Файл: Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие].pdf

условиях нагрузка от экранной системы передается пре­ имущественно верхней части каркаса.

У прямоточных котлов трубные панели НРЧ, СРЧ и ВРЧ опираются на каркас раздельно, вследствие чего значительная часть нагрузки от их веса передается на среднюю и нижнюю части каркаса. Это позволяет об­ легчать конструкцию верхней части отдельных колонн

(рис. 14-1).

На рис. 14-2,а схематически в увеличенном виде по­ казано, как под действием нагрузки прогибаются верх­ няя балка и колонны каркаса котла с естественной цир-

а) 6) В) г)

Рис. 14-2. Схема прогиба элементов каркаса котла под действием

куляцией воды. Такой прогиб предотвращают установкой горизонтальных промежуточных балок и ферм.

Вторым видом нагрузки на каркас являются напря­ жения, возникающие при его собственном неравномер­ ном расширении от нагревания. Наибольшие перемеще­ ния происходят в верхней части котла (рис. 14-2,6), но могут стать опасными только в редких случаях при по­ вреждении обмуровки и чрезмерном нагреве несущих на­ грузку элементов каркаса. При обнаружении такого опа­ сного нагрева следует аварийно остановить котел.

Третьим видом нагрузки являются усилия опрокиды­ вания каркаса (рис. 14-2,в). Возможность опрокидыва­ ния предотвращается в современных котлах диагональ­ ными связями между колоннами.

246

Наибольшие опрокидывающие усилия возникают в каркасе котла во время землетрясения. В местности, где бывают землетрясения, должны устанавливаться кот­ лы с более прочным каркасом. Иногда жестко связыва­ ют каркасы рядом стоящих котлов.

Четвертым видом нагрузки, которой изредка подвер­ гается каркас, является кратковременное воздействие сил при взрыве в топке или газоходах. Такие взрывы, очень опасные для людей, возникали в редких случаях явного нарушения правил эксплуатации котла. На сопротивле­ ние взрывам ни каркас, ни обмуровка не могут быть рассчитаны, и их повреждение при взрыве может быть очень велико.

Котел ТП-10 производительностью 220 т/ч работал при нагрузке 170 т/ч на пыли карагандинского каменного угля при подсвечивании факела мазутом. После переключения подачи мазута от одного бака на другой вместе с ним стало подаваться большое количество воды, из-за чего вскоре произошел обрыв пылеугольного факела. Маши­ нист, не вентилируя топку, снова зажег мазут. Произошел сильный «хлопок» в топочной камере, чему не придали должного значения. Была включена подача угольной пыли, но при поступлении в топку большого количества воды факел вскоре снова погас. Вахтенные работники не стали выявлять причину плохого горения топлива и, в частности, не обратили внимания на характерный треск при горе­ нии смешанного с водой мазута. Без вентиляции топки была сделана еще одна попытка зажечь мазут, но тогда произошел сильный взрыв, после которого пришлось заменить отдельные детали каркаса и большую часть обмуровки топочной камеры.

Прочность и устойчивость каркаса значительно воз­ растают благодаря тому, что все диагональные связи и большинство горизонтальных балок жестко приварены к колоннам. Свободно опираются на каркас и прикреп­ лены к нему болтами, проходящими через удлиненные отверстия, лишь те балки, которые могут при тепловом расширении или изгибе создавать большие дополнитель­ ные напряжения в колоннах.

Жесткость каркаса увеличивается дополнительно бла­ годаря тому, что нижние концы колонн закреплены

вфундаменте котла и забетонированы.

Скаркасом котла жестко связаны помосты для его обслуживания и лестницы. Помосты приваривают к кар­ касу, и они увеличивают его жесткость. Размеры помо­ стов и лестниц, угол наклона последних и их другие конструктивные особенности регламентируются правила­

247

постамент, доходящий по высоте до поверхностей нагре­ ва, т. е. до пода топочной камеры и до газохода эконо­ майзера или воздухоподогревателя. На этот постамент устанавливают вертикальные обшивочные щиты с рамой из швеллера или двутавра большого профиля. К щитам прикрепляют поверхности нагрева и обмуровку. Верхние ряды обшивочных щитов опираются на щиты, располо­ женные под ними. На щиты верхнего ряда устанавлива­ ют горизонтальные потолочные балки.

Каркас этого типа целесообразен только для прямо­ точных котлов, где отдельные трубные панели радиаци­ онной части крепятся .к расположенным за ними обши­ вочным щитам, а не висят на потолочном перекрытии, как у котлов барабанного типа.

Обшивочные щиты приходится делать более прочны­ ми, чем в обычном каркасе. Поэтому отказ от примене­ ния колонн дает лишь сравнительно небольшую (около 5—7%) экономию металла. Но и это обеспечивает у од­ нокорпусных котлов сверхкритического давления ТПП-312 производительностью 1 000 т/ч экономию около 100 т стали на каждый котельный агрегат. Более зна­ чительным преимуществом щитового каркаса считают сокращение объема и стоимости работ по монтажу кот­ лов на электростанциях.

14-2. Обмуровка котлов

Конструкция обмуровки. Обмуровка стен, пода и по­ толка топочной камеры и газоходов препятствует пере­ даче тепла из котла окружающему воздуху.

