10. Каркас і обмурівка котлоагрегату
10.1. Каркас котлів
Каркасом котла називають металеву конструкцію, яка сприймає маси барабана, поверхонь нагріву, обмурівки, а також допоміжних елементів установки і передає їх на фундамент. Котли низького тиску і малої продуктивності встановлюють на раму, закріплену безпосередньо на фундаменті, або на цегляну обмурівку. У останньому, випадку основним призначенням каркаса є надання обмурівці котла більшої стійкості і міцності.
Каркас сучасного котла є складною металічною конструкцією, і на його виготовлення витрачається велика кількість металу. У котлах високого тиску маса каркаса складає 20 – 25 % всієї маси металу котла або 0,8 – 1,2 т на тонну його годинної продуктивності. Каркас є рамною конструкцією, що виконана із стандартних металевих конструкцій, виготовлених з маловуглецевої сталі марки 3, і складається з ряду основних і допоміжних колон і та горизонтальних балок, сприймаючих навантаження від барабанів, трубної системи поверхонь нагріву, а також горизонтальних і діагональних балок, призначених для надання міцності і жорсткості системі каркаса.
На рис. 10.1 показана схема каркасу барабанного котла високого тиску. Колони виконують звичайно з двох сталевих швелерів або двотаврових балок, жорстко поєднаних між собою, накладками з листової сталі; колони передають на фундамент значні зосереджені навантаження — сотні тонн. Щоб уникнути надмірного питомого тиску на фундамент , нижня частина колони обладнується основами, що мають більший поперечний перетин, ніж колона. Вони виконані з листової сталі і косинців. Опорну площину «башмаків» розраховують на напруження стиснення, що допускається для матеріалу фундаменту, і закріплюють у фундаменті болтами. Основні горизонтальні балки приварюють до колон, утворюючи рамну систему. Основні несучі та опорні горизонтальні балки виконують із сталевих швелерів, двотаврів або косинців.
Коли сортамент прокатних профілів не забезпечує необхідної міцності колон і балок, їх роблять у вигляді зварної конструкції, складеної з ряду профілів і листової стали. Частиною каркаса є помости, необхідні для обслуговування котла, які працюють як горизонтальні ферми і збільшують жорсткість каркаса. Пoмости виконують з рам прокатних профілів і приварених до них листів рифленої сталі. Драбини між помостами виконують із сталевих полос, між якими приварені ступені. Кут нахилу драбин не повинен бути більше ніж 50° до горизонту, а їх ширина повинна бути не менше 600 мм.
Каркас розраховують як рамну конструкцію, що працює під статичним навантаженням від маси елементів котла і додаткових термічних напружень, виникаючих під впливом нерівномірного прогріву деталей каркаса і приварених до них конструкцій. Для запобігання перегріву елементів каркаса його колон, горизонтальні балки і ферми розташовують звичайно за межами обмурівки. При встановлення котла поза будівлею повинно бути враховано і вітрове навантаження на поверхні, що обмежують котел, і передаються на каркас.
Рис.10.1. Схема каркасу котла
1 – колони; 2 – несучі стельові балки; 3 – ферма; 4 – рігель; 5 – стійки.
Барабани котла, колектори екранів, пароперегрівників і економайзерів при нагріві видовжуються, і для запобігання виникнення в них та елементах каркасу, на яких вони закріплюються, великих температурних напружень необхідно передбачити можливість вільного їх розширення. З цією метою барабани встановлюють на спеціальних рухомих опорах, закріплених на горизонтальних балках каркасу, або підвішують до цих балок. Барабани котлів середньої і великої потужності звичайно встановлюють на двох–трьох рухомих опорах. Конструкція такої опори показана на рис. 10.2. При більшій довжині барабана, коли при установці на двох опорах прогинання його більше 10 мм, барабан підвішують до каркасу в декількох статично найвигідніших точках. Колектори екранів, пароперегрівників і економайзерів закріплюють до каркасу шарнірними підвісками, а при малій їх довжині вільно опирають на ковзаючи опори, закріплені на каркасі.
Рис. 10.2. Рухома опора барабану
1 – подушка; 2 – плита; 3 – обойма; 4 – поперечні ролики; 5 – подовжні ролики.