3.Каркас котла.

Каркас современного парового котла является пространственной металлической конструкцией, прдназначенной для опоры или подвески всех элементов агрегата. Каркас сконструирован в виде сложной рамы с жёсткими узлами и состоит из несущих колонн, опорных балок, ферм и большого колличества вспомогательных стоек и соединительных балок-ригелей (рис.3.3. и 3.4.).

Стержневая система каркаса с жёсткими узлами обеспечивает неизменяемость конструкции под нагрузкой. Для современных мощных котлов СКД больших размеров (каркас котлоагрегата к блоку 500 МВт имеет размеры: высота 60 м, в плане 36 х 24 м ) для усиления неизменяемости конструкции ставятся диагональные раскосы.

Все основные элементы каркаса современного котла во избежание воздействия на них горячих газов обязательно выносятся за обмуровку. Только балки, поддерживающие конвективные поверхности нагрева в хвостовой части агрегата, обычно проходят через газоход. Такие балки снаружи изролируются и охлаждаются продуваемым внутри их воздухом. В этом случае один конец балки крепится на скользящей опоре для обеспечения температурных удлинений.

Для изготовления каркасов применяют в основном сортовой прокат: Двутавры, швеллеры, уголки, а также листы и полосы. Прокат изготавливается из малоуглеродистой стали – Ст3, которая хорошо сваривается, что особо важно для создания сварных соединений каркаса. Например, для каркаса и обшивки барабанного котла ТП-100 паропроизводительностью 180 кг/с расходуется около 640 т металла. На больших энергетических котлах масса каркаса

0,8 – 1,2 тн.на 1 тн. часовой паропроизводительности.

Соединение колонн и балок каркаса производятся электросваркой автоматически или вручную. Допускаемые напряжения в этом случяе для стыковых сварных швов снижаются при растяжении на 20%, при сжатии на 10%. Для мощных котлоагрегов применяют совмещение каркаса котла с железобетонными конструкциями здания. В этом случае колонны агрегата объединяются с колоннами здания деаэраторной этажерки. Однако объединение каркаса котла с колоннами и балками здания усложняют монтаж и сборку агрегата.

Современные мощные котлы имеют Т-образную компановку.

Нагрузка на каркас.

Нагрузка на балки и колонны каркаса включают нагрузку от массы обмуровки, поверхностей нагрева, заполненных нагреваемой средой, барабанов, коллекторов, трубопроводов, арматуры, гарнитуры, площадок и лестниц с учётом нагрузки при нахождении на них обслуживающего персонала.

При определении итоговых нагрузок учитывается также и собственная масса металлической рамной конструкции. В агрегатах под наддувом возникает дополнительная горизонтальная нагрузка от давления газов на стенку, воспринимаемая соответствующими балкам. Кроме того, балки стен топочной камеры должны выдерживать усилия от хлопка газов не менее 1000 Па.

В сейсмических районах каркасы котлов воспринимают нагрузки, возникающие от действия инерционных сил , при горизонтальных колебаниях земной поверхности эти нагрузки зависят от силы землетрясениях и периода собственных колебаний всей загруженной металлической рамной конструкции.

Значительную нагрузку на каркас даёт обмуровка, толщина которой около 250 мм. Обмуровка выполняется дву,- трёхслойной из специальных плит. Если выделить из такой обмуровки условную плиту с размерами 1 х 1 и толщиной в 125 мм, т.е. в «полкирпича», то при выполнении её из шамота нагрузка составляет 2300Н, из диатомита – 750 Н. Вся нагрузка от обмуровки воспринимается специальными балками. Нагрузка от обмуровки создаёт изгибающие и крутящие усилия на эти балки.

Нагрузка от поверхностей нагрева определяется в зависимости от размеров поверхностей нагрева и толщины труб, коллекторов, трубопроводов. Барабаны создают большие сосредоточенные нагрузки на балки. Нагрузка усилия от хлопка газов.