ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

ОГРАЖДЕНИЯ КОТЛОВ. СОСТОЯНИЕ. ПРОБЛЕМЫ

Ограждения (обмуровки) котлов являются наружны­ми стенами топочной камеры и газоходов, обеспечивая одновременно газоплотность и тепловую изоляцию. Кон­струкция ограждения современного котла зависит от конструкции самого котла — его трубной части и кар­каса. Поэтому ограждения не могут рассматриваться и выполняться отдельно и самостоятельно. В связи с этим вопросы типизации конструкций ограждений, унифика­ция элементов и узлов, входящих в них, сильно ослож­няются, так как каждая вновь выпускаемая серия кот­лов практически имеет свою специфическую конструк­цию ограждений. Несмотря на трудности в унификации конструкций ограждений и их узлов, необходимо стре­миться к однотипным принципиальным решениям с ис­пользованием одних и тех же проверенных и удобных обмуровочных н изоляционных материалов. Многолет­ний опыт конструирования и эксплуатации котлов по­казывает необходимость решения этих вопросов. Это позволило бы избежать ошибок при конструировании ограждений и повысило бы надежность их работы

Условия работы ограждений различны. Они зависят от конструкции котла, ограждения и его расположения в газовом тракте. Вследствие широкого применения ра­диационных поверхностей (экранов) топочные камеры современных котлов полностью экранированы трубами с относительным шагом s/d^l,10. Такое тесное экраниро­вание позволило практически ликвидировать процессы шлакования стен в топках и снизить температуру на их внутренней поверхности (за трубами) до 400—500°С. Не экранированными поверхностями в топочной камере остаются амбразуры горелок, температура футеровки которых при входе в топку достигает 1400—1500°С. В мощных котлах в настоящее время производят экра­нирование и амбразур горелок, что значительно удлиня­ет срок службы амбразуры. В топочной камере остаются не экранированными небольшие по площади лазы н от­верстия для установки топочной гарнитуры (обдувоч - ные, смотровые лючки и пр.).

В котлах с естественной циркуляцией в области раз­мещения пароперегревателя, поворотной камере и в на­чале конвективной шахты условия для работы огражде­ний более тяжелые. Из-за отсутствия экранирования этих участков температура ограждении на внутренней их по­верхности достигает 800—1000°С. Экранирование же этих участков газоходов для котлов с естественной цир­куляцией связано с конструктивными трудностями и удорожанием котла. В прямоточных котлах эти газохо­ды і) настоящее время экранированы. В последующих га­зоходах температура газов постепенно падает до 140— 160°С.

При температуре газов ниже 450°С ограждения мо­гут выполняться из углеродистой листовой стали без внутренней футеровки, ио с наружной изоляцией.

Так как температуры за экранными поверхностями сравнительно невелики, то в ряде случаев можно заме­нить ограждения, состоящие из обмуровочных и изоля­ционных материалов, только высокотемпературной газо­плотной изоляцией с защитным слоем.

Для газоплотных котлов, работающих под наддувом (с избыточным давлением в газоходах), вопрос решает­ся иначе, так как они имеют полностью экранированные стены топки и всех газоходов. Герметичность достигает­ся сваркой между собой экранирующих труб при помо­щи проставок между ними или специальных «плавни­ков», прокатанных совместно с трубами. В прежних кон­струкциях газоплотность достигалась покрытием труб сплошным стальным листом, специально прикрепленным к ним, что в настоящее время применяется только при реконструкции котлов. На эти газоплотпые ограждения наносится тепловая изоляция, наружная поверхность ко­торой отделывается специальными покрытиями. В газо - плотиых и работающих под наддувом котлах, помимо наружной изоляции, имеются внутренние участки, кото­рые защищают специальными покрытиями с футеровкой амбразур горелок. Ограждения газоплотных котлов должны быть выполнены так, чтобы потери теплоты в окружающую среду через ограждение находились в эко­номически выгодных пределах (при соблюдении сани­тарно-гигиенических условий для обслуживающего пер­сонала), а наружная температура поверхности огражде­ния не превышала нормативного значения. У котлов, работающих под разрежением с уравновешенной тягой в газоходах, должна быть обеспечена газоплотность, для работающих под наддувом — герметичность. Газоплот­ность ограждений, не имеющих, специальных покрытий, необходима для предотвращения проникновения холод­ного воздуха в газоходы. На нагревание этого воздуха расходуется дополнительная теплота топлива, которая теряется с продуктами сгорания. Кроме того, в помеще­ние котельной сквозь неплотности в ограждении могут проникать горячие продукты горения (газы, пыль) и на­рушать санитарно-гигиенические условия для обслужи­вающего персонала. Для котлов, работающих под над­дувом, нужна полная герметичності, ограждений, так как раскаленные газы, проникая через малейшие неплотно­сти, создают обстановку повышенной опасности для об­служивающего персонала. При этом может возникнуть аварийная ситуация из-за перегрева металлических де­талей ограждения. Материалы, входящие в состав ограж­дения, должны обладать малой теплопроводностью, небольшой массой, удобно укладываться и быть недефи­цитными. Эти свойства обеспечивают хорошую тепло­вую защиту, малую массу конструкций, сокращение сро­ков монтажа и уменьшение стоимости. В связи с увели­чением производительности котлов, входящих в мощные блоки 200, 300 МВт и более, приобретает важное значе­ние надежность работы ограждения. Простой каждого блока связан с большими экономическими потерями в народном хозяйстве. Также имеет большое значение ре - монтоспособность ограждения Выработаны специаль­ные требования, которые должны учитываться при про­ектировании. Практика эксплуатации котлов показала, что некоторые конструкции ограждений с применением обмуровочных и изоляционных материалов (например, части щитовой обмуровки) не удовлетворяют требовани­ям ремонтоспособностн. Прн капитальных ремонтах та­кие щиты приходится заменять полностью с внесением конструктивных изменений в ограждение.

