книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

У котлов с газоіілотпыми трубными панелями дымо­ сосы отсутствуют или являются резервными и работают только при возникновении неплотностей в котле.

Шиберы. Условия работы шиберов при их частичном прикрытии начали изучать лишь в последние годы. Тор­ мозящее действие шибера заключается в том, что Бпрохо-

Рис. 13-6. Уменьшение количества проходящего через воздухопровод воздуха при частичном закрытии шиберов различной конструкции (по опытам ВТИ—ТКЗ).

дящем через него воздушном потоке возникают завихре­ ния, вследствие чего увеличивается потеря напора воздуха, обтекающего шибер.

Но через многостворчатый шибер воздух или газы проходят плавно, изменяя лишь свое направление. Не­ большие завихрения возникают преимущественно у край­ них створок. Испытания отдельных конструкций показа­ ли, например, что при наклоне одностворчатого шибера

240

на 6Ö° от направления воздушного потока количество воздуха уменьшилось примерно в 3 раза, а в четырех­ створчатом шибере — только в 1,5 раза (рис. 13-6,а и б).

Промежуточную эффективность имеют многостворча­ тые шиберы с разделительными внутренними перегород­ ками (рис. ІЗ-б.в).

Параллельная работа вентиляторов. Рассмотрим кон­ кретный пример. Предположим, что из двух установлен­ ных у котла одинаковых дутьевых вентиляторов работа­ ет только один. Выдаваемый им воздух распределяется на обе половины котла. Полной нагрузке вентилятора соответствуют его производительность 100 000 м3/ч и на­ пор 300 мм вод. ст.

Второй вентилятор, работая без первого, мог бы дать такие же напор и производительность, но при парал­ лельной работе на один котел условия резко изме­ няются.

Можно представить себе, что каждый из двух работа­ ющих параллельно вентиляторов дает воздух только на одну половину общего числа горелок, правый вентиля­ тор— на правую, а левый — на левую половину. За каж ­ дым из вентиляторов почти по всему пути воздуха попе­ речные сечения будут вдвое меньше. Если бы каждый из вентиляторов давал через суженные в 2 раза сечения прежнее количество воздуха, равное 100 000 м3/ч, то со­ противление воздушного потока увеличилось бы пример­ но в 4 раза, т. е. составило бы около 1 200 мм вод. ст. Конечно, преодолеть такое сопротивление дутьевые вен­ тиляторы не могут.

Из этого примера можно сделать вывод, что при па­ раллельной работе производительность каждого вентиля­ тора уменьшается. Два одинаковых вентилятора не мо­ гут дать вдвое больше воздуха, чем каждый из них.

При испытании дымососной установки котла оказалось, что два дымососа, работая совместно, могли выдавать почти вдвое больше газов, чем один. В соответствии с изложенным выше это не могло

иметь места.

Оказалось, что при параллельной работе дымососы работали правильно. Но при остановке одного из них начиналась циркуляция дымовых газов, проходивших из короба перед дымовой трубой через неработавший ротор и неплотно закрывавшиеся шиберы (рис. 13-7). При этом из общего количества газов, проходивших через работаю­ щий дымосос, только часть отсасывалась из котла, другая часть газов бесполезно двигалась по круговому пути, показанному на схе­ ме стрелками. Уплотнение шиберов позволило увеличить нагрузку котла, при которой можно было пользоваться только одним дымо­ сосом.

Рис. 13-7. Схема рециркуляции дымовых газов через неработающий дымосос с неплотно закрытыми шиберами (количество газов услов­ но характеризуется толщиной стрелок, указывающих направление их движения).

При параллельной работе двух дымососов или двух дутьевых вентиляторов необходимо следить за тем, что­ бы все время была одинаковой их 'нагрузка, которую оп­ ределяют по показаниям амперметров электродвига­ телей.

Экономичность вентиляторов снижается при работе их с низкой нагрузкой, Поэтому при снижении нагрузки котла целесообразно останавливать по одному из двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов с тем, чтобы оставшиеся включенными машины работали с полной нагрузкой и, следовательно, с меньшим расходом элек­ троэнергии, чем при работе всех четырех машин.

Разрежение в топочной камере. В топке работающего котла можно наблюдать странное, на первый взгляд, яв­ ление. В нижней части топки сохраняется разрежение до 15 и даже 20 мм вод. ст. даже тогда, когда в самой верх­ ней ее части давление газов в точности равно атмосфер­ ному и через открытые вверху топки лючки нет ни вы­ бивания газов, ни подсоса внутрь наружного воздуха.

