В прямоточных котлах топочные экраны располагаются вертикально и горизонтально (см. рис. 11.1). В зависимости от расположения трубы этих экранов получают различное количество теплоты как по высоте топочной камеры, так и по ее ширине и глубине.
В котлах с горизонтальным или слабонаклонным контуром парообразующие трубы непрерывно и неоднократно обходят весь периметр топочной камеры (рис. 17.8). Если какая-либо стенка обогревается сильнее остальных, то эта неоднородность по ширине или глубине топки (или что то же самое по трак-
Рис. 17.7. Секция (блок) двусветного экрана.
1—нижняя камера; 2 —трубы двусветного экрана; 3 — верхняя камера; 4 — окна; 5 — места сварки соседних труб.
ту рабочей среды) не сказывается, так как трубы ленты обходят все стенки, и эта неоднородность обогрева сохранится для всех параллельно включенных труб ленты.
В целях уменьшения массы трубной системы топочные экраны мощных котлов высокого
Рис. 17.8. Развертка топочных экранов котла Рамзина. / — входные коллекторы; 2 — выходные коллекторы.
|
|
Рис. 17.9. Влияние ширины ленты горизонтальной навивки на неравномерность обогрева. а —одноходовая навивка; б — двухходовая навивка.
давления изготавливают из труб небольшого внутреннего диаметра (25—40 мм). Уменьшение диаметра труб при сохранении массовой скорости потока требует увеличения числа параллельных труб. Оба обстоятельства: увеличение мощности котла и уменьшение диаметра труб — приводят к увеличению ширины ленты. Чем шире горизонтальная лента, тем больше влияние неравномерности обогрева по высоте топки параллельных труб, образующих эту ленту. Поэтому, желая сохранить малый диаметр труб, мощные котлы выполняют не с одним потоком рабочей среды — не с одной лентой, а с двумя (или даже с четырьмя) параллельными потоками — лентами. При этом ширина каждой ленты и неравномерность обогрева уменьшаются пропорционально числу параллельных потоков (рис. 17.9). Независимо от числа лент (потоков) каждая труба воспринимает один и тот же падающий тепловой поток. Ленты непрерывно и винтообразно навивают на все четыре стены топочной камеры, обеспечивая восходящее движение потока. Применяют различные схемы навивки. Обычно наклонные трубы ленты располагают на двух боковых стенах топки. Фронтовая и задняя стены имеют горизонтальные трубы (рис. 17.8). В иных конструкциях лента поднимается только на задней стене либо на всех четырех стенах. Угол наклона ленты зависит от ее ширины (числа и диаметра трубы) и ширины стен топочных экранов, на которых осуществляют подъем ленты, и обычно составляет. Число труб в ленте определяется мощностью котла и массовой скоростью в трубах, которая в зоне интенсивного обогрева принимается околоприи при более высоком давлении. Чрезмерная массовая скорость вызывает большие гидравлические сопротивления.
|
|
Во избежание прогиба горизонтальные трубы на прямолинейных участках кренят в трех точках: посередине неподвижно, а на угловых участках предусматривается свободное их расширение (рис. 17.10). При горизонтальной навивке упрощается конструкция сочленения топочных экранов, расположенных на смежных стенах топки, снимаются вопросы затененности угловых участков труб и улучшаются условия равномерности обогрева отдельных труб, так как ленты охватывают топку по всему периметру. Однако горизонтальная навивка затрудняет изготовление топочных экранов в виде блоков и увеличивает количество сварных стыков. Разновидностью горизонтальной навивки является расположение горизонтальных змеевиковых труб с подъемным движением среды в пределах части ширины экранов— система меандр (рис. 17.11). Такие системы менее чувствительны к неравномерностям обогрева, особенно при больших поперечных размерах топки, и применяются для негазоплотных экранов. Крепление труб здесь более сложное.
Вертикальные топочные экраны прямоточных котлов по внешнему виду напоминают топочные экраны контуров естественной циркуляции и также занимают все стены топочной камеры. В целях уменьшения неравномерности обогрева топочные экраны секционируют по ширине топки, а секции между собой соединяют последовательно, получая многоходовую систему (рис. 17.12). Появляются опускные трубы, в которых при перемешивании потока устраняется тепловая разверка, но конструкция экранов и условия их работы усложняются.
Для узких панелей неравномерность обогрева меньше. В мощных котлах узкие вертикальные панели с малой неоднородностью обогрева по ширине объединяют в параллельные блоки, соединяемые между собой последовательно (рис. 17.13).
Вертикальные экраны удобно выполнять в виде блоков, представляющих собой систему вертикальных труб, объединяемых на концах общими коллекторами. Крепление экранов и свобода их термических удлинений обеспечиваются различными методами (рис. 17.14). Обычно трубная система экрана подвешивается за верхний коллектор и свободно расширяется вниз (рис. 17.14,а). В котлах большой мощности топочные экраны обычно имеют разъем (см. рис. 22.4 и 22.5). В таких конструкциях (рис. 17.14.б) трубы верхней части экрана через коллектор также подвешиваются к каркасу. Трубы нижней части экрана у ската холодной воронки крепятся к каркасу. Обе части экрана расширяются в сторону разъема, зазор между которыми в холодном состоянии выбирается с расчетом их сближения до минимальной величиныв горячем (рабочем) состоянии. Золовые отложения в области разъема периодически удаляются обдувкой воздухом.
В целях уменьшения неравномерности обогрева но ширине вертикально расположенных панелей иногда срезают углы топки, получая восьмигранную в плане топочную камеру (рис. 17.15). Такая форма топочной камеры конструктивно недостаточно удобна, но хороша в отношении организации в ней вертикального вихря при тангенциальной компоновке угловых горелок.
Часто гидравлическую систему выполняют с вертикальными подъемно-опускными трубами вобразных и многоходовых панелях. В них зону с неодинаковым обогревом по высоте проходят все параллельные трубы, и потому они получают примерно одинаковое количество теплоты.