Каркас котла

Одной из составных частей, элементом, входящим в состав любого котельного агрегата, каким бы он ни был и где бы ни использовался, является каркас. Поскольку котлы в наше время применяются повсеместно: в Москве, Санкт-Петербурге, Рязани, Самаре, Туле, Перми, Новосибирске, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Омске, Казани, Челябинске и других городах, считаем полезным рассмотреть эту часть котельной установки подробнее. Каркасом котельного агрегата называется пространственная металлическая конструкция, предназначенная для поддержания трубной системы и других деталей котла. Данная часть котла находится снаружи обмуровки и позволяет трубной системе свободно расширяться. Основные элементы каркаса выносятся из зоны обогрева за обмуровку, что обеспечивает одинаковую, притом низкую температуру их и, следовательно, сравнительно небольшое и равномерное удлинение деталей каркаса. Последнее особенно важно, так как неравномерное удлинение отдельных элементов жесткой строительной конструкции может привести к значительным температурным напряжениям. Наряду с этим при низкой температуре также облегчаются условия работы металла.

Конструктивно каркас может быть выполнен не связанным с металлическими или железобетонными конструкциями здания. В этом случае каркас котла имеет независимый опорный фундамент, на который передается вся нагрузка котла. Этот тип каркаса получил преимущественное распространение в отечественной практике. Обособленность конструкции каркаса не исключает частичного использования его для поддержания строительных конструкций, например крыши, что применяется в полуоткрытых котельных, расположенных в районах с высокой среднегодовой температурой. Основные детали каркаса могут также использоваться для поддержания отдельных элементов здания и в закрытых котельных.

В некоторых конструкциях котлов вся трубная система подвешивается к перекрытиям здания и свободно расширяется вниз. В этом случае каркас котла не является несущим, а представляет собой систему обвязочных балок, предназначенных для создания жесткости. Конвективные поверхности нагрева также подвешиваются, и лишь частично опираются на специальный каркас конвективной части котла. Подобные конструкции часто применяются в американских котлах большой мощности.

Каркасы первого типа (независимые от конструкций здания) представляют собой жесткую рамную конструкцию, состоящую из небольшого числа мощных стоек (колонн), обычно располагаемых по углам топочной камеры и конвективного газохода. На эти колонны передается вся нагрузка от поверхностей нагрева и других деталей котельного агрегата. Колонны по высоте обвязаны поперечными балками или фермами, придающими конструкции жесткость. Вверху колонны также связаны балками или фермами, которые воспринимают нагрузку от барабана котла, экранных труб и других поверхностей нагрева.

Поперечные балки предотвращают продольный изгиб колонн, нагруженных как сосредоточенной нагрузкой от веса деталей котла, так и равномерно распределенной нагрузкой от перепада давлений между топочной камерой и атмосферой (в конструкциях обмуровки, связанной с каркасом). В котлах с наддувом этот перепад может достигать 200—300 кГ/м³, что создает на стенки топки боковую распределенную нагрузку в несколько сотен тонн. Поэтому каркас котельной установки выполняется из жестко перевязанных основных колонн и балок и ряда поперечных и продольных связей, передающих нагрузку основным деталям каркаса. В мощных котлах расстояние между углами топочной камеры сильно возрастает и нередко достигает для фронтовой стенки 25 м. При таких пролетах для снижения сечения основных балок устанавливают дополнительные колонны, располагаемые между угловыми.

Каркас прямоточных котлов, кроме основных колонн, имеет стойки сравнительно небольшого сечения. К этим стойкам крепятся горизонтальные трубы радиационной части. Так как на каждой стенке, располагаются три вертикальные линии осей опор, то в дополнение к угловым стойкам требуется 12 промежуточных стоек, к которым крепятся опорные конструкции. Колонны-стойки выполняются меньшего сечения; они слабее сопротивляются продольному изгибу, а потому для увеличения жесткости часто выполняют усиленные поперечные связи в виде горизонтальных ферм.

В старых конструкциях котлов железобетонный фундамент поднимался до отметки обслуживания (около 8 м от пола зольного помещения). В современных конструкциях металлический каркас идет до пола зольного помещения, где он опирается на фундамент, лежащий в грунте. Это упрощает и ускоряет монтаж, так как снижается время, необходимое для выполнения бетонных работ.

Каркас котла изготавливают из сортового проката (двутавр, швеллер, уголки). Колонны каркаса обычно выполняют составными из двутавров или швеллеров большого сечения, соединенных приваренными накладками из листа, а для мощных котельных установок их делают в виде вертикальных решетчатых ферм, сваренных из стандартного проката и листа. Нижняя часть колонн оканчивается плитой, которая закрепляется на фундаменте опорными болтами. Размер опорной плиты выбирается из условия допустимого напряжения сжатия материала фундамента.

Балки большей частью изготовляются из сортового проката. При больших пролетах и нагрузках их выполняют с нестандартным профилем из толстых сваренных листов. В мощных котлах часто применяют горизонтальные фермы, воспринимающие нагрузку от основных деталей котла. Сечение и профиль основных элементов каркаса выбираются на основе расчетов на прочность, разработанных для строительных рамных конструкций. Барабаны, коллекторы и трубная система котла крепятся к балкам, а последние передают нагрузку на колонны каркаса.

Наиболее сложным является крепление барабана котла ввиду его больших веса и длины. Применяют крепление двух типов: свободная опора на роликах и подвеска барабана на шарнирных тягах. В опорной конструкции барабан котла покоится на подушках, а те в свою очередь опираются на ролики. В некоторых конструкциях устанавливаются две группы роликов, оси которых расположены во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Ролики с разными направлениями осей разделены промежуточной плитой. Нижняя часть опоры жестко соединяется с каркасом котельной установки. Благодаря роликам барабан может перемещаться как в продольном, так и в поперечном направлениях. Необходимость свободы перемещения в поперечном направлении вытекает из связи барабана через трубную систему с другими барабанами или коллекторами котла. Шарнирная подвеска барабана также допускает перемещение барабана в двух направлениях.

Коллекторы конвективных поверхностей нагрева обычно опираются на каркас котельной установки через плиту, приваренную к телу коллектора. По длине коллектора устанавливаются две плиты, одна из которых жестко скрепляется с каркасом и является неподвижной, а другая свободно опирается на каркас, что позволяет коллектору перемещаться при термическом расширении. Распространенным является крепление коллекторов к каркасу котла на специальных подвесках. Такое крепление также допускает свободу термического расширения коллектора.

Трубопроводы в пределах котла обычно крепятся к каркасу или конструкции здания. Крепление трубопроводов выполняется двух типов: подвижное и неподвижное. Подвижное крепление выполняется в виде шарнирной тяги или пружинной опоры. Вес трубы передается на пружину через специальную тягу; в этих опорах пружина всегда работает на сжатие. Пружинная опора позволяет перемещаться трубопроводу во всех направлениях. В неподвижной опоре трубопровод через промежуточное тело крепится к каркасу котла. Лестницы и площадки устанавливаются в местах обслуживания люков, гляделок, обдувочных аппаратов и пр. Расстояние между площадками по высоте обычно превышает 2,5 м. Лестницы и площадки привариваются к каркасу котла. Все настилы выполняются из рифленого железа.

Источник: ООО «Вемиру»

E-mail: info@stroimrem.ru

URL: www.stroimrem.ru

Кусторез от магазина Nero.by.