2.4.1. Экраны котлоагрегатов с естественной циркуляцией

Экраны котлоагрегатов выполняются обычно из гладких труб, соединенных при по­мощи сварки. Кроме того, что экраны воспринимают теплоту из топки, они защищают обмуровку стен топки от разрушающего влияния высокой температуры и химического воздействия жидкого шлака. Температура обмуровки за трубами экранов в современных котлоагрегатах не превышает 500 °С, что позволяет облегчить обмуровку и увеличить срок ее службы. Трубы экранов современных котлоагрегатов высокого давления с есте­ственной циркуляцией имеют наружный диаметр 60 мм, котлоагрегатов среднего давле­ния – 83 мм, просвет между трубами – соответственно 4 и 19 мм.

Концы экранных труб привариваются к штуцерам горизонтальных коллекторов круглого сечения, изготовляемых из толстостенных труб (рис. 20), или непосредственно к коллектору.

Закрытые экраны (зажигательный пояс) выполняются путем нанесения огнеупорной шамотной или хромитовой массы на трубы, к которым приварены шипы (рис. 21). Эти эк­раны применяют в топках с жидким шлакоудалением при сжигании трудновоспламеняе-мых углей, а также для повышения температуры в топке при сжигании влажных углей и торфа.

Почти у всех котлоагрегатов большой паропроизводительности экраны подвешены к верхним коллекторам или барабану. При растопке экранные трубы от нагревания удлиня­ются, а при остановке - укорачиваются. При длине экранных труб 25 м тепловое расши­рение достигает 90 мм и более. Удлиняются также коллекторы экранов вдоль своих осей. Поэтому нижние коллекторы экранов должны иметь возможность свободного перемеще­ния вниз.

Каждую трубу или группу труб, соединенных планками, во избежание прогиба в сторону топки присоединяют в двух-трех местах по высоте к неподвижным конструкциям каркаса (рис. 22, а) либо к горизонтальным балкам 1 (рис. 22, б и 22, в), опоясывающим топочную камеру и перемещающимся вместе с трубами. Овальные прорези в полках швеллера дают возможность коллекторам свободно удлиняться (на рисунке показаны пунктиром).

2.4.2. Экраны (радиационная часть) прямоточных котлоагрегатов

В экранах прямоточных котлоагрегатов движение рабочей среды происходит под воздействием напора питательного насоса. Поэтому здесь не имеет такого значения, как в котлоагрегатах с естественной циркуляцией, величина сопротивления движению рабочей среды в трубах и допускаются более высокие ее скорости. Для изготовления экранов пря­моточных котлов обычно используют трубы с наружным диаметром 32, 38 и 42 мм. При­меняют как панели с прямыми вертикальными трубами, так многопетлевые панели. Ши­рокое распространение получили в современных прямоточных котлоагрегатах одноходо-вые и многоходовые трубные панели.

Многоходовые панели (рис. 23, а) имеют меньшее количество промежуточных кол­лекторов, меньшую массу и гидравлическое сопротивление, однако нарушения устойчи­вости движения рабочей среды в них возможны при меньших отклонениях от нормально­го режима работы котлоагрегата.

Из этих соображений в последних конструкциях котлоагрегатов сверхкритического давления нижняя радиационная часть (НРЧ), расположенная в зоне ядра факела, где сле­дует особенно опасаться неравномерного обогрева отдельных труб, выполнена из однохо-довых панелей (рис. 23, б). Верхние ярусы экранов (СРЧ, ВРЧ) имеют многоходовые па­нели (рис. 23).

Устойчивое движение рабочей среды в трубах радиационной части обеспечивается лишь при достаточно высокой ее скорости. Однако необходимая скорость рабочей среды должна быть обеспечена и при малых нагрузках котлоагрегата; тогда при полной его на­грузке скорость рабочей среды оказывается еще выше. По этой максимальной скорости

определяют гидравлическое сопротивление котлоагрегата, которое превышает 5 МПа (50 кгс/см²), и рассчитывают напор питательных насосов.

Надежной работы котлоагрегата при номинальной его паропроизводительности можно достигнуть при гораздо меньшей скорости рабочей среды. Для этого необходимо повышать скорость рабочей среды в наиболее теплонапряженных экранах в период рас­топки котлоагрегата и работы его с низкой нагрузкой путем организации принудительной многократной циркуляции воды дополнительными насосами. Такое усложнение схемы считают целесообразным и применяют в котлоагрегатах энергетических блоков большой мощности (300 МВт и выше). Во избежание возникновения дополнительных напряжений в трубах все экранные поверхности должны иметь возможность свободного перемещения при нагревании и охлаждении котлоагрегата.

В многопетлевых вертикальных трубных панелях укрепляется только верхняя часть, а нижняя свободно расширяется вниз.

В вертикальных одноходовых панелях равномерное тепловое расширение труб не может быть обеспечено укреплением только верхнего коллектора и свободным пере­мещением нижнего, так как неодинаковый нагрев отдельных труб вызывал бы различное тепловое удлинение и дополнительные напряжения в трубах. Поэтому в одноходовых па­нелях закрепляют как верхний, так и нижний коллекторы, а тепловое расширение труб компенсируется изгибами труб в районе нижнего коллектора панели 2 (рис. 23, б).

Крепление труб панелей к каркасу должно обеспечивать возможность их теплового расширения и не допускать их прогиба в сторону топки. В первых конструкциях котлоаг-регатов крепления устанавливались на каждой трубе (рис. 24, а). В последних котлоагре-гатах эта конструкция упрощена – трубы соединены приварными сухарями длиной около 50 мм в группы (около 10 труб); каждая группа труб имеет свое крепление (рис. 24, б и 24, в).