Современные конструкции ограждений мощных кот­лов можно разделить на три основные группы:

А) накаркасные или щитовые, опирающиеся на кар - кас в виде отдельных щитов и панелей-блоков, которые не связаны с трубной системой котла;

Б) натрубные, которые непосредственно прикрепле­ны к трубам экранной системы и могут перемещаться совместно с ними при температурных деформациях труб;

В) газоплотные, предназначенные для работы газохо­дов без присосов и с избыточным давлением в газоходах.

Помимо приведенных трех групп, имеются комбини­рованные ограждения, у которых топочная камера име­ет иатрубиую конструкцию, а газоходы — накаркасиую.

Каждая из перечисленных групп ограждений имеет свои преимущества и недостатки, как конструктивные, так и технологические. Щитовые обмуровки могут вы­полняться в любое время года из заранее заготовленных щитов, доставленных к месту их установки, когда поме­щение котельной уже выстроено и перекрыто. При хо­рошем выполнении щитовые ограждения достаточно га­зоплотны. Однако ремонт щитового оборудования на котле практически невозможен. Поэтому ремонт вынуж­денно производится путем замены щнтов обычной кир­пичной кладкой с изоляцией, что, конечно, не рациональ­но н имеет местный характер. Срок службы щитов прн качественном изготовлении составляет от 8 до 10 лет.

Натрубные ограждения проще и легче щитовых, удоб­ней и быстрей ремонтируются, однако их выполнение требует сплошного экранирования газоходов. Производ­ство работ (изготовление блоков) на монтажной пло­щадке возможно только при плюсовой температуре окружающего воздуха. Это ведет к сезонности работ, либо приходится сооружать громоздкие и дорогостоящие тепляки.

Недостатком, присущим обоим типам ограждений, является большое количество узлов и доводочных работ, которые необходимо выполнять непосредственно на кот­ле (заделка стыков, узлы прохода труб через стены, потолочные перекрытия и пр.). Доводочные работы в некоторых случаях составляют до 50% общего объема обмуровочных работ.

Газоплотные ограждения лишены основного недо­статка — неплотности. Конструкции ограждений со стальным листом выполняются аналогично натрубным, но без защитного слоя против износа золой. Газоплот­ные со сплошными экранами из труб с проставками или плавниками покрывают изоляцией с последующей отдел­кой поверхности. Этот тип ограждений является наибо­лее перспективным.

Основными показателями для современных огражде­ний мощных котлов являются масса обмуровки; объем, как общий, так и удельный (приходящийся на 1 т про­

Изводительности котла); удельные трудозатраты на вы­полнение 1 м3 обмуровочных п изоляционных работ н стоимость сооружения.

На рис. 1-1 показана схема накаркасного ограждения котла в блочном исполнении. Отличительной особенно­стью этого ограждения является наличие в нижней части топки гидравлического затвора, расположенного по все-

Движной и неподвижной частями ограждения. Гидравли­ческий затвор может быть заменен плотной асбестовой тканью, имеющей складку по всему периметру, допуска­ющей перемещение до 150 мм.

