Пятница , Май 25 2018
Главная / Дизайн / Компоновка и строительные конструкции

Компоновка и строительные конструкции

Компоновка и строительные конструкцииКомпоновка и строительные конструкции.

Компоновка парового котла. Компоновкой парового котла называют взаимное располо­жение газоходов и направление движения в них продуктов сгорания. Различают П-, Т-, N-, U-образную, четырехходовую и башенную компоновки (рис. 21.1.

П-образная компоновка — наиболее рас­пространенная (рис. 21.1,а). В подъемной шахте располагается топочная камера, в опускной — конвективные поверхности нагре­ва. Ее преимущество — подача топлива и вы­ход газов производятся в нижней части агре­гата, что удобно для вывода жидкого шлака и установки дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева. Тягодутьевые машины устанавливают на нулевой отметке, что исключает вибрационные нагрузки на каркас котла. Недостатки компоновки: в связи с раз­воротом на 180° возникают неравномерности омывания поверхностей нагрева продуктами сгорания и концентрации золы по сечению конвективной шахты.

Для уменьшения глубины конвективной.

Шахты и высоты соединительного газохода в мощных котлах применяют Т-образную ком­поновку с двумя конвективными шахтами, расположенными по обе стороны топки (рис. 21.1,6). Суммарное сечение обеих кон­вективных шахт увеличивается при сохране­нии обычных габаритов и способов крепления конвективных поверхностей нагрева. Тяго — дутьевые машины также устанавливаются на нулевой отметке. Т-образная компоновка особенно подходит для котлов, работающих на топливе с абразивной золой (типа экиба — стузских), для которых в целях уменьшения золового износа ограничивают скорость про­дуктов сгорания. Однако при такой компонов­ке возникают конструктивные затруднения в отводе продуктов сгорания от двух конвек­тивных шахт. Конструкция Т-образного кот­ла сложнее П-образного, она требует и боль­шего расхода металла.

Иногда применяют, особенно часто в ФРГ, где принята верхняя установка дымососов, трехходовую компоновку (рис. 21.1,в). В этом случае топка и конвективный газоход имеют подъемное движение продуктов сгорания, а соединительный газоход — опускное. При сжигании очень зольных топлив, имеющих легкоплавкую золу (сланцы), применяют четырехходовую компоновку (рис. 21.1г). Ха­рактерная особенность такой компоновки — на­личие промежуточных га­зоходов, в которых во избежание шлакования проходных сечений в зо­не высоких температур размещены разреженные поверхности нагрева (на­пример, ширмы.

В мощных котлах с наддувом иногда при­меняют башенную ком­поновку (рис. 21.1,(3). Здесь продукты сгорания в топке и конвен — тивной шахте движутся только вверх. Такая компоновка обладает следующими достоинст — ствами: минимальная площадь агрегата в плане; равномерное омывание конвектив­ных поверхностей нагрева продуктами сгора­ния из-за отсутствия поворотов газов; мини­мальное газовое сопротивление благодаря от­сутствию опускных газоходов и поворотов га­зов. К недостаткам компоновки этого типа от­носятся: трудность в создании конструкции для опирання конвективных поверхностей на­грева, размещение на большой высоте выход­ных пакетов пароперегревателей, вентилято­ров и дымососов, невозможность применения дробевой очистки конвективных поверхностей. Существуют полубашенные компоновки, в которых регенеративный воздухоподогрева­тель и тягодутьевое оборудование устанавли­ваются внизу, соединяясь с башенной частью котла незаполненным поверхностями нагрева опускным газоходом.

Башенная компоновка более целесообраз­на для газомазутных котлов с наддувом и при установке воздухоподогревателей, воздуходу­вок и дымовой трубы на их каркасе, что тре­бует усиления его конструкции. Башенная компоновка целесообразна и для котлов, сжи­гающих бурые многозольные угли, так как.

При такой компоновке удается избежать по­ворота озоленных продуктов сгорания и свя­занного с ним интенсивного золового износа конвективных поверхностей нагрева.

В U-образной двухходовой компоновке (рис. 21.1,е) продукты сгорания *в топке дви­жутся вниз, а в конвективной шахте — вверх (инвертный вариант). Горелки расположены на потолке топочной камеры. Достоинства такой компоновки: факел хорошо заполняет топочную камеру, пароперегреватели распо­ложены низко (короче паропроводы к тур­бинам), аэродинамическое сопротивление воз­душного тракта минимально (воздухоподогре­ватель находится вблизи горелок). Недостат­ки: транспортировка топлива на большую вы­соту и расположение на большой высоте вен­тиляторов, дымососов и золоуловителей. U — образная компоновка с инвертной топкой мо­жет использоваться при сжигании газа, мазу­та, а также твердого топлива при удалении шлака в твердом состоянии.

