочного перекрытия; 7 — опорная плита; 8- ребра жесткости

Рис. 13.1. Каркас котла и его элементы:

Барабаны устанавливают на специальных подвешенных опорах, закреплённых на горизонтальных балках каркаса, или подвешивают к этим балкам. Барабаны средней и большой мощности обычно устанавливают на 2-х подвешенных опорах.

2. Назначение обмуровки и теплоизоляции.

Основное назначение обмуровки (рис.13.2) – в обеспечении минимальных потерь теплоты в окружающую среду через ограждающие поверхности и минимальных присосов наружного воздуха к продуктам сгорания. Обмуровка современного котла должна обеспечивать температуру наружных поверхностей (в местах обслуживания персонала) не более 45ºС, а во всех остальных – не более 55ºС.

а — свободно стоящая; б — массивная; в — облегченная накаркасная; г- щитовая; д — натрубная; 1, 2 — красный и шамотный кирпич; 3 перевязочный ярус; 4,6- шамотные и фасонные шамотные кирпичи; 5 — температурный шов; 7— кронштейн; 8— металлическая обшивка; 9— разгрузочный пояс; 10 — изоляционные плиты; 11- хромитовая или шамотная масса

Рис. 13.2. Обмуровка котельного агрегата:

В обмуровке различают: футеровку – внутренний слой, подвергающийся воздействию высоких температур газов (900-1300ºС); обмуровку – наружный слой, обеспечивающий плотность и изоляцию топочной камеры.

Футеровка должна быть огнеупорной, не подвергаться растрескиванию при теплосменах, устойчивой против разъедания шлаками.

Облицовка должна обеспечить хорошую изоляцию топки и газоходов от внешнего охлаждения, для чего наружный слой выполняется из материалов, плохо проводящих теплоту.

Обмуровку условно разделяют по массе на:

- тяжёлую (δ=500-900 мм, ρ=1200÷ 1800 кг/м³);

- облегчённую (δ=200-500 мм, ρ=1000÷ 1200 кг/м³);

- лёгкую (δ=100-200 мм, ρ=700÷ 1000 кг/м³).

По способам крепления:

- опирающиеся на фундамент котлоагрегата – свободно стоящие;

- опирающиеся на конструкции каркаса – накаркасные;

- висячие на трубах поверхностей нагрева – натрубные.

Общими элементами обмуровки являются: стены, арки, своды, амбразуры, поды, зажигательные пояса, летки и др.

Все детали котлоагрегата, выступающие за обмуровку и имеющие температуру выше 70ºС, обязательно теплоизолируют. Теплоизоляция бывает засыпной, формовочной, мастичной и обёрточной. Самая простая и дешёвая – засыпная, однако, требуется работа в респираторах. Для формовочной изоляции (сегментов, скорлуп) используют ньювель (85% магнезит и 15% асбеста), шлаковую и минвату, трепел, диатомит и др.

Мастичная изоляция применяется в виде уплотнительной штукатурки и газонепроницаемой обмазки.

Для производства обёрточной изоляции используются маты из стекло- и шлаковаты. Снаружи изоляцию обклеивают мешковиной.

3. Основные характеристики, материалы и тепловой расчёт обмуровки.

Температурная устойчивость – свойство материалов сохранять свои качества без существенных изменений при различных степенях нагрева.

Огнеупорность – способность материала противостоять воздействию температур.

Теплостойкость – способность материала выдерживать резкие колебания температур без существенного изменения структуры.

Термостойкость – способность сопротивления материала растрескиванию при возникновении температурных напряжений.

Шлакоустойчивость – способность материала противостоять химическому воздействию шлаков.

Газопроницаемость – характеризуется коэффициентом газопроницаемости [литр воздуха] проходящего через слой 1м толщиной и площадью 1м², в течении 1 часа при разности давлений 10 Па.

Все виды материалов обмуровок делят на группы:

а) огнеупорные и жаростойкие (карборундовые и шамотные кирпичи, огнеупорные бетоны и торкрет, хромомагнезит);

б) специальные набивные огнеупорные массы; теплоизоляционные материалы (диатомитовый кирпич, термоизоляционный бетон, изделия из минеральной ваты, трепела и др.); покровные материалы для отделки наружной поверхности; металлические изделия для крепления обмуровки.

При тепловом расчёте обмуровки определяют: температуру внутренней поверхности обмуровки и на основании этого выбирают материал для обмуровки; далее толщину слоя, обеспечивающую температуру наружной поверхности не выше 45º.

Максимальная температура внутренней поверхности обмуровки экранированной топки:

Где φ₁ – угловое отношение между стенкой и факелом; а_ф и а_ОБ - степени черноты факела и обмуровочных материалов; Т₁ и Т₂ – температура газового потока и стенок труб, К.

В топке

Для потолка топки и обмуровки в поворотной камере Т₁~Т_Т”. Т₂= t_СР+333ºК.

В газоходах, пароперегревателе, водяном экономайзере

Т₂=t_Н+273ºК; q_к – удельное количество теплоты, переданное стенке конвекцией; q - плотность теплового потока сквозь стенку (обычно не больше 350 Вт/м²).

4. Гарнитура

Гарнитура – это устройства, с помощью которых можно осматривать, очищать от внешних загрязнений элементы котлоагрегата, осуществлять визуальное наблюдение за процессами в котлоагрегате и предохранять котлоагрегат от повреждений.

К обязательным элементам гарнитуры на котле относят:

а) топочные дверцы и лазы в обмуровке;

б) гляделки для визуального наблюдения;

в) взрывные предохранительные клапаны;

г) шиберы и заслонки для отключения шлаковых и золовых бункеров, регулирования тяги и дутья;

д) устройства для очистки внешних поверхностей нагрева.

Дверцы, лазы – круглые или прямоугольные, размером до 450 мм. Гляделки – располагаются в камере топки и газоходах размером 70-100 мм. Выполняются так, чтобы они на самооткрывались и не увеличивали присосы воздуха в газовый тракт.

Взрывные предохранительные клапаны устанавливаются на котлах, работающих без наддува на природном газе, мазуте и некоторых видах твёрдого топлива. Размещают в обмуровке котла с отводящими коробами. Бывают рычажные и разрывного – одноразового действия.

Шиберы и заслонки выполняются поворотными и.

Обдувочные аппараты.

а) экранные трубы, ширмовые пароперегреватели очищаются выдвижными обдувочными аппаратами струей пара или сжатого воздуха;

б) конвективные поверхности с температурою до 400ºС обдуваются аппаратом, состоящим из трубы из жаропрочной стали, постоянно находящейся в газоходе. Труба может вращаться и может иметь обдувочные сопла;

в) для очистки ребристых поверхностей нагрева (экономайзеров) из трубы с соплами.

Состоит из одной или двух секций и может обдуть не более 4 рядов труб по глубине.

г) для конвективных поверхностей с различным расположением труб используются новые методы: дробеочистка, виброочистка.