2.8.2. Обмуровка котлов

Конструкция обмуровки. Обмуровка - система огнеупорных и тепло­изоляционных ограждений топки и газоходов - предназначена для уменьше­ния тепловых потерь и обеспечения газовой плотности котла.

Современные конструкции обмуровки энергетических котлов разделяют на натрубные, накаркасные и газоплотные.

Натрубная обмуровка крепится непосредственно к трубам экранов, пе­ремещаясь при их температурных расширениях.

Накаркасная обмуровка крепится на каркасе котла и изготовляется в виде отдельных щитов, панелей, блоков не связанных с трубной системой.

Газомазутная обмуровка устанавливается на сварные плавниковые тру­бы или металлический лист, закрепленный снаружи экранных труб и выполня­ется из теплоизоляционного и защитного слоев.

Общими элементами обмуровки котлов являются стены топки, газохо­дов, потолочное перекрытие, амбразуры горелок, поды, ошипованные экраны, зажигательные пояса, летки, холодные воронки, своды, арки и др.

Стены топки и газоходов бывают вертикальные и наклонные. В зависи­мости от тепла котлов и их производительности стены выполняют из различ­ных материалов: огнеупорного, строительного, теплоизоляционного кирпича, огнеупорных, жаростойких и теплоизоляционных бетонов, температуроустой­чивой изоляции и др.

Потолочные перекрытия топки и газоходов по способу их крепления можно разделить на подвеске и опирающиеся непосредственно на трубы по­верхностей нагрева.

Многослойные перекрытия выполняют из жаростойкого и теплоизоля­ционного бетонов, огнеупорных изделий, температуроустойчивых теплоизо­ляционных плит и т.д.

Амбразуры в обмуровке служат для установки пылеугольных, газовых или мазутных горелок, люков, лазов, лючков и гляделок, необходимых для об­служивания топки. В зависимости от конструкции топок котлов амбразуры выполняют из фасонного шамотного кирпича или огнеупорного бетона.

Поды служат для сбора жидкого шлака. В зависимости от конструкции полок под может быть горизонтальным, наклонным или комбинированным. Под, как правило, выполняют из огнеупорных хромитовых набивных масс, шамотного кирпича или паростойкого бетона.

Ошипованные экраны служат для повышения устойчивости горения уг­ля в топке. Зажигательные пояса делают из карборундовой и хромитовой масс и помещают на стенах топок в районе горелок, набивая их на стальные шипы, приваренные к экранным трубам.

Летки устраивают для удаления жидкого шлака, скапливающегося на поде топки. Летки, как правило, выполняют из шамотного кирпича высшего класса Стены летки защищают от воздействия высоких температур расплавлен­ного шлака змеевиком из труб, через который прокачивается техническая во­да.

Холодные воронки расположены в нижней части топок и служат для удаления твердых частиц шлака.

Стены холодной воронки защищают шамотным кирпичом или слоем жаростойкого бетона.

В устаревших и некоторых промышленных конструкциях котлов, вы­пускаемых в настоящее время применены своды и арки.

Сводами перекрывают топки или газоходы. Своды выполняют из огне­упорного камня, паростойких блоков или монолитного бетона.

Арками перекрывают отдельные проемы в кладке кирпичных стен. Ар­ки выполняют из кирпича по предварительно установленной форме арки.

В обмуровке различают внутренний слой, подвергающийся действию высоких температур и газов, и наружный слой, обеспечивающий плотность и изоляцию топки.

Внутренний слой обмуровки, расположенный в топке с газоходах и омы­ваемый пламени или газами с температурой 900-1300 °С, должен быть огне­упорным, т.е. надежно противостоять длительному действию высоких температур газов, пламени и др. не разрушаясь и не теряя своих свойств. Для этого внутренний слой выполняют из материалов с высокой температурой плавле­ния.

Наружный слой, обеспечивающий хорошую изоляцию топки и газохо­дов от внешнего охлаждения, выполняют из материалов, плохо проводящих тепло.

Для уменьшения толщины и массы обмуровки применяют газоплотное экранирование стен топки.

Обмуровка работает в условиях непрерывного воздействия высоких тем­ператур газов, летучей золы, частиц несгоревшего топлива. Чем выше темпе­ратура в топке котла, тем интенсивнее идет процесс разрушения обмуровки.

Из-за значительной разности температур на внутренней и наружной по­верхностях обмуровки в ней возникают температурные расширения различной величины.

