Котельные установки

Конструкция обмуровки

Обмуровкой называются ограждения, отделяющие топочную камеру и газоходы от окружающей среды. Назначение обмуровки - уменьшить потерю тепла газов и препятствовать присосу воздуха в газоходы котла.

По условиям эксплуатации температура наружной поверхности не должна превышать 50 °С. Лишь в некоторых местах допускается повышенная температура до 70 °С.

Различают три основных типа конструкции обмуровки паровых котлов:

Тяжелая;

Облегченная;

Натру бная.

В пределах каждого типа имеется большое количество конструктивных решений.

Тяжелую обмуровку применяют в неэкранированных или слабо экрани­рованных котлах малой мощности. В районе топки температура в обмуровке котла должна снизиться с 1200-1300 °С до 50-70 °С, поэтому обмуровка должна быть толстой. Для нее применяют огнеупорный шамотный кирпич (им выкладывают внутреннюю поверхность толщиной в 1 кирпич) и красный кир­пич (наружная часть в 2-3 кирпича). И тот, и другой кирпич сравнительно хо­рошо проводит тепло, поэтому толщина обмуровки достигает 750-1000 мм. В кладке кирпичи перевязаны. Для обеспечения свободы термических расшире­ний по углам на всю высоту обмуровки оставляют вертикальные температур­ные швы, которые уплотняют асбестом.

Обмуровку тяжелого типа выполняют обычно независимо от каркаса трубной системы котла. В этом случае она свободно опирается на фундамент котла. Иногда обмуровку по высоте разбивают на пояса. Нижний пояс опира­ют на фундамент, а верхние посредством горизонтальных балок - на каркас котла.

Тяжелая обмуровка проста по устройству, но имеет вес 1000-1200 кг на

2

В современных конструкциях котлов топочная камера сильно экраниро­вана, поэтому температура стенки обмуровки, обращенной в топку, составляет 500-600 °С. Это позволяет упростить обмуровку. Создана так называемая об­легченная обмуровка (рис. 17.4).

Облегченную обмуровку разбивают по высоте на ряд поясов высотой 1000-1500 мм. Каждый пояс опирается на каркас через промежуточные крон­штейны и балки. Таким образом, вся обмуровка держится на каркасе котла. Общая толщина обмуровки - один кирпич (250 мм).

Внутрь топки к трубам - красный кирпич (1Л кирпича), снаружи - диато­мовый кирпич (Vi кирпича), который является хорошим изолятором. Плот­ность обмуровки достигают применением обшивки всей наружной поверхно­сти котла железным листом толщиной 2-3 мм. Между обшивкой и диатомо­вым кирпичом имеется воздушный зазор 5-10 мм. Иногда облегченная обму­ровка выполняется в виде плит (теплоизолирующих) толщиной 100-150 мм.

Вместо диатомового кирпича могут быть применены: совелит, вермику­лит, шлаковая вата и др. Вес 1 м2 кладки облегченной обмуровки доходит до 400 кг.

Дальнейшее развитие конструкции привело к созданию натрубной обму­ровки (рис. 17.5). Натрубная обмуровка состоит из нескольких слоев тепло­изолирующей массы. К трубам на определенном расстоянии друг от друга приваривают прутки из углеродистой стали диаметром 10-12 мм, к которым крепят волнистую проволоку и сетки. Вначале хромитовой массой заполняют промежутки между трубами. Это образует первый слой толщиной 40 мм. Вол­нистая проволока оказывается внутри слоя. Затем натягивают сетку из прово­локи (3 мм с величиной ячейки 20 мм) и наносят второй слой теплоизоляции толщиной 50 мм. Этот слой выполняют из легковесного бетона. Далее уклады­вают совелитовые плиты и укрепляют сетку. Толщина третьего слоя 50 мм. Снаружи на сетку наносят газонепроницаемую эластичную обмазку. Обмазка состоит из асбеста, глины, гудрона и минерального масла.

