Расчет котлов и котельных установок

КАРКАС КОТЛА

Каркас — пространственная рамная металлоконструк­ция, предназначенная для крепления (опоры или подвески) по­верхностей нагрева и трубопроводов, ограждений, изоляции, площадок обслуживания и других элементов котла и вспомога­тельного оборудования. Он состоит из вертикальных колонн /> 128

Рис. 87. Каркас котла на собственном фундаменте и его элементы

Горизонтальных балок 3, горизонтальных и вертикальных ферм 2, из связей-раскосов 4 и упрочненной конструкции потолочного перекрытия (рис. 87). Колонны 1 крупных котлов изготовляют из сварных профильных балок большого размера. Сварными делают основные балки <3 потолочного перекрытия и некоторые другие горизонтальные балки. Раскосы, фермы — это профиль­ный прокат (швеллер, двутавр), связанный между собой (сварен­ный) накладками 6.

Горизонтальные фермы 2 и балки так же как и связи-раскосы 4 применяют для придания поперечной устойчивости колоннам и повышения жесткости каркаса. Они могут также воспринимать нагрузки, возникающие при повышении (или колебании) давления в топке и газоходах.

Основные колонны каркаса располагают по углам топочной камеры и конвективной шахты, а промежуточные вдоль стен. Число последних зависит от мощности котла. При близком рас­положении к топке конвективной шахты или на облегченных конструкциях конвективной шахты внутренние колонны не ста­вят, как например, на котлах (Пп = 1000—25—545/545 КТ (ТПП-210А).

В котлах, опирающихся на собственный каркас, для уменьше­ния удельной нагрузки на фундамент под колонны устанавливают опорные башмаки 5, состоящие из опорных плит и ребер же­сткости. Для уменьшения термических напряжений в каркасе основные несущие его элементы располагают за пределами газо­ходов и их обмуровки. Сочленение обогреваемых балок, например,

" Двойвишкиков В. А. а др. 129

Опорных балок поверхностей нагрева конвективной шахты с бал­ками каркаса выполняют в виде скользящей опоры с одной сто­роны при неподвижном креплении с другой.

К каркасу котла крепят помосты и лестницы, необходимые для обслуживания и ремонта котла, его узлов и оборудования. Лестницы и помосты являются дополнительными поперечными и диагональными связями, и их обычно также относят к элементам каркаса. Их выполняют из рам, сваренных из швеллеров и угол­ков, покрытых просечно-вытяжным или рифленым листом.

Во многих котлах часть поверхностей нагрева и топки под­вешивают к потолочному перекрытию. В этих случаях основные несущие (хребтовые) балки сваривают из толстых листов, а трубы экранов или газоходов связывают поясами жесткости 2 (см. рис. 45). Шарнирное соединение балок поясов жесткости с тру­бами / и 3 и между собой (в углах) обеспечивает линейное пере­мещение вдоль балок экранов при тепловом их удлинении.

Котлы мощных энергоблоков, например, Пп-3650 — 25—545/545—ГМ (ТГМП-1202), Пп-2650—25—545/545- ГМ (ТГМП-204), Пп-2650—25—545/545—КТ (ТПП-804) начали вы­пускать без собственного опорного каркаса. Котел с площадками, лестницами и некоторым оборудованием подвешен на потолочном перекрытии, опирающемся нй металлоконструкцию здания. Такое решение стало возможным благодаря использованию газоплотных мембранных панелей и облегченной обмуровки. Потолочное пере­крытие здания, воспринимающее все нагрузки, выполняют из нескольких мощных хребтовых балок значительного сечения и высоты (до 7 м), и связывают поперечными балками меньшего размера. Такую систему связи мощных балок называют жестким диском.

Хребтовые балки в зависимости от соотношения размеров котла могут быть расположены продольно или поперечно. Для придания жесткости стенам топки, восприятия нагрузок от над­дува, от повышения давления при хлопках, а также с целью предупреждения деформации экранов предусматривают обвязоч­ный каркас с горизонтальными поясами жесткости через 2,5— З м по высоте. К нему крепят помосты и лестницы. Совмещением - каркасов котла и здания удается снизить металлоемкость кон­струкций.

На некоторых прямоточных котлах применяют щитовой кар­кас, опирающийся на портал, поднимающийся до отметки обслу­живания котла. Поверхности нагрева собирают вместе с вер­тикальными щитами, включающими элементы каркаса. На верх­ний ряд щитов устанавливают потолочное перекрытие.

Опорные конструкции котла являются важнейшими его эле­ментами, обеспечивающими безопасность эксплуатации всей ТЭС. При проектировании необходимо учитывать все виды нагрузок, воздействующие на них (постоянные и переменные). К постоянно действующим нагрузкам относят нагрузки от массы поверхностей 130 нагрева, трубопроводов (барабанов) и заполняющей их среды, изоляции, обмуровки, пылегазовоздухопроводов, опирающихся на каркас, некоторых видов оборудования, устройств обдувки и очистки поверхностей нагрева. К переменным нагрузкам относят длительные, кратковременные и особые.

В процессе работы котла на каркас длительно действуют нагрузки от термических напряжений, частично от давления среды (например, на опоры трубопроводов и др.), массы шлака в топке, загрязнений на поверхностях нагрева, золы и дроби в системе золоулавливания (опирающейся на каркас). Кроме того, кратко­временно могут сказываться ветровые и снеговые нагрузки, присутствие людей и наличие материалов на помостах и др.

К особым нагрузкам относят сейсмические нагрузки, допол­нительные нагрузки на каркас при монтаже оборудования и др. Определив нагрузки и их распределение, рассчитывают каркас котла как пространственную рамную конструкцию из балок.