КОТЕЛ Российский патент 1995 года по МПК F22B21/34 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных агрегатах.

Известен котел, содержащий корпус прямоугольного сечения с поясами жесткости, обрамляющий топочную камеру и конвективный газоход, разделенные общим охлаждающим экраном и снабженные передним, боковыми и задним экранами, подключенными к опускным стоякам, на которых установлен барабан, расположенный вдоль плоскости симметрии корпуса, и размещенные на стойках площадки обслуживания.

Недостатком известной конструкции котла является низкая компенсирующая способность от воздействия тепловых расширений и динамических нагрузок, возникающих при сейсмических толчках или воздействия ветровых нагрузок, что снижает надежность его работы.

Наиболее близким к предлагаемому является котел, в котором корпус котла посредством поясов жесткости и жестко соединенных с ними подвижных обойм закреплен на опускных стояках, выполняющих функции каркаса.

Эта конструкция позволяет компенсировать тепловые расширения и, в определенной степени, динамические нагрузки путем восприятия последних настенными экранами, что повышает надежность работы котла.

Целью изобретения является дальнейшее повышение надежности работы котла путем совместной работы при сейсмических или ветровых нагрузках корпуса котла и металлоконструкций площадок обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что котел, содержащий корпус прямоугольного сечения с поясами жесткости, обрамляющий топочную камеру и конвективный газоход, разделенные общим охлаждающим экраном и снабженные передним, боковыми и задним экранами, причем корпус посредством поясов жесткости и жестко соединенных с ними подвижных обойм закреплен на каркасе, выполненном в виде опускных стояков, на которых установлен барабан, расположенный вдоль плоскости симметрии корпуса, и размещенные на стойках площадки обслуживания, снабжен горизонтальными стержнями и балками жесткости, последние из которых установлены попарно на боковых экранах в зонах размещения поясов жесткости, причем каждая пара балок размещена в одной горизонтальной плоскости, пересекающей боковые экраны, а каждая балка одним концом скреплена с корпусом в зоне его угла, а другим шарнирно соединена с концом стержня, противоположный конец которого шарнирно соединен со стойкой площадки обслуживания. Котел может быть снабжен дополнительными балками жесткости, попарно установленными на переднем и заднем экранах, причем каждая дополнительная балка одним концом жестко соединена с корпусом в зоне его угла, и балкой жесткости бокового экрана. Котел может быть снабжен дистанционирующими гребенками, установленными на опускных стояках, причем стержни размещены в пазах гребенок.

Предлагаемая конструкция обеспечивает совместную работу металлоконструкций площадок обслуживания и корпуса котла по восприятию сейсмических и ветровых нагрузок, что повышает надежность работы последнего.

На фиг.1 показан котел, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 узел I на фиг.2 (вид снизу); на фиг.4 узел II на фиг.2; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 разрез В-В на фиг.3; на фиг.7 сечение Г-Г на фиг.4.

Котел содержит корпус прямоугольного сечения 1 с поясами 2 жесткости, обрамляющий топочную камеру 3 и конвективный газоход 4, разделенные общим охлаждающим экраном 5.

Топочная камера 3 и конвективный газоход 4 снабжены настенными мембранными экранами 6-9. Корпус 1 посредством поясов жесткости 2 и жестко соединенных с ними подвижных обойм 10 закреплен на каркасе, выполненном в виде опускных стояков 11, на которых установлен барабан 12, расположенный вдоль плоскости симметрии корпуса 1. Последний опирается на портал 13 с помощью опор 14, а стояки 11 с помощью опор 15 на фундамент.

Стояки 11 сообщены между собой по рабочей среде через трубы 16. Портал 13 соединен ригелями 17 с несущими металлоконструкциями 18 площадок обслуживания 19, расположенными вокруг корпуса котла 1. Балки 20 поясов жесткости 2 жестко скреплены под обоймами 10 с настенными экранами 7 и 9, прикреплены к ним шарнирно в углах корпуса и дистанционированы посредством гребенок 21. На боковых экранах 7 и 9 в зоне расположения балок 20 поясов жесткости 2 установлены посредством гребенок 22 попарно балки жесткости 23, жестко соединенные одним концом с корпусом 1 в его углах и с аналогичными балками жесткости 24 на переднем 6 и заднем 8 экранах, также жестко соединенными одним концом с корпусом 1 в его углах. Каждая пара балок жесткости 23 и 24 размещена горизонтальной плоскости, пересекающей экраны 6-9. К балкам жесткости 23 и 24 приварены по их контуру планки 25 с овальными отверстиями, ориентированными большой осью вдоль балок 23 и 24, через которые пропущены дистанционирующие штыри 26, приваренные к балкам жесткости 20. Каждая балка жесткости 23 другим концом шарнирно соединена горизонтальными стержнями 27 посредством спаренных проушин 28 и пальцев 29 со стойками 30 металлоконструкций 18. Между стержнями 27 и верхними проушинами 28, закрепленными на стойках 30, предусмотрен зазор, обеспечивающий вертикальное перемещение стержней 27 вместе с балками 23 при температурном расширении экранов 7 и 9.

Стержни 27 размещены в пазах гребенок 31, установленных на стояках 10.

Котел работает следующим образом.

Образующиеся в топочной камере 3 при сжигании топлива дымовые газы омывают настенные экраны 5-9 и, пройдя через конвективный газоход 4, отводятся из котла. В трубах экранов 5-9 образуется пароводяная смесь, которая поступает в барабан 12, где пар отделяется от воды и направляется к потребителю. Котловая вода из барабана 12 через опускные стояки 11 подается в экраны 5-9.