На рис. 1-2 показана схема комбинированного ограж­дения, натрубного в части топочной камеры и щитового в последующих конвективных газоходах. Основной не­достаток такого ограждения — скользящий шов между подвижной и неподвижной частями ограждений. Сколь­зящие швы расположены вертикально по бокам прн вы­ходе из топки в газоповоротную камеру и горизонтально под наклонной частью газохода пароперегревателя. Эти швы имеют различные конструкции уплотнений, которые часто выходят из строя и ие обеспечива­ют необходимой плотно­сти. Ремонт швов связан с заменой уплотняющей набивки, представляет трудности и возможен только в период останов­ки котла. Как уже упоми­налось, недостатком нат­руби ого ограждения яв­ляется появление в нем сквозных трещин, обус­ловленных разностью температурных удлинений экранных труб и нх изо­ляции с наружной обмаз­кой. При тщательном вы­полнении многослойной конструкции присосы в области топочной камеры удается свести к миниму­му. Полностью устранить присосы можно только прій помощи обшнвки стальным листом по тру­бам или применением цельносварных экранов. Одновременно требуются установка горелочных

•аппаратов непосредственно на экранных трубах и при­соединение пылевоздухопроводов к горелкам, обеспечи­вающее необходимые перемещения.

Натрубные ограждения значительно легче накаркас - ных. Масса натрубного ограждения обычно составляет от 100 до 120 кг/м2 при толщине от 130 до 160 мм; на - каркасные ограждения имеют массу от 160 до 220 кг/м2 при толщине от 160 до 220 мм.

На рис. 1-3 приведена схема газоплотного ограждения для котла, работающего под наддувом. Котел имеет сов­мещенную П-образную компоновку. Задний экран топки является одновременно одной из стен конвективной шах­ты, При сомкнутой компоновке не нужно экранирование горизонтального газохода, соединяющего топку с кон­вективной шахтой котла, необходимое при разомкнутой компоновке. Прн этом сокращается поверхность ограж­дающих стен, уменьшается количество поясов жесткости и количество экранных блоков с монтажными стыками труб, что увеличивает надежность работы котла.

К недостаткам сомкнутого варианта компоновки сле­дует отнести повышенные тепловые нагрузки на трубы заднего экрана, обогреваемые с двух сторон, и сложность узлов крепления конвективных поверхностей нагрева. Ограждения газоплотиых котлов выполняют из плитной или напыляемой изоляции толщиной 100—150 мм. В за­висимости от типа наружного защитного покрытия и тол­щины изоляции масса нзоляцнн составляет 30—50 кг/м2. Такие ограждения просты в конструктивном отношении, надежней в эксплуатации, позволяют значительно со­кратить срокн и трудозатраты при их монтаже и ремонте.

Объемы и массы обмуровочных н изоляционных мате­риалов для некоторых современных мощных котлов при­ведены в табл. 1-1. В табл. 1-1 включены котлы, изго­товляемые заводами ТКЗ и ЗнО. При подсчете массы принято изоляционными материалами считать только те, объемная масса которых менее 1000 кг/м3 и коэффици­ент теплопроводности менее 0,25 ккал/(м-ч-°С) при температуре 20°С. Поэтому диатомовый кирпич и асбе - стодиатомовый бетон отнесены к изоляционным матери­алам.

Из табл. 1-1 видно, что удельные показатели общего расхода материалов на ограждения котлов обоих заво­дов мало отличаются друг от друга, а состав материалов, входящих в ограждения, идентичен и достаточно ограни­чен. Меньшее количество материалов соответствует газо­мазутным, большее — пылеугольным котлам.

Для вновь проектируемых газоплотных котлов объем изоляции вместо 70% будет достигать 90—95%. Поэто­му выбору материалов и конструкции изоляции должно уделяться серьезное внимание. Следует отметить, что масса ограждений современного мошного котла состав­ляет около 30% общей массы котла. Основные технико-

Объемы и массы ©бмуровочиых и изоляционных материалов теплоограждении котлов1

Экономические показатели для современных ограждений имеют в среднем следующие значения:

Масса ограждений, отнесенная к 1 т производительно­сти котла, т/т:

Для натрубных конструкций............................................... 1,1—1,2

Для накаркаспых щитовых конструкций.... 1,8—2,0

Для газоплотных с цельносварными экранами. 0,5—0,6

Сметная стоимость изготовления и монтажа, руб/т. . 100—120 Трудозатраты на 1 т массы ограждения, чел-дни/т:

Для старых конструкций из штучных материалов. в—Ю для конструкций облегченного типа с применением

Термоизоляционных материалов....................................... 5—7

Производительность обмуровщиков и изолировщиков при должной организации работ, м3/чел-дни:

Для конструкций облегченного типа.................................. 0,15—0,2

Для кирпичной кладки...................................................... 0,11

Для блочных конструкций при работах на площадке 0,2—0,23

Доводочные работы на самом котле.................................. 0,08—0,1

В среднем но котлу для блочных конструкций. . 0,12—0,13

В последнее время в связи с внедрением механизации изоляционных работ эти показатели меняются, поэтому приведенные даные следует рассматривать как ориенти­ровочные.