Чем ниже находится лючок в стене топочной камеры, тем сильнее засасывается через него наружный воздух. Может показаться, будто топочные газы движутся от зоны с большим разрежением в зону с меньшим разре­ жением.

242

Чтобы объяснить это кажущееся противоречие, нужно мысленно выделить два одинаковых газовых столба — один из объема наружного воздуха и второй из объема топочных газов (столбы А и Б на рис. 13-8). Давление вверху этих столбов почти одинаково и различается толь­ ко на 2 мм вод. ст. Внизу же давление различно, по­ скольку вес столба холодного воздуха в несколько раз превышает вес столба горячих газов. Поэтому внизу топки давление снаружи больше, чем внутри ее, и при открытии лючка видно, что низ топки находится под раз­ режением.

Глазомерный вывод о том, что газы в топке якобы движутся от большего разрежения к меньшему, неверен потому, что, измеряя разрежение или давление, мы срав­ ниваем его с давлением наружного воздуха. Абсолютное же давление газов в топке внизу больше, чем вверху.

У отдельных котлов газы выбивают наружу из верх­ ней части топки и при большом разрежении по тягоме­ ру. Обычно это объясняется тем, что разрежение опреде­ ляется по тягомеру, включенному ниже верхней зоны то­ почной камеры.

Дымовая труба. Столб находящихся в дымовой трубе нагретых газов Б легче, чем такой же по высоте столб наружного воздуха А. Оба газообразных столба соеди­ нены внизу газоходами котла (рис. 13-8). Более тяжелый наружный воздух стремится вытеснить газы из трубы и создает е с т е с т в е н н у ю тягу, содействующую работе дымососов.

Эта тяга тем больше, чем выше труба и чем больше разность между температурой поднимающихся в ней га-

Рис. 13-8. Упро­ щенная схема естественной тяги, создаваемой ды­ мовой трубой.

/ — дутьевой венти­

условиях нагрузка от экранной системы передается пре­ имущественно верхней части каркаса.

У прямоточных котлов трубные панели НРЧ, СРЧ и ВРЧ опираются на каркас раздельно, вследствие чего значительная часть нагрузки от их веса передается на среднюю и нижнюю части каркаса. Это позволяет об­ легчать конструкцию верхней части отдельных колонн

(рис. 14-1).

На рис. 14-2,а схематически в увеличенном виде по­ казано, как под действием нагрузки прогибаются верх­ няя балка и колонны каркаса котла с естественной цир-

а) 6) В) г)

Рис. 14-2. Схема прогиба элементов каркаса котла под действием

куляцией воды. Такой прогиб предотвращают установкой горизонтальных промежуточных балок и ферм.

Вторым видом нагрузки на каркас являются напря­ жения, возникающие при его собственном неравномер­ ном расширении от нагревания. Наибольшие перемеще­ ния происходят в верхней части котла (рис. 14-2,6), но могут стать опасными только в редких случаях при по­ вреждении обмуровки и чрезмерном нагреве несущих на­ грузку элементов каркаса. При обнаружении такого опа­ сного нагрева следует аварийно остановить котел.

Третьим видом нагрузки являются усилия опрокиды­ вания каркаса (рис. 14-2,в). Возможность опрокидыва­ ния предотвращается в современных котлах диагональ­ ными связями между колоннами.

246

Наибольшие опрокидывающие усилия возникают в каркасе котла во время землетрясения. В местности, где бывают землетрясения, должны устанавливаться кот­ лы с более прочным каркасом. Иногда жестко связыва­ ют каркасы рядом стоящих котлов.

Четвертым видом нагрузки, которой изредка подвер­ гается каркас, является кратковременное воздействие сил при взрыве в топке или газоходах. Такие взрывы, очень опасные для людей, возникали в редких случаях явного нарушения правил эксплуатации котла. На сопротивле­ ние взрывам ни каркас, ни обмуровка не могут быть рассчитаны, и их повреждение при взрыве может быть очень велико.

Котел ТП-10 производительностью 220 т/ч работал при нагрузке 170 т/ч на пыли карагандинского каменного угля при подсвечивании факела мазутом. После переключения подачи мазута от одного бака на другой вместе с ним стало подаваться большое количество воды, из-за чего вскоре произошел обрыв пылеугольного факела. Маши­ нист, не вентилируя топку, снова зажег мазут. Произошел сильный «хлопок» в топочной камере, чему не придали должного значения. Была включена подача угольной пыли, но при поступлении в топку большого количества воды факел вскоре снова погас. Вахтенные работники не стали выявлять причину плохого горения топлива и, в частности, не обратили внимания на характерный треск при горе­ нии смешанного с водой мазута. Без вентиляции топки была сделана еще одна попытка зажечь мазут, но тогда произошел сильный взрыв, после которого пришлось заменить отдельные детали каркаса и большую часть обмуровки топочной камеры.

