Котельные установки

Цельносварные экраны котельных агрегатов

Применение цельносварных мембранных экранов явилось оптимальным решением для обеспечения герметичности котлов. Поэтому в течение несколь­ких лет они получили всеобщее признание и распространение. В настоящее время большую часть котлов во всех странах мира, в том числе и в России, выпускают с мембранными экранами.

Первым решением при создании мощных газоплотных котлов под над­дувом явилось использование цельносварной обшивки, располагаемой поверх обмуровки. Такая обшивка была впервые применена в США в 1949 г.

Следующим этапом в освоении наддува явилось применение в качестве ограждающих поверхностей котлоагрегатов цельносварной газоплотной об­шивки, привариваемой точечной сваркой непосредственно к экранным трубам, расположенным с предельно малым шагом (si/d = 1,03). Эта обшивка имела температуру, примерно равную температуре стенок труб, и поэтому расширя­лась одинаково с ними. Толщину обшивки выбирали с учетом не только над­дува, но и возможных хлопков. Выполняли ее с компенсаторами. Поверх на­носили теплоизоляцию. При такой конструкции в межтрубные клинообразные промежутки попадает пыль, вызывающая при загорании местные прожоги об­шивки, а при останове - попадание влаги и коррозии.

Последний этап этого процесса - внедрение цельносварных газоплотных экранов (мембранных), лишенных вышеперечисленных недостатков.

Впервые мембранные экраны применены в 1975 г. на одном из котлов в США.

Использование мембранных экранов в котлах как под наддувом, так и под разрежением позволяет обеспечить полное отсутствие присосов воздуха, дающее следующие преимущества: устойчивость процесса горения топлива, повышающая надежность и экономичность работы всего агрегата, что особен­но важно для сжигания мазута с предельно низкими а = 1,005-1,025; уменьше­ние количества уходящих газов и их температуры с соответствующим увели­чением КПД агрегата на 0,5-0,8 %; снижение расхода электроэнергии на тягу и уменьшение размеров золоуловителей, дымососов, дымовой трубы из-за от­сутствия нерегулируемых присосов воздуха и др.

Кроме того, применение мембранных экранов обеспечивает: уменьше­ние тепловой инерции котельного агрегата, способствующее повышению его маневренности; сокращение на монтаже работ по сборке и особенно по изоля­ции экранов; снижение массы экранных поверхностей нагрева, а также массы и стоимости изоляционных материалов; повышение надежности работ крепле­ний экранных труб, полностью закрытых от излучения, и облегчение каркаса и фундаментов в результате замены обмуровки легкой изоляцией.

Экранирование котлов с естественной и многократно-принудительной циркуляцией мембранными панелями не вызывает трудностей, ибо в котлах таких типов разница между температурами стенок свариваемых между собой труб сведена к минимуму: температура среды во всех трубах равна температу­ре насыщения. В этих котлах всегда имеет место одноходовое подъемное дви­жение пароводяной смеси. Разность температур стенок труб мембранных па­нелей может возникнуть лишь из-за неравномерной нагрузки экранов, кото­рую следует устранять конструктивными мероприятиями.

Отказ в США от наддува в котлах, предназначенных для сжигания угля, и перевод части работающих под наддувом котлов на уравновешенную тягу объясняется, в основном, тем, что чрезвычайно трудно поддерживать чистоту помещения на должном уровне из-за выноса пыли в котельную.

В России все вновь проектируемые мощные газомазутные котлы предна­значены для работы под наддувом, пылеугольные - под разрежением. В том и другом случае экраны выполняют в виде цельносварных мембранных панелей (рис. 9.10).

А - из плавниковых труб; 6-е приварными ребрами прямоугольного сечения; в - с наплавкой металла между трубами

Для обеспечения полной герметичности таких конструкций существен­ное значение имеет создание надежных узлов уплотнения в местах соединений различных элементов котлоагрегата друг с другом.

Для восприятия избыточного давления в котлах под наддувом, а также ""хлопка" в котлах под разрежением мембранные экраны ужесточают в направлении их наименьшей жесткости при помощи поясов жесткости. Суще­ствует много конструкций поясов жесткости, в которых имеются внутренние и наружные или только наружные бандажи.

В котлах с естественной циркуляцией внутренние бандажи, как правило, сваривают в углах топочной камеры, а наружные имеют шарнирное соедине-

Соединение (уплотнение) экранов в углах топки представлено нарис. 9.11. В случае 6 - устанавливается угловая труба с утолщенной стен-

Рис. 9.11. Методы образования угловых уплотнений

Очень важна проблема обеспечения газоплотности в местах прохода змеевиковых или ширмовых поверхностей нагрева через мембранные экраны. В местах прохода труб в перемычках высверливают отверстия и выведенные трубы обваривают сплошным швом. Такая сварка считается допустимой, если разность температур стенки обвариваемой трубы и перемычки не превышает 150 °С. Если эта разность температур выше или стали разные, трубы не обва­ривают. В этом случае трубы пропускают через экран в ""горячий ящик", на­полненный специальной засыпкой для обеспечения газоплотности (рис. 9.12,

А о

Рис. 9.12. Уплотнение тру б, проходящих через мембранные экраны

Уплотнение прохода труб перегревателя через потолок котла с исполь­зованием компенсатора и промежуточных втулок представлено на рис. 9.12, б.

При наличии в минеральной части топлива селективно выделяющихся на поверхности нагрева компонентов цельносварные ширмы загрязняются и нуждаются в применении устройств очистки.