При разогреве котла происходит тепловое удлинение барабана 12 и перемещение стояков 11. Благодаря равенству тепловых перемещений стояков 11 и барабана 22 в местах присоединения к нему стояка 11 устраняется возникновение напряжений изгиба. Соединение стояков 11 в их нижней части трубами 16 предотвращает появления дополнительных напряжений в конструкциях котла от сил трения при перемещении опор 15 по фундаменту.

Относительное смещение обоймы 10 относительно стояка 12 по вертикали невелико, так как последний закреплен на фундаменте ниже корпуса 1 котла. Вертикальное же смещение узлов крепления стержней 27 с балками жесткости 23 относительно узлов их крепления к стойкам 30 значительно и обеспечивается зазором, предусмотренным между концом стержней 27 и верхними проушинами 28, закрепленными на стойках 30. При тепловом расширении настенных экранов 7 и 9 балки жесткости 20, жестко прикрепленные к ним в районе стояков 11 и к последним посредством обойм 10, проскальзывают относительно гребенок 21, установленных на экранах. Дополнительные балки 23 и 24 жестко прикреплены к экранам 6-9 в углах корпуса 1 и перемещаются относительно балок жесткости 20. При этом происходит перемещение дистанционирующих штырей 26 отверстиях планок 25 и увеличение расстояния между концами стержней 27, шарнирно соединенных с балками 23, и раскрытие угла между стержнями 27, которое возможно вследствие уменьшения расстояния между боковыми экранами 7 и 9 и стояками 11 при тепловом расширении переднего 6 и заднего 8 экранов. Длина стержней 27 и первоначальный угол наклона их к экранам 7 и 9 выбираются таким образом, чтобы исключить появление дополнительных напряжений в корпусе 1 котла при температурных расширениях.

В случае сейсмического толчка, например, в направлении, параллельном плоскости симметрии корпуса 1, происходит совместное смещение портала 13 и металлоконструкций 18, соединенных ригелями 17 между собой и стержнями 27 с корпусом 1. Динамическая нагрузка от барабана 12 котла передается через стояки 11 и обоймы 10 на балки жесткости 20 и на корпус 1 котла. Динамическая нагрузка в стержнях 27 с одной стороны воспринимается боковыми экранами 7 и 9 через пальцы 29, проушины 28, балки жесткости 20 и 23, прикрепленные к экранам гребенками 21 и 22, и передним 6 и задним 8 экранами, усиленными балками жесткости 20 и 24, а с другой стороны через пальцы 29, проушины 28 и стойки 30 передается на металлоконструкции 18 и далее на фундамент. Таким образом обеспечивается совместная работа корпуса 1 котла и металлоконструкций 18 по восприятию динамических нагрузок при сейсмическом толчке, что повышает надежность конструкции. Жесткое скрепление между собой балок жесткости 23 и 24 уменьшает деформативность поперечного сечения корпуса.

При поперечном сейсмическом толчке динамические нагрузки на корпус 1 и металлоконструкции 18 передаются аналогично.

Количество ярусов установки стержней 27 определяется расчетом и зависит от жесткости системы и распределения массовых нагрузок.

Предлагаемое решение применимо и при воздействии ветровых нагрузок при установке котла в открытой компановке.

Использование: теплоэнергетика, котлостроение. Сущность изобретения: корпус котла посредством поясов жесткости и жестко соединенных с ними подвижных обойм 10 закреплен на каркасе, выполненном в виде опускных стояков. В корпусе размещены топочная камера 3 и газоход 4, разделенные общим экраном 5 и снабженные передним, боковым и задним экранами 6 - 9. Балки 20 поясов жестко скреплены под обоймами 10 с настенными экранами 7 и 9 и прикреплены к ним шарнирно в углах корпуса. На боковых экранах 7 и 9 в зоне расположения балок 20 установлены попарно балки 23 жесткости, жестко соединенные одним концом с корпусом в зоне его углов и с аналогичными балками 24 жесткости на переднем экране 6 и заднем экране 8, также жестко соединенными с корпусом в зоне его углов. Каждая пара балок 23 и 24 размещена в одной горизонтальной плоскости, пересекающей боковые экраны. Каждая балка 23 другим своим концом шарнирно соединена с одним из концов горизонтального стержня 27, противоположный конец которого шарнирно соединен со стойкой площадки обслуживания. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. КОТЕЛ, содержащий корпус прямоугольного сечения с поясами жесткости, обрамляющий топочную камеру, и конвективный газоход, разделенные общим охлаждающим экраном и снабженные передним, боковыми и задним экранами, причем корпус посредством поясов жесткости и жестко соединенных с ними подвижных обойм закреплен на каркасе, выполненном в виде опускных стояков, на которых установлен барабан, расположенный вдоль плоскости симметрии корпуса, и размещенные на стойках площадки обслуживания, отличающийся тем, что он снабжен горизонтальными стержнями и балками жесткости, последние из которых установлены попарно на боковых экранах в зонах размещения поясов жесткости, причем каждая пара балок размещена в одной горизонтальной плоскости, пересекающей боковые экраны, а каждая балка одним концом скреплена с корпусом в зоне его угла, а другим шарнирно соединена с одним из концов стержня, противоположный конец которого шарнирно соединен со стойкой площадки обслуживания. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными балками жесткости, попарно установленными на переднем и заднем экранах, причем каждая дополнительная балка одним концом соединена с корпусом в зоне его угла и с балкой жесткости бокового экрана. 3. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен дистанционирующими гребенками, установленными на опускных стояках, причем стержни размещены в пазах гребенок.