В котлах большой мощности возникают дополнительные требования к компоновке, выдвигаемые их конструкцией. Эти требова­ния вызваны большими размерами агрегата в плане, необходимостью применения вторич­ного перегрева пара и повышения надеж­ности котла, работающего в блоке с тур­биной.

Уменьшения пролета потолочных балок достигают при разделении топки и конвектив­ной шахты на две части. Образуется паровой котел в виде двух корпусов (каждый со своим каркасом и отдельной обмуровкой), в кото­рых поверхности нагрева расположены сим­метрично (двухкорпусная симметричная ком­поновка). При наличии отключающей армату­ры отдельного корпуса и симметричных обоих корпусов технологическая схема соответству­ет дубль-блоку. В дубль-блоке симметричная компоновка позволяет работать с половинной мощностью блока на одном корпусе при ос­тановленном другом, что несколько улучшает маневренные свойства, но удорожает установ­ку и повышает удельный расход топлива нз 1 кВт-ч, так как при работе на одном кор — пусе с половинной нагрузкой блока гидрав­лическое сопротивление перегревателя соот­ветствует номинальному. Экономичность тур­бины на частичных нагрузках тоже снижа­ется.

В двух — и многоходовых схемах движения газов топку и газоходы выполняют с проме­жутком между ними и самостоятельной об­муровкой или без промежутка с общей разде­ляющей стенкой из плотных экранов Их называют соответственно разомкнутыми (рис. 21.1,а, б, г, е) и сомкнутыми (рис. 21.1,0, ж) газоходами.

Для размещения воздухоподогревателей либо используют нижнюю часть конвектив­ной шахты, либо их выносят за пределы кот­ла или даже за пределы главного здания. Этим освобождается место для установки го­релок или при необходимости для применения дробевой очистки конвективных поверхностей нагрева. Компоновка отдельных поверхностей нагрева подробно рассмотрена в гл. 17—19.

= 1650 т/ч) с самостоятельным фундаментом.

1 — колонна; 2 — вертикальная ферма; 3 — горизонтальная фер­ма; 4— стойка; 5 — потолочное перекрытие; 6 — хребтовая бал­ка; 7 — щит наклонного потолка; s — балка; 9 — ферма вокруг топки; 10 — связи; И — башмак.

Каркас парового котла. Современные мощ­ные котлы отечественного производства, как правило, выполняют с П-образной и Т-образ­ной компоновкой. Различие конструкций этих агрегатов и распределение нагрузки, вызы­ваемой их элементами, оказывают непосред­ственное влияние на конструкцию каркаса.

Каркас представляет собой металлическую конструкцию, предназначенную для установ­ки всех элементов котла: барабана, поверхно­стей нагрева и коллекторов, обмуровки, изо­ляции и обшивки, трубопроводов и коробов, помостов и лестниц обслуживания и др. Раз­личают каркасы с самостоятельным фунда­ментом, не связанным со строительной конст­рукцией здания, и каркасы, совмещенные с несущими конструкциями здания.

В конструкциях с самостоятельным фунда­ментом каркас воспринимает всю весовую нагрузку котла и передает ее на фундамент. Нагрузка на фундамент складывается из мас­сы котла и его каркаса и массы рабочего тела — воды и пара. В южных районах, где по климатическим условиям допускают откры.

Рис. 21.3. Совмещенный со зданием каркас газоплотного котла П-67 ( = = 2650 т/ч.

1 — колонна здания; 2 — рабочая среда к 1-ыу ходу НРЧ; 3 —балки жесткости; 4 — подвесные трубы («горячие» подвески) балок жесткости; 5 — траверса; б — стой­ка; 7 — ферма для подвески боковой стен­ки топки; 8 — «теплый ящик»; 9 — хребто­вые балки; 10 — межхребтовая балка; 11 — подхребтовая балка; 12 — смеситель рабо­чей среды; 13 — рабочая среда к подвес­ным трубам фронтовой (задней) стенки топкн; 14 — то же боковой стенки; 15 — фестон; 16 — выходной коллектор КПП.

17 — выходной коллектор экономайзера.

18 — подвеска к межхребтовым балкам.

19 — подвесная труба («холодная»); 20 — подвесные трубы пароперегревателя и эко­номайзера (совпадают); 21 — экраны кон­вективной шахты; 22 — топочные экраны.

