Каркас котла
Каркас котла - это металлическая конструкция, которая воспринимает массы барабана, поверхностей нагрева, обмуровки, лестниц и площадок, а также вспомогательных элементов установки и передает их на фундамент. Котлы низкого давления и малой производительности устанавливают на раму, закрепленную непосредственно на фундаменте, или на кирпичную обмуровку. В последнем случае основным назначением каркаса является придание обмуровке котла большей устойчивости и прочности.
Современный каркас котла является сложной металлической конструкцией, и на его изготовление затрачивается большое количество металла. В котлах высокого давления масса каркаса составляет 20-25 % всей массы металла котла или 0,8-1,2 т на тонну его часовой произво дительности. Каркас котла представляет собой рамную конструкцию, выполненную из стандартных металлических профилей, изготовленных из малоуглеродистой стали марки 3, и состоит из ряда основных и вспомогательных колонн и соединяющих их горизонтальных балок, воспринимающих нагрузку от барабанов, трубной системы поверхностей нагрева, а также горизонтальных и диагональных балок, служащих для придания прочности и жесткости системе каркаса.
На рис. 23.1 показана схема каркаса барабанного котла высокого давления. Колонны выполняют обычно из двух стальных швеллеров или двутавровых балок, жестко соединенных между собой накладками из листовой стали; колонны передают на фундамент значительные сосредоточенные нагрузки - сотни тонн. Во избежание чрезмерных удельных давлений на фундамент нижняя часть колонны снабжается башмаками, имеющими большее поперечное сечение, чем колонна. Они выполнены из листовой стали и угольников. Опорную плоскость башмаков рассчитывают на допускаемое для материала фундамента напряжение сжатия и закрепляют в фундаменте болтами или заделывают в нем. Основные горизонтальные балки приваривают к колоннам, образуя рамную систему. Несущие и распорные горизонтальные балки выполняют из стальных швеллеров, двутавров или угольников.
Когда сортамент прокатных профилей не обеспечивает необходимой прочности колонн и балок, их делают в виде сварной конструкции, составленной из ряда профилей и листовой стали. Частью каркаса являются помосты, необходимые для обслуживания котла, которые работают как горизонтальные фермы и увеличивают жесткость каркаса. Помосты выполняют из рам прокатных профилей и приваренных к ним листов рифленой стали. Лестницы между помостами выполняют из стальных полос, между которыми приварены ступени. Угол наклона лестниц не должен превышать 50° к горизонту, а их ширина должна быть не менее 600 мм.
Каркас котла рассчитывают как рамную конструкцию, работающую под статической нагрузкой от массы элементов котла и дополнительных термических напряжений, возникающих под влиянием неравномерного нагрева деталей каркаса и приваренных к ним конструкций. В целях предотвращения перегрева элементов каркаса его колонны, горизонтальные балки и фермы располагают обычно за пределами обмуровки. При установке котла вне здания должна учитываться и ветровая нагрузка на поверхности, ограничивающие котел, и передаваемая на каркас котла.
Барабаны котла, коллекторы экранов, пароперегревателей и экономайзеров при нагреве удлиняются, и для предупреждения возникновения в них и в элементах каркаса, на которых они закрепляются, больших температурных напряжений необходимо предусмотреть возможность свободного их расширения. С этой целью барабаны устанавливают на специальных подвижных опорах, закрепленных на горизонтальных балках каркаса, или подвешивают к этим балкам. Барабаны котлов средней и большой мощности обычно устанавливают на двух-трех подвижных опорах. Конструкция такой опоры показана на рис. 23.2. При большой длине барабана, когда при установке на двух опорах прогиб его больше 10 мм, барабан подвешивают к каркасу в нескольких статически наивыгоднейших точках. Коллекторы экранов, пароперегревателей и экономайзеров крепят к каркасу шарнирными подвесками, а при малой их длине свободно опирают на скользящие опоры, закрепленные на каркасе.