Это может привести к появлению в обмуровке трещин.

Чем больше неровностей на внутренней поверхности обмуровки и толще ее швы, тем интенсивнее она изнашивается.

Натрубная обмуровка. При различии давления газов и воздуха внутри и снаружи топки трубные панели (блоки) экранов подвергается деформации и вибрации.

Поэтому в котлах с натрубной обмуровки по всему периметру топки имеют горизонтальные пояса жесткости.

Натрубную обмуровку котлов большой производительности (рис. 56) выполняют либо из отдельных слоев жаростойкого и теплоизоляционного бе­тонов, наносимых на трубы смонтированных экранов, либо из готовых плит с огнеупорным и теплоизоляционными слоями, которые изготавливают на заво­дах или в мастерских монтажных участков. Кроме того, применяют комбини­рованную обмуровку, для чего огнеупорный слой в пластичном состоянии на­носят на трубы экрана, а теплоизоляционный слой выполняют из готовых изо­ляционных материалов.

Зоны применения натрубной обмуровки могут быть различны (рис. 57, а и б). Например в средней и нижней частях топки с холодной воронкой выпол­нена натрубная обмуровка, а в верхней части либо облегченная кирпичная, ли­бо легкая накаркасная.

Наиболее распространенной на отечественных котлах является обмуров­ка, при которой все топочные экраны подвешиваются на верхних коллекторах и свободно расширяются вместе с натрубной обмуровкой. На стыке двух раз­личных обмуровок выполняется температурный шов, разделяющий подвиж­ную обмуровку топочной камеры от неподвижной обмуровки газохода.

Одной из последних является конструкция натрубной обмуровки, пока­занная на

рис. 58.

В отличие от типовых натрубных набивных обмуровок новая конструк­ция состоит из отдельных шамотбетонных плит, установленных на экранах с помощью штырей.

Плиты 2 из шамотобетона размером 1 000 х 1 000мм, толщиной 50 мм собраны в блоки по 4 шт, которые соединены компенсаторами. Стыки между плитами уплотнены асбестовым шнуром 6.

На закрепленные таким образом плиты методом напыления нанесен слой изоляции 3 из асбестоперлитовой смеси на связке из жидкого стекла.

Сверху изоляционного слоя натянута металлическая сетка 4 и по ней уложена газонепроницаемая обмазка 5.

Теплоизоляционный слой полностью компенсирует тейповые расшире­ния облицовочных конструкций и исключает образование трещин, неизбеж­ных в традиционных конструкциях.

Накаркасная (щитовая) обмуровка.

В котлах с негерметичным экранированием применяют накаркасную обмуровку, состоящую из внутреннего огнеупорного и внешнего теплоизоля­ционного слоев.

Огнеупорный слой представляет собой шамотобетонный щит, армиро­ванный стальной сеткой. Щиты бывают различных геометрических форм и размеров.

За шамотобетонным (или диатомобетонным) слоем щита укладывают теплоизоляционный слой (совемитовые, перлитоцементные, вулкановые плит, минеральные маты). Снаружи обмуровки закрывают металлическими листами толщиной до 3 мм.

В отдельных случаях по изоляционному слою укладывают уплотнитель­ную штукатурку армированную стальной плетеной сеткой.

Кроме шамотобетона применяют, который имеет меньшую теплопро­водность, но менее паростоек, чем шамотобетон.

Иногда в огнеупорном слое используют оба материала (более тонкий слой диатомобетона устанавливают за слоем шамотобетона). Также щиты ус­танавливают в зоне наибольшего нагрева обмуровки для снижения температу­ры на наружной поверхности диатомобетонного слоя.

Наибольшую толщину имеет обмуровку первого по ходу дымовых газов газохода, не защищенного экранами.

Защита стен газоходов экранами (поверхностями нагрева) у различных котлов неодинакова, поэтому конструкции обмуровок различаются по массе и сортаменту применяемых обмуровочных материалов.

Газоплотная обмуровка. Этот вид обмуровки применяется по панелям газоплотных блоков котлов или газоплотному ограждению обычных экранов. Газоплотные ограждения выполняют из металлического листа (2—3 мм), кото­рый крепят непосредственно на трубы экранов.

Поверх листа устанавливают тепловую изоляцию.

При установке металлического листа по экранным трубам относитель­ный шаг s/d ~ 1,1. В этом случае температура стенки трубы и металлического листа практически одинакова (s - межосевое расстояние, шаг труб; d - диа­метр экранных труб).