У котлов большой производительности, не имеющих цельносварных трубных панелей, обмуровка состоит обычно из обращенного внутрь топки или газохода огне­

у большинства котлов представляет собой стальную об­ шивку, но применяют и газонепроницаемые уплотнитель­ ные обмазки. Обмуровка должна быть огнеупорной, ме­ ханически прочной, достаточно плотной, обладать высо­ кими теплоизоляционными свойствами и хорошо сопро­ тивляться воздействию золы и шлака.

Толщину отдельных слоев обмуровки выбирают та­ кой, чтобы расчетная температура обращенной к газам поверхности каждого слоя не превышала наибольшего

248

допустимого значения (для асбестового картона и вермИ'кулитовых плит 600 °С, совелитовых плит 450 °С и т. д .). Температура наружной поверхности обмуровки не долж­ на превышать температуру наружного воздуха более чем на 30 °С.

Обычно наибольшую толщину имеет не обмуровка топки, защищенная экранными трубами от интенсивного нагревания, а обмуровка не защищенных трубами стен газоходов, где расположены ширмы и конвективные трубные пакеты пароперегревателя.

В котлах старых типов огнеупорный слой обмуровки выложен вручную из шамотных кирпичей. В дальнейшем получила распространение щитовая обмуровка, у кото­ рой огнеупорной слой представляет собой комплект же­ лезобетонных щитов. Для их изготовления применяют шамотобетон и другие огнеупорные сорта бетона. С на­ ружной стороны к этим щитам присоединяют изоляци­ онные материалы. Обмуровку прикрепляют к рамам об­ шивочных щитов каркаса (рис. 14-3).

Между соседними бетонными щитами оставляют не­ большие зазоры для их свободного расширения при на­ гревании. В изоляционном слое зазоров не делают и теп­ ловое расширение происходит за счет уменьшения порис­ тости слоя.

По периметру шамотобенных щитов, где они соприка­ саются со стальной обшивкр.й, происходит повышенная

249

утечка тепла (рис. 14-3,0). Меньше тепла пропускает на­ ружу конструкция на рис. 14-3,6, но ее изготовление более сложно.

Для изготовления огнеупорного слоя обмуровки широко исполь­ зуется шамот, получаемый при длительном нагреве глины до 450—700 °С. В шамотобетонных плитах содержится 75—85% моло­ того и дробленного шамота. Остальная масса представляет собой цементную связку. Шамотобетон на глиноземистом цементе может работать при температуре до 1 200 °С на портландцементе — до

1000—1 100 °С.

Для изоляционного слоя обмуровки применяют теплоизоляцион­ ный бетон, который содержит 65—75% молотой горной породы — диатомита — и может работать при нагреве до 900 °С. Широко при­ меняемые совелитовые плиты изготовляют из смеси обработанного доломита и измельченного (распушенного) асбеста. Плиты толщиной 30—50 мм кладут обычно несколькими слоями.

У котлов с цельносварными трубными панелями от­ сутствует огнеупорный слой обмуровки. К трубам при­ легают плиты известковокремнеземистой изоляции (ИКИ) толщиной 105 мм, за которыми устанавливают совелитовые плиты или слой другого изоляционного ма­

(рис. 14-3,6). Обшивку прикрепляют -к панелям шпиль­ ками, приваренными к перемычкам между трубами.

Водяной затвор. Во многих барабанных котлах обму­ ровку пода или холодной воронки прикрепляют к экран­ ным трубам, а обмуровку вертикальных стен топки дела­ ют независимой от труб и присоединенной к каркасу котла. При растопке котла экранные трубы удлиняются и висящая на них -обмуровка перемещается вниз. Щель между ней и обмуровкой вертикальных стен топки уп­ лотняют с помощью -гидравлического -затвора, пред­ ставляющего собой присоединенный к трубам длинный узкий сосуд с водой, в который опущен вертикальный стальной нож, присоединенный к неподвижной части обмуроки (рис. 14-4). Такой -затвор расположен по всему периметру топочной камеры. Вода в нем проточная, что предотвращает возможность ее закипания. Периодически сосуд с водой (ванна) должен очищаться от попадающих в него золы и сажи. Необходимо также, чтобы по всей длине ванны нож находился в воде и обеспечивалась плотность затвора.

Котлы ТП-13 производительностью 220 т/ч работали на кара­ гандинском каменном угле. В первые месяцы эксплуатации произо-

250

б)

Рис. 14-4. Водяной затвор в месте сопряжения щитовой обмуровки вертикальных стен топки и висящей на трубах обмуровки холодной воронки.

шло несколько разрывов наружных труб ширм вследствие чрезмер­ ного повышения температуры пара.

Водяной затвор боковых стен топки был расположен в трудно доступном месте, под помостом для обслуживания пылеугольных горелок, и на его неплотность не сразу обратили внимание. Времен­ ное возрастание температуры пара в ширмах прекратилось после того, как удлинили нож затвора, который на отдельных участках не доходил до уровня воды и не препятствовал присосу наружного воздуха в зону воспламенения угля.

Торкрет, Для защиты от излучения пламени и отмыва­ ния горячими газами барабанов котла, коллекторов, газовых коробов и других металлических поверхностей применяют плотную огнеупорную массу—торкрет. Огне­ упорную массу для придания ей прочности наносят на проволочную сетку, которая остается внутри торкрета на глубине 40—50 мм от поверхности, подлежащей тор­ кретированию.

251