2.7. Воздухоподогреватели

По принципу действия воздухоподогреватели делятся на трубчатые и регенератив­ные (вращающиеся).

Преимуществами регенеративных воздухоподогревателей являются меньшие габа­риты и затраты металла, а также меньшее сопротивление по газам и воздуху. Однако стоимость их изготовления и монтажа значительно выше и они обладают пониженной герметичностью, что вызывает частичный присос воздуха в газовый тракт, увеличивая расход электроэнергии на дымососы и дутьевые вентиляторы.

2.7.1. Трубчатый воздухоподогреватель

Трубчатый воздухоподогреватель (рис. 32) состоит из отдельных элементов (кубов), в которых вертикальные прямые стальные трубы 51х1,5 или 40х1,5 мм, расположенные в шахматном порядке, приварены своими концами к горизонтальным трубным доскам. Внутри труб движутся дымовые газы, а между трубами в горизонтальном направлении проходит воздух. Обычно по ширине котлоагрегата устанавливают несколько колонок воздухоподогревателя, а по вертикали – по нескольку кубов. Из одного куба в другой воз­дух переходит по перепускным коробам. Для компенсации теплового расширения возду­хоподогревателя устанавливают наружный линзовый компенсатор, привариваемый внизу к верхнему кубу, а вверху – к обшивочной раме. В воздухоподогревателях высотой более 3 м устанавливают дополнительно боковые компенсаторы между верхними трубными досками и наружными стенами конвективной шахты.

2.7.2. Регенеративный воздухоподогреватель

На современных котлоагрегатах устанавливается два или большее число аппаратов регенеративного воздухоподогревателя диаметром 6,8 или 9,8 м, включаемых параллель­но. Каждый аппарат регенеративного воздухоподогревателя (рис. 33) состоит из корпуса, цилиндрического ротора, медленно вращающегося вокруг вертикальной оси воздушных и газовых патрубков, подводящих и отводящих воздух и дымовые газы.

Находящиеся в роторе вертикальные стальные пластины при вращении ротора попе­ременно нагреваются проходящим между ними потоком дымовых газов, а затем в воз­душном потоке охлаждаются и отдают воздуху полученную ими ранее теплоту. Ротор со­стоит из большого числа клиновидных секций (рис. 33, б), содержащих вертикальные пла­стины, скрепленные рамкой.

Форма пластин (рис. 33, б) обеспечивает образование между ними щелей для прохо­да попеременно дымовых газов и воздуха.

Электродвигатель приводит во вращение ротор через редуктор и цевочное колесо, которое представляет собой расположенные по окружности ротора вертикальные валики (цевки). Такое цевочное зацепление, не являясь жестким, может надежно работать при наличии некоторых неточностей в изготовлении ротора.

Во избежание перетекания воздуха в дымовые газы аппарат имеет кольцевое пери­ферийное уплотнение, кольцевое внутреннее уплотнение вокруг вертикального вала и ра­диальные уплотнения между газовым и воздушным коробами. Все эти уплотнения уста­новлены как в верхней, так и в нижней частях ротора.

2.8. Каркасы

Каркасом котлоагрегата называют металлическую конструкцию, воспринимающую нагрузку от барабана, поверхностей нагрева, обмуровки, площадок и лестниц и других элементов котельного агрегата и передающую ее на фундамент или на строительные кон­струкции здания. Каркас современного котлоагрегата большой паропроизводительности (рис. 34) имеет сложную конструкцию и состоит из вертикальных колонн, соединяющих их горизонтальных ферм, балок и диагональных связей. Верх колонн соединяют опорная (хребтовая) балка и потолочное перекрытие. Почти все элементы каркаса: колонны, фер­мы, балки и связи – соединяют сваркой, что обеспечивает устойчивость и прочность кар­каса. Только балки, могущие при тепловом расширении или изгибе создавать значитель­ные дополнительные напряжения в колоннах, свободно опираются на каркас и прикреп­ляются болтами через овальные отверстия. При опирании каркаса на фундамент нижняя часть колонн имеет опорные башмаки, передающие нагрузку от котлоагрегата на фунда­мент.

Башмаки жестко прикрепляют к фундаменту и заливают бетоном. Колонны и балки каркаса не обогреваются дымовыми газами. Этим облегчаются условия работы металла и предупреждаются значительные тепловые напряжения. Разность темпе­ратур несущих элементов каркаса при закрытых компоновках котлоагрегатов все же дос­тигает 60 °С.