Тую или полуоткрытую компо­новку оборудования, каркас воспринимает еще ветровую, а часто и сейсмическую на­грузку.

На рис. 21.2 показана схема не­совмещенного со зданием каркаса прямоточного котла (П-57, D= 1650 т/ч) при Т-образной компо­новке. Каркас состоит из несущих вертикальных колонн, горизонталь­ных балок и опорных ферм, хребто­вых балок, потолочного перекрытия, связей и стоек. Все соединения эле­ментов каркаса электросварные.

Число несущих колонн зависит от мощности агрегата. Обычно ко­лонны устанавливают только по уг­лам топочной камеры и конвектив­ного газохода. В агрегатах большой паропроизводительности с сильно развитыми поперечными размерами между угловыми устанавливают еще дополнительные колонны. Все колон­ны по высоте обвязаны поперечными балками или фермами. Они увеличи­вают устойчивость каркаса, предот­вращают продольный изгиб колонн, служат для опоры барабана в бара­банном котле, подвески поверхностей нагрева и опорных конструкций для помостов обслу­живания и передают весовую нагрузку от последних на колонны. Вспомогательные стойки и горизонтальные балки имеют меньшее сечение и служат для придания каркасу большей жесткости и крепления топочных эк­ранов, коллекторов, коробов горячего воздуха и пр.

Колонны каркаса передают на фундамент весьма большую сосредоточенную нагрузку. Для уменьшения удельного давления на фундамент нижнюю часть колонн заканчивают опорными башмаками. Расход металла на каркас зависит от мощности агрегата и составляет 0,8—1,2 кг на 1 кг часовой паропроизводительности. Несущие колонны и балки необогреваемы. Этим облег­чаются условия работы металла и предупреждаются большие термические напряжения. Для изготовления каркасов применяют углеродистую сталь, главным обра­зом Ст. 3. В ограниченных количествах для изготовления вспомогательных нерассчитываемых элементов исполь­зуют также Ст. 0.

Применение газоплотных сварных экранов (см. § 17.3) и облегченной обмуровки позволило резко (до.

ЗО—50%) уменьшить массу кома. В этих условиях каркас здания способен без особых усилений восприни­мать нагрузку от подвески к нему облегченного котла. Барабан и все поверхности нагрева топки и конвектив­ной шахты вместе с изоляцией, обшивкой и другими элементами подвешивают к мощным перекрытиям зда­ния со свободным расширением вниз. При этом каркас котла служит лишь для обеспечения жесткости конструк­ции агрегата и его подвески к зданию. В таких кон­струкциях каркас обеспечивает жесткость сварных экранных панелей, воспринимает давление газового трак­та (в котлах с наддувом), служит опорой для помостов и лестниц. Пример одного из вариантов совмещенного со зданием каркаса показан на рнс. 21.3. Подвеска кот­ла осуществляется только к хребтовым балкам главного здания, без связи с его стенами, что исключает передачу деформаций здания на конструкции котла. Последний через межхребтовые балки монтируется на большом чис­ле подвесок, выбираемых в соответствии с размещением блоков поверхностей нагрева и поясов жесткости. По­верхности нагрева связаны с каркасом, и для предот­вращения температурных напряжений их температурные перемещения должны быть одинаковыми. Это обеспечи­вается с помощью «горячих» подвесок, выполненных из труб, по которым движется рабочая среда с температу­рой, равной или близкой к температуре среды в соответ­ствующих поверхностях нагрева. В котле с наддувом давление в газовом тракте воспринимается горизонталь­ными балками, установленными с шагом 2,5—3,0 м на всех стенах топки, конвективных и соединительных го­ризонтальных газоходов. Эти балки обеспечивают жест­кость стен котла.

Подвесные конструкции позволяют упраз­днить фундамент котла, освободить место под ним для размещения вспомогательного обору­дования, значительно экономить металл, рас­ходуемый на каркас, ускорить строительные работы.

В холодном состоянии котел и его элемен­ты имеют определенные габариты и занимают определенное пространственное положение, отвечающее температуре окружающего возду­ха. В рабочем состоянии габаритные характе­ристики и их местоположение в пространст­венной системе существенно изменяются. Пе­ремещения определяются температурой ме­талла в рабочем состоянии и длиной элемента от неподвижного места крепления. При вели­чине температурного коэффициента удлине­ния металла 0,012-10.

3 м/К перемещения мо­гут достигать 300 мм и более.