Рис. 17.5. Натрубная обмуровка стен топочной камеры парогенератора с естественной циркуляцией:

1 - экранные трубы; 2 - опускные трубы; 3 и 8 - металлическая сетка; 4 - торкрет-масса; 5 - штырь; 6 - высокотемпературная изоляционная масса; 7 - асбоцементные плиты; 8 - ; 9 - уплотиительиая штукатурка

При наличии шипов на экранах можно обойтись без волнистой проволо­ки. Описана одна из конструкций натрубной обмуровки. Известно много раз­личных модификаций.

Натрубная обмуровка не связана с каркасом. Для создания жесткости по высоте топки трубы охватывают в нескольких местах поясами из проката.

При натрубной обмуровке удается уменьшить толщину стенки до 130-180 мм и вес довести до 120-200 кг/м".

Стоимость обмуровки натрубной по сравнению с облегченной в 2-2,5 раза меньше. Кроме того, отсутствует обшивка котла.

Теплоизоляционные материалы должны обладать низкой теплопровод­ностью, малым весом, достаточной механической прочностью, а также долж­ны быть дешевыми.

Чем больше пористость материала, тем он легче, тем выше его теплоизоляци­онные свойства, но тем он менее прочен. Применяют следующие теплоизоляционные материалы.

Асбест - вводят в состав теплоизоляционного материала с целью увеличения прочности и снижения теплопроводности. При повышении температуры ас­бест теряет связанную влагу, ввиду чего снижается его прочность. При t = 600° влага полностью теряется и асбест превращается в порошок. Из асбеста изго-

Тавливают шнур, картон и ткань, асбестоцементные плиты используют для изоляции при температуре до 450 °С.

Диатомит - осадочная порода (в основном кремнезем). Имеет легкопо­ристую структуру. Используют в виде порошка (засыпки) при температуре до 900-1000 °С, но чаще при более низких, ввиду низких изолирующих свойств.

Асбозурит - приготавливают из смеси доломита и асбеста с небольшой добавкой для связи извести либо цемента и воды. Применяют до температуры 450 °С. Используют в виде мастики либо плит.

Ньювель - приготавливают из смеси магнезита (85 %) с асбестом (15 %), используется в виде мастики до t = 350 °С. Магнезит (MgCO^) при обжиге вы­деляет ССЬ и остается порошок - магнезия.

Совелит - состоит из смеси обожженного доломита (MgCCb • СаСОз) с асбестом. Применяют в виде плит до температуры 500 °С, обладает теми же теплоизолирующими свойствами, что и ньювель.

Диатомовый пористый кирпич - изготавливают из диатомита и древес­ных опилок. При обжиге опилки выгорают и получаются поры.

Пористость некоторых теплоизолирующих материалов достигается на­буханием изделия за счет выделения паров при нагревании. Таким путем изготавливают пеностекло - из смеси порошков стекла и угля. Хорошо подда­ется механической обработке при температуре 30 °С, 5 = 0,5 кДж/м • ч град.

Зонолит - пористый материал, получают при нагревании вермикулита (сорт слюды). При этом объем слюды увеличивается в 20 раз. Используют не­посредственно до температуры 1000 °С.

Из обожженного вермикулита в смеси с асбестом и связанными вещест­вами делают плиты, применяемые до температуры 600 °С.

Минеральная вата (стекловата, шлаковата) - применяют до температуры 600 °С в виде матов, войлока, плит и др.

Огнеупорные и термоизоляционные бетоны содержат гидравлически твердеющие вещества (цементы) и заполнители (огнеупорные и изоляционные материалы).

Для обмуровки паровых котлов наиболее подходят шамотобетоны. При­меняют цементы: портландцемент (лучше), глиноземистый цемент (хуже) и другие марки не ниже 300. Заполнитель - шамотный порошок и дробленка (тоже шамотная).

Для обмуровки котлов применяют огнеупорные бетоны марок 100-300 (предел прочности при сжатии, кг/см"). Допустимая температура огнеупорных бетонов зависит от состава и равна 1100-1300 °С.

Торкретные массы - применяют для выполнения отдельных узлов обмуровки. Укладывают его вручную либо торкрет-пушкой. Наносят его на арматурную сетку либо на ошипованные трубы. Связующим в массе может служить цемент, глина и жидкое стекло. Заполнители - шамот или диатомит. Имеются разные рецепты приготовления (разные пропорции). Температура применения в зависимости от состава максимально 900-1200 °С.