В ряде конструкций полые балки для опирания водяного экономайзера проходят че­рез конвективную шахту и обогреваются дымовыми газами. Эти балки охлаждаются про­дуваемым внутри воздухом, а их наружная поверхность покрывается тепловой изоляцией. К каркасу относятся также обшивочные щиты и рамы, на которые опираются обмуровка и отдельные поверхности нагрева. Основные колонны и балки изготовляются сварными из листовой стали, а более мелкие элементы каркаса – из швеллера и других профилей про­ката.

В котлоагрегатах с естественной циркуляцией большая часть нагрузки от барабана и экранов, висящих на верхних коллекторах, передается главным образом на верхнюю часть каркаса. В прямоточных котлоагрегатах значительная часть нагрузки от трубных панелей НРЧ, СРЧ и ВРЧ передается на среднюю и нижнюю части каркаса, что позволяет умень­шить сечение верхней части основных колонн. Нагрузка каркаса от элементов котлоагре-гата вызывает сжатие и изгиб колонн и основных балок.

Кроме того, в элементах каркаса возникают напряжения в результате неравномерных тепловых расширений этих элементов. Эти напряжения могут стать опасными только при повреждении обмуровки и перегреве несущих элементов каркаса.

Каркас может подвергаться действию горизонтальных нагрузок, стремящихся его опрокинуть. Горизонтальные нагрузки возникают от действия ветра при открытой и полу­открытой установке котлоагрегата и во время землетрясения. Возможность опрокидыва­ния предотвращается установкой диагональных связей между колоннами. Прогиб колонн предотвращают установкой горизонтальных промежуточных балок и ферм.

Площадки обслуживания, выполненные в виде горизонтальных рам и ферм, прива­ренных к каркасу, увеличивают прочность и жесткость каркаса. Размеры площадок и ле­стниц, угол наклона последних и другие особенности их конструкции устанавливаются правилами Госгортехнадзора.

К основному каркасу прикрепляют обшивочные рамы, а к ним – обмуровку и тру­бы радиационных поверхностей нагрева.

В последние годы получили распространение щитовые каркасы. При щитовом кар­касе на фундамент котлоагрегат устанавливается портал, имеющий высоту нижних отме­ток коллекторов поверхностей нагрева. На портал устанавливают вертикальные обшивоч­ные щиты, рамы которых выполнены из швеллеров или двутавров. К щитам прикрепляют поверхности нагрева и обмуровку. Следовательно, такие каркасы не имеют отдельных не-

сущих колонн. На нижний ярус щитов опирается верхний ярус, на щиты которого опира­ются горизонтальные потолочные балки. Щиты соединяются между собой на сварке. Кар­кас щитового типа применяется для прямоточных котлоагрегатов, у которых трубные па­нели радиационной части крепятся к соответствующим обшивочным щитам, а также для котлоагрегатов с естественной циркуляцией Барнаульского котельного завода производи­тельностью до 420 т/ч. Щитовые каркасы дают экономию металла в размере 5–7% и об­легчают монтажные работы.

Масса каркаса зависит от паропроизводительности котлоагрегата и составляет 0,8– 1,2 т на 1 т часовой паропроизводительности. Таким образом, масса каркаса котлоагрегата паропроизводительностью 420 т/ч составляет 400–500 т, а паропроизводительностью 1000 т/ч – 800–1000 т.

Применение газоплотных котлоагрегатов, в которых тяжелая обмуровка заменена тепловой изоляцией, позволило резко снизить общую массу котлоагрегата с обмуровкой. В этих условиях, несмотря на увеличение массы металлической части котлоагрегата, зда­ние котельной способно воспринимать нагрузку от подвески; к нему котлоагрегата.

Элементы газоплотных котлоагрегатов подвешивают к мощным хребтовым балкам, опирающимся на здание, обеспечивая свободное расширение вниз всех поверхностей на­грева. При этом каркас не воспринимает массы котлоагрегата, а служит лишь для обеспе­чения жесткости сварных экранных панелей, восприятия давления наддува и опирания помостов и лестниц. Подвеска котлоагрегата производится только к хребтовым балкам здания, причем со стенами котлоагрегат не связан, что исключает передачу деформаций здания на конструкцию котлоагрегата.