Расчет котлов и котельных установок

Обмуровка и гарнитура котла

Обмуровка котла предназначена для уменьшения по­терь теплоты из газоходов котла (топки) в окружающую среду, а также для защиты обслуживающего персонала от ожогов. Тем­пература #т продуктов сгорания в газоходах значительно больше температуры воздуха tB в котельном помещении. Поэтому через обмуровку проходит тепловой поток q. Его величина зависит от теплоотдачи с обеих сторон обмуровки, ее теплопроводности и толщины боб. Обмуровка имеет различную температуру t4.0т снаружи и от внутри газохода. Тецловой поток

Я ~ СТ --- ^Н. ст)/^0б = (^В. ОТ --------- ^н. ст)/^) (33)

Где Яоб — коэффициент теплопроводности обмуровки, кВт/(м2. К); R = 6обАоб — термическое сопротивление обмуровки.

Чем больше величина R, тем меньше тепловой поток (при неизменном значении 6об) или тем тоньше (при q = const) тол­щина обмуровки, а следовательно, тем меньше ее масса. Чем выше температуры Фт и tB. ст, тем более термостойкий материал следует применять, толще и тяжелее получается обмуровка.

Наименьшую толщину и высокую температуростойкость имеет многослойная обмуровка (из разных материалов). Со стороны теплоносителя применяют высокотемпературную обмуровку, а сна­ружи — с наименьшей теплопроводностью. Обычно внутренний слой обмуровки изготовляют огнеупорным (жаростойким), на него накладывают изоляционный слой, а затем уплотнительный. Термическое сопротивление такой обмуровки

G __ Бобі бобг | 6<збз воб п

^Об1 ^Рб2 ^обЗ • ^Об 71 '

Где 1, 2, 3, ..., п — слои обмуровки.

Огнеупорными материалами, выдерживающими высокие температуры (до 1300 °С), являются шамотобетон, шамотный кирпич и др. Изоляционный слой при высоких рабочих темпера­турах (до 900 °С) выполняют из диатомовых (или асбодиатомовых) плит и кирпичей, а при относительно низких рабочих температу­рах (до 400—600 °С) — из перлита, совелита, асбовермикулита, асбозурита, асбеста и др. В котлах с газоплотными мембранными панелями при максимальной температуре за экранами до 400 °С Широко используют плиты из изоляционных материалов, кото­рыми покрывают также трубопроводы, например известко-кремне - земистые.

Снаружи газоходы уплотняют пластичной обмазкой или об­муровку обшивают металлическими листами.

В современных котлах применяется натрубная подвесная, щитовая накаркасная, в некоторых зонах газоходов кирпичная обмуровки, а также изоляция по обшивочному (за трубами) листу или по стенам из мембранных панелей.

Натрубная подвесная обмуровка, показанная на рис. 85, а, выполнена трехслойной. Она состоит из внутреннего шамото - бетонного слоя 1 (бх = 60 мм), слоя диатомобетона 2 (62 = 45 мм), а затем слоя совелита или вулканита 3 (б3 = 90 мм). Снаружи нанесен слой уплотнительной штукатурки или обмазки 4 (б4 = = 15 мм). Первый и последний слои нанесены на металлическую сетку 5. Натрубная обмуровка 1, 11 прикреплена с помощью при­вариваемой к трубам внутренней металлической сетки 5 и при­варных натяжных штырей 7.

' Такая обмуровка достаточно проста, является облегченной. Однако она имеет существенный недостаток — невысокую плот­ность из-за трещин, появляющихся в эксплуатации от пульсаций давления в газоходах, а также под действием термических напря­жений. В последнее время с целью уплотнения стен с натрубной обмуровкой трубы 6 со стороны обмуровки покрывают плоским или гофрированным металлическим листом.

Накаркасную щитовую обмуровку набирают из бетоноизоля - ционных армированных плит плоских 2 (рис. 85, б, в) или про­фильных 1 (рис. 85, в, г) в виде щитовых блоков на рамной кон­струкции 9 с термоизоляцией 10. Снаружи щиты обшивают ме­таллическим листом 8. 126

Накаркасную кирпичную обмуровку (рис. 85, е) в настоящее время применяют реже, в основном в высокотемпературных газоходах, незащищенных экранами. Нагрузка от кирпичной кладки передается на балки 13 каркаса через полки 15 с кронш­тейнами 14. С помощью натяжных крюков 12 или других крепле­ний, входящих в пазы фасонных кирпичей, обмуровка защищена, от выпадания.

В котлах чаще применяют комбинацию различных обмуровок. Места стыковки подвижной и неподвижной обмуровки уплотняют с помощью асбестовых шнуров, укладываемых вдоль шва, или, с помощью различных затворов (гидравлических, песчаных).

При выборе обмуровки (изоляции) обычно задают потери теплоты q3 в окружающую среду, температуру tH. от, оценивают или рассчитывают температуру tB. CT. Затем проверяют выполне­ние условия

<7 ~ ав ст - <7з, (35)

Где ав — коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху темпе­ратурой tB.

По уравнению (34) определяют необходимое термическое со­противление обмуровки, а затем термические сопротивления отдельных ее слоев, выбирают материал и толщину.

При поверочных расчетах по заданному термическому сопро­тивлению слоев и температурам ів и tB. йт находят tH CT и q.

Гарнитура котла — это устройства, установленные на стенках топки и газоходов, которые позволяют наблюдения за топкой и поверхностями нагрева во время работы котла, облегчают проникновение вовнутрь и проведение ремонта, т. е. облегчают обслуживание котла. К гарнитуре котла относятся лазы, различ­ного назначения лючки, гляделки, взрывные клапаны и др.

Лазы или лазовые затворы (рис. 86, а) с корпусом 1 и крыш­кой 2, прижимаемой устройством 3, делают в обмуровке 4 топки и газоходов для возможности проведения внутреннего осмотра котла, подачи материалов и инструмента при внутреннем осмотре и ремонте котла. Их выполняют преимущественно круглого сечения с внутренним проходом 450—500 мм.

Лючки позволяют вводить внутрь газоходов различную изме­рительную и диагностическую аппаратуру, инструмент или при­способления во время работы котла или при его ремонте. Их внутреннее проходное сечение и форма определяются назначением, по размерам они значительно меньше лаза.

Гляделки (рис. 86, б) устанавливают преимущественно в топке и в зоне пароперегревателя. Они позволяют осуществлять ви­зуальное наблюдение за процессом горения, за состоянием вну­тренней поверхности топки, поверхностей нагрева на выходе Из топки. Их используют также для проведения измерений во время испытаний котла. По конструкции они подобны лючкам и лазам, но могут иметь в крышке 2 смотровые окна, закрытые

Стеклом 6 и затвором 5. Их можно обдувать воздухом, подавая его в камеру 7. При работе котла под наддувом как гляделки, так и лючки снабжают устройством обдувки и уплотнительными заслонками.

Взрывные клапаны размещают на боковых и потолочных стенах топки и газоходов. Они предотвращают или уменьшают разрушения обмуровки и обшивки при хлопках и взрывах в топке. При установке на боковых стенах подводящие газоходы распо­лагают под углом больше 45°, чтобы исключить отложения золы. Наиболее распространены круглые взрывные клапаны диаметром 450 мм.

Взрывной клапан выполняют в виде горизонтально или на­клонно расположенного затвора, имеющего с металлическим корпусом подводящего газохода шарнирную связь. При хлопке затвор открывается, выпуская газы и снижая давление в топке, после чего он возвращается в исходное положение. На новых мощных котлах взрывные клапаны не устанавливают.