Прочность и устойчивость каркаса значительно воз­ растают благодаря тому, что все диагональные связи и большинство горизонтальных балок жестко приварены к колоннам. Свободно опираются на каркас и прикреп­ лены к нему болтами, проходящими через удлиненные отверстия, лишь те балки, которые могут при тепловом расширении или изгибе создавать большие дополнитель­ ные напряжения в колоннах.

Жесткость каркаса увеличивается дополнительно бла­ годаря тому, что нижние концы колонн закреплены

вфундаменте котла и забетонированы.

Скаркасом котла жестко связаны помосты для его обслуживания и лестницы. Помосты приваривают к кар­ касу, и они увеличивают его жесткость. Размеры помо­ стов и лестниц, угол наклона последних и их другие конструктивные особенности регламентируются правила­

247

постамент, доходящий по высоте до поверхностей нагре­ ва, т. е. до пода топочной камеры и до газохода эконо­ майзера или воздухоподогревателя. На этот постамент устанавливают вертикальные обшивочные щиты с рамой из швеллера или двутавра большого профиля. К щитам прикрепляют поверхности нагрева и обмуровку. Верхние ряды обшивочных щитов опираются на щиты, располо­ женные под ними. На щиты верхнего ряда устанавлива­ ют горизонтальные потолочные балки.

Каркас этого типа целесообразен только для прямо­ точных котлов, где отдельные трубные панели радиаци­ онной части крепятся .к расположенным за ними обши­ вочным щитам, а не висят на потолочном перекрытии, как у котлов барабанного типа.

Обшивочные щиты приходится делать более прочны­ ми, чем в обычном каркасе. Поэтому отказ от примене­ ния колонн дает лишь сравнительно небольшую (около 5—7%) экономию металла. Но и это обеспечивает у од­ нокорпусных котлов сверхкритического давления ТПП-312 производительностью 1 000 т/ч экономию около 100 т стали на каждый котельный агрегат. Более зна­ чительным преимуществом щитового каркаса считают сокращение объема и стоимости работ по монтажу кот­ лов на электростанциях.

14-2. Обмуровка котлов

Конструкция обмуровки. Обмуровка стен, пода и по­ толка топочной камеры и газоходов препятствует пере­ даче тепла из котла окружающему воздуху.

У котлов большой производительности, не имеющих цельносварных трубных панелей, обмуровка состоит обычно из обращенного внутрь топки или газохода огне­

у большинства котлов представляет собой стальную об­ шивку, но применяют и газонепроницаемые уплотнитель­ ные обмазки. Обмуровка должна быть огнеупорной, ме­ ханически прочной, достаточно плотной, обладать высо­ кими теплоизоляционными свойствами и хорошо сопро­ тивляться воздействию золы и шлака.

Толщину отдельных слоев обмуровки выбирают та­ кой, чтобы расчетная температура обращенной к газам поверхности каждого слоя не превышала наибольшего

248

допустимого значения (для асбестового картона и вермИ'кулитовых плит 600 °С, совелитовых плит 450 °С и т. д .). Температура наружной поверхности обмуровки не долж­ на превышать температуру наружного воздуха более чем на 30 °С.

Обычно наибольшую толщину имеет не обмуровка топки, защищенная экранными трубами от интенсивного нагревания, а обмуровка не защищенных трубами стен газоходов, где расположены ширмы и конвективные трубные пакеты пароперегревателя.

В котлах старых типов огнеупорный слой обмуровки выложен вручную из шамотных кирпичей. В дальнейшем получила распространение щитовая обмуровка, у кото­ рой огнеупорной слой представляет собой комплект же­ лезобетонных щитов. Для их изготовления применяют шамотобетон и другие огнеупорные сорта бетона. С на­ ружной стороны к этим щитам присоединяют изоляци­ онные материалы. Обмуровку прикрепляют к рамам об­ шивочных щитов каркаса (рис. 14-3).

Между соседними бетонными щитами оставляют не­ большие зазоры для их свободного расширения при на­ гревании. В изоляционном слое зазоров не делают и теп­ ловое расширение происходит за счет уменьшения порис­ тости слоя.

По периметру шамотобенных щитов, где они соприка­ саются со стальной обшивкр.й, происходит повышенная

249