На рис. 21.4 показаны тепловые расширения ряда элементов на примере подвесного котла ТГМП-204. Все отметки обозначены в холодном состоянии. Перемеще­ния подсчитаны по температуре металла в эксплуата­ции. Вертикальные перемещения обозначены через Я, горизонтальные /. Соответствующие цифровые индексы для каждого элемента одинаковы. В приведенном при­мере горизонтальные перемещения обозначены только для общего короба топочной камеры Лэ и коллекторов регулирующей ступени промежуточного пароперегревате­ля /20 и /2і.

Для предотвращения возникновения дополнительных напряжений, вызываемых тепловыми деформациями, кон­струкция котла должна предусматривать свободу тепло­вых расширений. Паровой котел связан с внешним обо­рудованием, обеспечивающим его работу: пылепригото — вительной установкой, питательными трубопроводами. Он связан с турбиной паропроводами. Все эти трубо.

Рис. 21.4. Схема температурных расширений Я, мм, I, мм элементов котла ТГМП-204 ( = 2650 т/ч). Коллекторы подового экрана n,=290; коллекторы экранов в ме­стах разъемов #2=208, #3=130; нижние коллекторы экрана по­воротного газохода Я4= 70; верхние коллекторы экранов Я5=33; нижние коллекторы экранов конвективной шахты Я6=200; кол­лекторы конвективных пароперегревателей СКД Я7=29; кол­лекторы экономайзера Я8—145, Я8= 187; горелкн Ящ—230, Яц = =245, Я,2=260; стояки подвесной системы поворотного газохода Я]3=138; стояки топочных экранов Я„—248, Яіб—224, Яи=162, Я,7=103; опорные столики на «горячих» подвесках Я)8=247; общий короб топочной камеры Я,,=322; /ш=62; коллекторы ре­гулирующей поверхности промпароперегревателя Я»-119; I’m—8; I 20=105, Я21 = 142, l1 = 4; г 2, = 57.

Проводы обеспечивают свободу расширения котла обыч­но за счет их самокомпенсации. Исключение составляют пылеприготовительные установки с мельничными венти­ляторами, в которых нет пылепроводов достаточной про­тяженности, и мельницы непосредственно присоединены к горелкам. В этих условиях амбразуры горелок свобод­но перемещаются относительно плоскости неподвижных горелок, а зазоры между ними уплотняются (рис. 21.5.

«Теплый ящик». В мощных паровых котлах через потолок наружу проходит огромное количество труб и подвесок поверхностей нагрева. Обеспечить достаточную плотность прохода через потолок всех элементов в газо — ллотных котлах затруднительно. Поэтому потолок кот­лов покрывают герметичной стальной оболочкой, обра­зующей с ним «теплый ящик», заполняемый горячим воздухом от воздухоподогревателя. Давление воздуха в «теплом ящике» несколько выше давления продуктов сгорания в верхней части топки. Этим предотвращается проникновение через потолок продуктов сгорания на­ружу, но несколько увеличивается присос воздуха.

Количество проходов через «теплый ящик» наружу во много раз меньше, чем через потолок котла, — это главным образом внешние коммуникации и подвески коллекторов поверхностей нагрева. Перечисленные эле­менты конструкции выводятся через сильфоны.

При останове котла расхолаживание топочной каме­ры и газоходов для осмотра и ремонтных работ дости­гается через 5—6 ч. Достаточное естественное остывание «теплого ящика» для указанных целей наступает только через 20—30 ч. Для ускорения расхолаживания «теплый ящик» продувают холодным воздухом.

Обмуровочные ограждения. Обмуровочные ограж­дения являются важным элементом парового котла, тре­бующим большой затраты материалов и труда для их выполнения. Они в значительной мере оказывают влия­ние на режим работы топки и конвективных газоходов. В мощных котлах масса обмуровки столь значительна, что оказывает существенное влияние на конструкцию каркаса и фундамента.

В негазоплотных котлах обмуровка представляет собой сплошные наружные стены, выполненные из кера­мических материалов, отделяющих газовый тракт котла от окружающей среды. Она подвергается воздействию раскаленных топочных продуктов сгорания, в потоке ко­торых содержатся зола, расплавленный шлак и недого- ревшие частицы топлива, изменению давления в топке (при обрыве факела и повторном зажигании топлива), переменным температурным напряжением, возникающим при пуске и останове котла, а также при колебаниях нагрузки, нагрузкам от температурных перемещений элементов котла, воздействию статических нагрузок от вышерасположенных конструкций и др. Наиболее опас­ны температурные напряжения, возникающие при пусках и остановах из-за неравномерности прогрева элементов котла, в результате чего в обмуровке возникают сжи­мающие, растягивающие и срезывающие усилия.

