Обмуровка
Обмуровка парового и водогрейного котла служит для ограждения топочной камеры и газоходов от окружающей среды. Обмуровка паровых и водогрейных котлов работает при достаточно высоких температурах и резком их изменении, а также под химическим воздействием газов, золы и шлаков.
Конструкция обмуровки должна обеспечивать минимальные потери теплоты в окружающую среду, быть плотной, противостоять длительному воздействию высоких температур, химическому воздействию продуктов сгорания, золы и шлаков, быть механически прочной, легкой, простой, дешевой и доступной для ремонта, способствовать выполнению блочного монтажа парового или водогрейного котла.
Паровые и водогрейные котлы имеют довольно разнообразную по конструкции обмуровку. Однако независимо от конструкции агрегата и его мощности некоторые узлы и элементы являются общими. К ним относятся: стенки, арки, перекрытия, своды, амбразуры, поды, зажигательные пояса, места прохода труб через обмуровку и т. д.
Обмуровку котлов принято условно разделять на тяжелую, облегченную и легкую. Тяжелая обмуровка применялась в парогенераторах старых конструкции и в настоящее время еще применяется в парогенераторах малой мощности (например, парогенераторах ДКВР). В новых конструкциях парогенераторов и водогрейных котлов применяют облегченные и легкие обмуровки. Масса 1 м3 тяжелых обмуровок доходит до 1800 кг, а легких - не превышает 1000 кг.
Разрушение обмуровки прежде всего зависит от температуры, при которой она работает. С увеличением температуры интенсивность разрушения обмуровки возрастает. Чем больше неровностей на обмуровке, обращенной внутрь газохода, и чем толще ее швы, тем больше она изнашивается и истирается. Химическое воздействие шлаков приводит к размягчению, оплавлению н нарушению структуры обмуровки.
Вертикальные стены обмуровки топочной камеры и газоходов могут выполняться из различных материалов: огнеупорного, строительного и теплоизоляционного кирпича, огнеупорных, жароупорных и теплоизоляционных бетонов, температуроустойчивой изоляции и т. д. Обмуровка обычно состоит из двух слоев: внутреннего, обращенного к газоходу, и наружного. Внутренний слой называют футеровкой, а наружный - облицовочным слоем. Футеровка выполняется из огнеупорного материала, а облицовка из материала низкой теплопроводности.На рис. 9-3 покапана тяжелая обмуровка вертикальных стен. Она имеет общую толщину от полуторной до тройной длины кирпича (до 700 мм). Тяжелая обмуровка состоит из двух слоев: внутреннего, выполненного из огнеупорного кирпича, и наружного, из строительного кирпича. Для устойчивости футеровку и облицовку выполняют вперевязку по всей высоте стены.
Тяжелая обмуровка опирается на фундамент и имеет высоту не более 8-10 м. Существенное влияние па надежность работы обмуровки оказывает толщина швов между кирпичами. Толщина швов при выполнении кладки из огнеупорного кирпича не должна превышать 3 мм, а из красного кирпича - 5 мм. Для свободного расширения обмуровки (внутренней и наружной) всегда предусматривается устройство горизонтальных и вертикальных температурных швов с таким расчетом, чтобы колонны и каркас не препятствовали свободному расширению облицовочной кладки.
На рис. 9-4 показаны узлы облегченной обмуровки парогенератора ДЕ-16-14ГМ. Футеровка парогенератора выполнена с применением легковесного шамотного кирпича, огнеупорного бетона, огнеупорной хромомагпезитовой обмазки. В качестве изоляции применен диатомитовый кирпич и асбестовермикулитовые плиты. Снаружи обмуровка обшита металлическим листом.
На рис. 9-5 показана обмуровка экранов топочной камеры водогрейного котла KB-ГМ. Огнеупорная футеровка выполнена из шамотобетона, а изоляционный слой - из минераловатных матрацев, на которые нанесена магнезиальная обмазка. Шамотобетон наносится и а металлическую плетеную сетку, которая натягивается на штыри с резьбой на конце. Штыри привариваются к шайбам, которые приварены к экранным трубам.
Изоляционные матрацы изготовляются из минеральной ваты. Конструкция изоляционного матраца показана на рис. 9-6.
Минераловатный матрац изготовляют следующим образом. В ящик определенного размера сначала укладывают раскроенную сетку, затем лист крафтбумаги и набивают минеральную вату до плотности примерно 400 кг/м3. Края сетки подгибают, сверху накладывают еще одну сетку и прошивают матрац скобами. Шаг между скобами около 150 мм. Затяжка скоб должна производиться тщательно во избежание оседания минеральной ваты при эксплуатации. Матрацы прижимаются к шамотобетону квадратными шайбами, надеваемыми на штыри и затягиваемыми гайками. Уплотнительная обмазка наносится на матрацы.
