Обмуровка и гарнитура котла

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 θ_т продуктов сгорания в газоходах значительно больше температуры воздуха в котельном помещении. Поэтому через обмуровку проходит тепловой поток q. Его величина зависит от теплоотдачи с обеих сторон обмуровки, ее теплопроводности и толщины δ_об. Обмуровка имеет различную температуру t_н.ст, снаружи и t_в.ст внутри газохода. Тепловой поток

где λ_об - коэффициент теплопроводности обмуровки, кВт/(м²*К); R = δ_об / λ_об - термическое сопротивление обмуровки.

Чем больше величина R, тем меньше тепловой поток (при неизменном значении δ_об) или тем тоньше (при q - const) толщина обмуровки, а следовательно, тем меньше ее масса. Чем выше температуры θ_т и t_в.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

где 1, 2, 3, ..., n - 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-кремнеземистые.

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 шамотобетонного слоя 1 (δ₁ = 60 мм), слоя диатомобетона 2 (δ₂ = 45 мм), а затем слоя совелита или вулканита 3 (δ₃ = 90 мм). Снаружи нанесен слой уплотнительной штукатурки или обмазки 4 (δ₄ = 15 мм). Первый и последний слои нанесены на металлическую сетку 5. Натрубная обмуровка 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 бетоноизоляционных армированных плит плоских 2 (рис, 85, б, в) ила профильных 1 (рис. 85, в, г) в виде щитовых блоков на рамной конструкции 9 с термоизоляцией 10. Снаружи щиты обшивают металлическим листом 8.

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 суг 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 t_н.ст, оценивают или рассчитывают температуру t_в.ст. Затем проверяют выполнение условия

где а_в - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху температурой t_в.

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 t_в и t_в.ст находят t_н.ст 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. Гарнитура котла включает 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.

Гарнитура котла включает 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.

Гарнитура котла включает взрывные клапаны, которые 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.