Каркасы паровых и водогрейных котлов

Прочность и устойчивость каркаса значительно возрастают благодаря тому, что все диагональные связи н большинство горизонтальных балок жестко приварены к колоннам. Свободно опираются на каркас лишь те балки, которые могут при тепловом расширении при изгибе создавать большие дополнительные напряжения в колоннах. Жесткость каркаса дополнительно увеличивается за счет забетонирования колонн в фундаменте котла. Для агрегатов, работающих в сейсмических областях, приходится предусматривать специальные раскрепляющие фермы и растяжки и связывать каркасы соседних котлов жесткими балками.

Каркас современного котла является сложной металлической конструкцией, и на его изготовление затрачивается большое количество металла. В существующих конструкциях агрегатов па- ропроизводительностью от 0,7 до 1100 кг/с масса каркаса составляет от 20 до 40 % массы всего агрегата.

Расход металла на каркас в зависимости от вида сжигаемого топлива, конструкции и компоновки парового котла колеблется от 0,14 до 0,6 кг металла на 1 кг/с его паропроизводительности. Колонны обычно выполнены из двух стальных швеллеров или двутавровых балок, жестко соединенных накладками из листовой стали; они передают на фундамент сосредоточенные нагрузки, составляющие для современных котлов 100 т и более.

Во избежание чрезмерных удельных давлений на фундамент колонны снабжены опорными башмаками, выполненными из листовой стали, и угольниками. Нижнюю плоскость башмаков рассчитывают на допускаемое для материала фундамента напряжение сжатия и закрепляют после выверки в фундаменте болтами или заделывают в фундамент для увеличения жесткости колонн (рис. 3.17). Опорную площадь фундамента определяют из условия допустимого давления на основание и зависящую от характера грунта. Фундамент котла обычно не связывают с фундаментом здания, чтобы каждый из них имел независимую осадку. Глубину закладки фундамента выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить его устойчивость и минимальную осадку.

Высота фундамента может быть различной. Для котлов горизонтальной ориентации фундамент чаще всего доводят до уровня земли, для котлов вертикальной ориентации— чаще всего до уровня второго этажа (площадка обслуживания). Выступающую из земли до второго этажа часть фундамента выполняют в виде рамной железобетонной конструкции. Основные горизонтальные балки жестко приваривают к колоннам, что образует вместе с ними единую рамную систему. Часть горизонтальных балок свободно опирается на колонны, и их положение фиксируется болтами. Несущие и обвязочные горизонтальные балки выполняют из стальных швеллеров, двутавров или угольников. Для современных котлов большой производительности основные несущие колонны и балки выполняют в виде сварной конструкции. составленной из ряда угольников и листовой стали.

Для удобного и безопасного обслуживания котлов на каркасе крепят постоянные площадки и лестницы с перилами высотой 1 м, со сплошной обшивкой перил в нижней части стальным листом высотой 100 м. Ширину свободного прохода площадок для обслуживания арматуры, контрольно-измерительных приборов и других работ принимают равной 800 мм. Лестницы должны иметь ширину не менее 600 мм, высоту между ступенями до 200 мм, ширину ступеней 80 мм. Площадки и лестницы изготовляют из листовой рифленой или полосовой стали с ячейкой размером 30X30 мм. Площадки состоят из металлических рам, опирающихся на каркас через укосины. Диаметр поручней принимают равным 18—20 мм.


Помосты (площадки), необходимые для обслуживания агрегата, работают как горизонтальные фермы, увеличивая жесткость каркаса. Они выполнены в виде рам, которые сварены из швеллеров с приваренными к ним листами рифленой стали. Угол наклона лестниц в соответствии с правилами техники безопасности не превышает 45°. Для уменьшения термических напряжений основные элементы каркаса вынесены из зоны обогрева за обмуровку, что облегчает работу металла, обеспечивая низкую температуру, а следовательно, небольшое и равномерное удлинение деталей отдельных элементов каркаса. На колонны каркаса передаются нагрузки не только от частей котельного агрегата, но и изгибающие и скручивающие усилия, возникающие от горизонтальных балок и ферм. Иногда балки, поддерживающие поверхности нагрева в хвостовой (конвективной) части котла, проходят непосредственно через газоход и омываются горячими газами. Такие балки принудительно охлаждают, пропуская через них воздух, а снаружи их покрывают тепловой изоляцией. Для обеспечения температурного режима один конец балки в таких случаях крепят на скользящей опоре.

Барабаны паровых котлов, коллекторы экранов, пароперегревателей и экономайзеров при нагреве удлиняются, поэтому для предупреждения возникновения больших температурных напряжений при расширении их устанавливают на специальные подвижные опоры (например, роликовые), закрепленные на горизонтальных балках, или подвешивают к балкам на стальных хомутах или шарнирных тягах. Каркасы изготовляют из малоуглеродистой стали (в основном из СтЗ) с учетом их монтажа блоками. Однако на монтажную площадку их поставляют обычно отдельными элементами, хотя наиболее выгодной и прогрессивной является поставка каркаса с завода в блочном исполнении. Это исключает большой объем работы по сборке блоков и улучшает качество монтажа, так как в условиях монтажной площадки добиваться высокой точности сборки труднее, чем на заводе. Качественный монтаж котла зависит от точности изготовления фундамента, несущего основную нагрузку от массы котла.

Монтаж каркаса можно разделить на два этапа: 1) подготовительные работы, включающие проверку правильности размеров собранных блоков и готовности фундамента, подготовку такелажной оснастки и механизмов и их установку в соответствии с проектом производства работ; 2) монтаж каркаса, включающий транспортирование блоков в зону действия грузоподъемного механизма, строповку блока и установку его в проектное положение, раскрепление блока, выверку его положения установку балок и ригелей, соединяющих блоки каркаса между собой, сварку узлов каркаса и установку элементов, монтируемых россыпью. При монтаже каркаса котла для предотвращения его повреждений нельзя допускать отступлений от проектных конструкций и чертежных размеров. При приемке из монтажа или капитального ремонта необходимо следить за нормальным состоянием и плотностью люков, гляделок, обмуровки, не допуская выхода газов из верхней части топочной камеры.

По материалам сайта: http://engineeringsystems.ru