На рис. 9-7 показана одна из конструкций легких обмуровок. Обмуровка выполняется из торкретной массы, закрепленной на металлической сетке. Изоляция осуществлена двумя слоями: слоем жаростойкой изоляции из диатомита и слоем из нескольких асбоцементных плит. Поверх плит на металлическую сетку наносится штукатурка, окрашенная масляной краской в два слоя. Сетка закрепляется на балках поясов жесткости каркаса и на штырях, приваренных к трубам. Обмуровка, показанная на рис. 9-5, называется натрубной. Для парогенераторов производительностью 50-75 т/ч применяют обмуровку, называемую накаркасной. Пример накаркасной обмуровки для вертикальных стен топочной камеры парогенератора производительностью 75 т/ч показан на рис. 9-7. Она состоит из слоя огнеупорного кирпича и изоляции, выполненной из диатомитового кирпича и совелитовых плит. Через каждые 2,5-3 м установлены разгрузочные кронштейны, на которые опирается обмуровка. Такая конструкция уменьшает напряжения от собственной массы обмуровки и обеспечивает возможность ремонта любого пояса. Крепление обмуровки производится стяжными крюками, которые с одной стороны зацепляются за трубу, приваренную к обшивке каркаса, а с другой свободно входят в пазы фасонного огнеупорного кирпича. Снаружи накаркасиая обмуровка обшита металлическим листом, что обеспечивает необходимую плотность.
При выполнении тяжелых обмуровок широко применяются арки и своды, предназначенные для перекрытия проемов, потолка топочной камеры или газохода.
На рис. 9-8 показана конструкция свода. В сводах под действием собственного веса и теплового расширения возникают распорные усилия. Своды выполняются нз специального клипового кирпича и опираются на пяты, выкладываемые из специальных фасонных камней. Иногда кладку свода выполняют по толщине отдельными кольцами. При этом нижний свод является основным, а верхний разгрузочным. В настоящее время широко применяются подвесные своды и перекрытия.
Благодаря отсутствию распирающих усилий подвесные своды могут выполняться из малопрочных материалов. Подвесные своды изготовляются нз специального фасонного кирпича, подвешиваемого к металлическим конструкциям каркаса при помощи балок, брусков и подвесок.
Важным узлом обмуровки паровых и водогрейных котлов является амбразура пневмомеханического забрасывателя и горелок.
На рис. 9-9 показана обмуровка предтопка и амбразуры забрасывателя водогрейного котла KB-ТС. Подвесной свод и амбразура выполнены из шамотных фасонных кирпичей 3, которые крепятся специальными болтами 2 к каркасу 1. Такая конструкция обмуровки обеспечивает правильную форму амбразуры и надежность крепления кирпичей. У газомазутных котлов KB-ГМ амбразуру горелки выполняют из пластической хромитовой массы, которую наносят на шипы.
Для повышения устойчивости работы пылеуголышх тонок при сжигании влажных углей боковые экраны в районе установки горелок закрывают слоем огнеупорного материала. В старых
конструкциях парогенераторов зажигательный пояс выполнялся из фасонного огнеупорного кирпича. В современных конструкциях к трубам в месте установки пояса привариваются шипы, на которые наносится карборундовая или хромитовая масса.
Плотность любого парового или водогрейного котла зависит от уплотнения обмуровки в местах прохождения экранных и других труб к коллекторам.
На рис. 9-10, а показано уплотнение обмуровки в месте прохода экранных труб. В этой конструкции со стороны топки установлен шамотобетопный фартук. Фартук укреплен на трубах и не препятствует их свободному перемещению, обеспечивая необходимую плотность. Расположенный снаружи коллектор изолирован и уплотнен металлической обшивкой.
На рис. 9-10, б показано уплотнение змеевиков водяного экономайзера в месте прохода труб сквозь обшивку. В этой конструкции коллектор защищен съемным кожухом, имеющим внутреннюю тепловую изоляцию. В кожух помещен весь коллектор, а места прохода труб через кожух уплотнены при помощи манжет нз асбестового полотна. Уплотнение также может быть достигнуто засыпкой короба, в который помещен коллектор, песком.
Надежность и долговечность обмуровки в значительной мере зависят от правильности размещения и качества температурных швов, предназначенных для компенсации температурных расширении обмуровки. Температурные швы могут быть вертикальными и горизонтальными. Они выполняются только в огнеупорном слое обмуровки: вертикальные швы обычно в углах, где сопрягаются стены обмуровки, горизонтальные - у разгрузочных кронштейнов. Если разгрузочные кронштейны отсутствуют, то кладку из огнеупорной обмуровки опирают на наружный слон огнеупорного кирпича. Для этого в наружный слой выпускается несколько рядов огнеупорного кирпича.
Уплотнение температурных швов производится шнуровым асбестом несколько большего диаметра, чем ширина шва. Поверхность асбестового шнура, обращенную к топке, промазывают жидким раствором огнеупорной глины или графитом.
Внешняя температура обмуровки не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 25-30 °С.