1 — стенка топочной камеры; 2— фланец амбразуры; 3— уплот­нение пакетником; 4 — горелка.

Учесть воздействие всех факторов на обмуровку при ее расчете и конструировании невозможно. Поэтому по­вышения надежности обмуровки достигают выбором материалов, способных работать в указанных тяжелых условиях, и разработкой конструкций, позволяющих уменьшить воздействие этих условий (составная кон­струкция обмуровки, температурные швы, компенсаторы и др.). Масса 1 м3 современной легкой обмуровки со­ставляет около 850 кг. Масса обмуровки, отнесенная к 1 кг часовой паропроизводительности котла, состав­ляет 0,4—0,5 кг и более. Всего на обмуровку котла большой мощности расходуют более 2 тыс. т керамиче­ских материалов. Обмуровка должна быть огнеупорной, механически прочной, высокоплотной, обладать хороши­ми теплоизоляционными свойствами, хорошо сопротив­ляться температурным напряжениям и воздействию золы и расплавленных шлаков. Конструкция обмуровки тесно.

Связана с трубной системой поверхности нагрева топоч­ной камеры и конвективных газоходов.

В современных энергетических котлах применяют обмуровку двух типов: натрубную, которую крепят не­посредственно к экранным ограждениям топки и газо­ходов и передают на них нагрузку от обмуровки, и на — каркасную щитовую, которую крепят к каркасу котла. Щитовую обмуровку изготовляют в виде блоков в за­водских условиях и устанавливают одновременно с мон­тажом котла. Обмуровка выполняется многослойной: ближе к газовому тракту — огнеупорный слой с предель­ной рабочей температурой 1500—1800°С, далее два — три слоя теплоизоляционного материала в зоне темпера­туры 500—900°С. Наружную поверхность обмуровки по­крывают уплотняющей газонепроницаемой штукатуркой (допустимая рабочая температура 100—200°С) или ме­таллической обшивкой. При мембранном исполнении экранов газоплотных котлов (см. § 17.3) достаточна легкая натрубная изоляция.

В ряде конструкций применяют комбинированную обмуровку: накаркасную щитовую в области призмати­ческой части топки и натрубную для холодной воронки или наклонного пода. При расширении экранных бло­ков, подвешенных к потолочным балкам каркаса, на­трубная обмуровка перемещается вниз вместе с труба­ми. Во избежание присоса воздуха в месте сочленения обеих частей обмуровки по периметру топки образуют температурный шов (горизонтальная плоскость /—/ на рис. 21.6,а). Для ограждения конвективных газоходов обычно применяют накаркасную обмуровку. При натруб — ной обмуровке топочной камеры по периметру горизон­тального газохода предусматривают температурный шов в вертикальной плоскости (II—II на рис. 21.6,6), соеди­няющий шахты топочной камеры и конвективного газо­хода. В ряде конструкций натрубную обмуровку рас­пространяют и на часть конвективной шахты с располо­жением температурного шва III—III по периметру вер­тикального газохода (рис. 21,6,в). Чем большую часть поверхности котла охватывает натрубная обмуровка, тем при меньшей температуре работает температурный шов и тем проще и надежнее его конструкция.

Тепловая изоляция. Барабан и коллекторы, паро­проводы перегретого пара, питательные трубопроводы, трубопроводы непрерывной продувки, газовоздухопрово­ды н т. д. находятся вне обмуровки и располагаются вокруг агрегата, над потолком или вдоль его стен. Пе­речисленные элементы оборудования имеют температуру 200—600°С, и их покрывают тепловой изоляцией для защиты персонала от ожогов и уменьшения потери теп­лоты в окружающую среду. Допустимая по санитарным условиям температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 55°С. Высококачественная тепло­вая изоляция позволяет уменьшить тепловые потери по сравнению с неизолированной поверхностью на 95—97%, что обеспечивает также улучшение санитарно-гигиениче­ских условий труда. Изоляция барабана, коллекторов, трубопроводов и арматуры, кроме того, улучшает усло­вия работы металла этих элементов, так как уменьшает­ся температурный перепад по толщине металла, а следо­вательно, снижаются и температурные напряжения. На­ружной поверхности изоляции придают гладкую и меха­нически прочную поверхность оклейкой ее хлопчатобу­мажной тканью с последующим окрашиванием либо по­крывают металлическим кожухом и также окрашивают. Окраска позволяет различать по цвету разные потоки.

About admin

Читайте так же

Выбор качественной кухни при ремонте

Если вы считаете, что ваша квартира перестала быть уютной, то эту проблему можно решить с …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *