Котельные установки

КАРКАС И ОБМУРОВКА

Каркасом называется пространственная металлическая конструкция, предназначенная для поддержания трубной системы и других деталей котла. На каркас могут опираться поверхности нагрева, обмуровка, газовоздухопро­воды, трубопроводы в пределах котла, площадки для обслуживания, лестницы и др. Каркас находится снаружи обмуровки и позволяет трубной системе сво­бодно расширяться.

Основные элементы каркаса выносят из зоны обогрева за обмуровку, что обеспечивает одинаковую низкую температуру их. Это облегчает работу ме­талла и устраняет возможность возникновения температурных напряжений. Отдельные элементы каркаса, как например, балки для крепления опор и под­весок в. э., могут находиться в газоходе котла. Такие балки большей частью выполняются коробчатого типа с наружной изоляцией и охлаждают путем продувания через них воздуха.

Каркас может быть как связанным с конструкцией здания, так и не свя­занным с ней. В отечественной практике получила преимущественное распро­странение конструкция каркаса, не связанная с металлическими и железобе­тонными конструкциями здания (рис. 17.1).

В этом случае каркас котла имеет независимый опорный фундамент, на который передается вся нагрузка котла. Эти каркасы представляют собой же­лезобетонную раму, состоящую из небольшого числа мощных колонн, обычно располагаемых по углам топочной камеры. На эти колонны передается вся на­грузка. Колонны по высоте обвязаны поперечными балками или фермами. По­перечные балки предотвращают изгиб колонн. В мощных котлах расстояние между углами топочной камеры сильно возрастает и иногда доходит по фрон­ту до 25 м. При большой ширине кроме угловых колонн устанавливают еще и промежуточные колонны. Иногда каркас котла выполняют связанным с карка­сом здания. Так, например, в полуоткрытых котельных (южные районы) кар­кас котла используют для поддержания конструкций крыши. В некоторых конструкциях котлов вся трубная систему подвешивается к перекрытиям зда­ния, и свободно расширяется вниз. В этом случае каркас котла не является не­сущим, а представляет собой систему обвязочных балок, предназначенных для создания жесткости. Конвективные поверхности нагрева также подвешивают­ся и лишь частично опираются на специальный каркас конвективной части котла (часто применяемые в американских конструкциях).

Каркас котла изготавливают из сортового проката (двутавр, швеллер, уголки). Колонны каркаса обычно выполняют из двутавров и швеллеров
большого сечения, соединенных приваренными накладками из листа. В мощных котлах - в виде сварных ферм. Материал изготовления колонн, ба­лок, связей и др. - углеродистая мартеновская сталь СтЗ. Нерасчетные элемен­ты - обвязка, обшивка котла, настил, площадки, зольные и шлаковые бункера - из стали СтО.

Нижняя часть колонн оканчивается плитой (рис. 17.2), которая закрепля­ется на фундаменте опорными болтами.

Колонны каркаса котла передают на фундамент значительные сосредо­точенные нагрузки. Например, передние и задние колонны котла ТП-100 пере­дают нагрузку по 560 тонн каждая. Для уменьшения удельного давления на фундамент все колонны в нижней части имеют башмаки (рис. 17.2). При этом расход металла по сравнению с обычным каркасом будет снижаться.

Конструкция каркаса зависит от профиля котлоагрегата, размеров газоходов и установки в них поверхностей нагрева, камер, обмуровки, площа­док обслуживания, гарнитуры и обдувочных устройств.

Основные размеры каркаса и места установки связывающих балок выяв­ляются в процессе эскизного и далее технического проектирования котла. Площадки обслуживания намечают исходя из необходимости создания нор­мальных условий для ремонта, чистки, осмотра поверхностей нагрева и экс­плуатации котельного агрегата.

Ширину площадок принимают: около 2000 мм - в местах непосредст­венного обслуживания механизмов и оборудования, 1200 мм - в местах часто­го обслуживания и 800 мм - в неответственных местах. Площадки покрывают листами рифленой стали толщиной 4-6 мм. Высоту перила принимают 1000 мм. В нижней части устанавливают ограждения высотой 100 мм из листовой стали. Один марш лестницы делают около 3 м, наклон лестницы к горизонту не более 50°.

Все несущие колонны, стойки и горизонтальные балки каркаса распола­гают вне газохода во избежание прогрева и прогиба.

Для уменьшения расхода стали на каркасы однокорпусных котлов боль­шой паропроизводительности целесообразно средние колонны задней стены топочной камеры и передние колонны каркаса конвективной шахты пропус­кать через соединительные газоходы. Для защиты от высокой температуры га­зов эти колонны можно устанавливать в колодцы из кирпича, а по наружному периметру колодцев размещать экранные поверхности нагрева, включенные в циркуляционный контур котла. Опорные балки поверхностей нагрева в кон­вективной шахте выполняют коробчатыми и при необходимости охлаждают их принудительным током воздуха.

Каркасы изготавливают из углеродистой стали обыкновенного качества.

С целью снижения расхода металла на каркасы котлов применяют сбо­рочный и армированный железобетон.

Конструкция и размер несущих элементов котла выбирают и оконча­тельно разрабатывают на основе прочностных расчетов.

Для расчета каркаса по техническому проекту котлоагрегата определяют полную нагрузку. Последняя складывается из веса поверхностей нагрева, об­муровки, обшивки, веса барабана, камер, трубопроводов, арматуры, гарниту­ры, газо - и воздухопроводов, пылепроводов, горелок, из веса обслуживающих площадок, лестниц и собственного веса каркаса котла. Учитывают также экс­плуатационные и монтажные нагрузки на площадки каркаса.

В последнее время получают распространение газоплотные ограждаю­щие стенки. Основные преимущества газоплотных парогенераторов: отсутст - виє ирисосов; уменьшение расхода при замене дымососа дутьевым вентилято­ром; возможность реализации оптимального режима горения с предельно ма­лыми избытками воздуха и сохранения этого режима в течение всего периода эксплуатации; замена тяжелой обмуровки легкой тепловой изоляцией, облег­чение каркаса и фундамента, облегчение очистки топки от шлака и сажи об­мывкой экранов водой без опасения повреждения обмуровки.