RU2047043C1

RU2047043C1 - Boiler flue

Info

Publication number: RU2047043C1
Application number: SU5048103/06A
Authority: RU
Inventors: знов В.А. Гр; В.А. Грязнов; А.А. Костюченко; И.С. Литвинов; Ф.Т. Найденов; И.В. Горбатенко
Original assignee: Производственное Объединение "Белгородский Завод Энергетического Машиностроения"
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: thermal power engineering. SUBSTANCE: boiler flue formed by diaphragm panels 1-3 and attached to ceiling girders through hangers 10 has vertical rod 15 arranged between diaphragm panels that form flue ceiling, such as upper one rigidly fixed to ceiling girders and other one loosely joined for vertical displacement and provided with stop 17 attached, respectively, to flue ceiling. Mentioned rod 15 is fitted with bushing loosely mounted on it and is hinged through links to ceiling diaphragm panels of flue. EFFECT: provision for taking inertia forces during earthquakes, low displacement of ceiling relative to ceiling girders and, hence, reduced stress caused by this displacement at points of attachment of hangers to chambers and drum. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано, например, в котлах подвесной конструкции. The invention relates to a power system and can be used, for example, in boilers of an overhead construction.

Известен котел, газоход которого выполнен из мембранных панелей поверхностей нагрева, подвешенный к балкам каркаса котла. Барабан котла установлен на упомянутых балках каркаса. К ригелям каркаса котла на нескольких уровнях крепятся ограничители горизонтальных перемещений газохода, которые взаимодействуют с упорами, прикрепленными к поясам жесткости газохода, и тем самым повышают его сейсмоустойчивость [1]
Недостатком такой конструкции является значительный дополнительный расход металла на обеспечение упомянутой сейсмостойкости.A boiler is known, the gas duct of which is made of membrane panels of heating surfaces, suspended from the beams of the boiler frame. The boiler drum is mounted on said frame beams. Limiters of horizontal movements of the gas duct are attached to the crossbars of the boiler frame at several levels, which interact with the stops attached to the stiffness belts of the gas duct, and thereby increase its seismic stability [1]
The disadvantage of this design is a significant additional consumption of metal to ensure the mentioned earthquake resistance.

Наиболее близким к предлагаемому является котел, содержащий газоход, выполненный из мембранных панелей, внутри которого расположены опирающиеся на панели поверхности нагрева. Указанный газоход прикреплен короткими подвесками к потолочным балкам, на последних установлен барабан [2]
Недостатком такой конструкции является относительно низкая ее сейсмостойкость. При землетрясении под действием распределенной массы газохода и сосредоточенных масс поверхностей нагрева газоход раскачивается как физический маятник, причем наибольшие горизонтальные перемещения имеют место внизу газохода. Следствием этого являются возникновения разрушающих напряжений внизу в питательных трубопроводах, в зонах их крепления к камерам газохода, а также вверху газохода, в районе крепления подвесок к камерам и потолочным балкам, в пароотводящих трубопроводах и зонах их крепления к камерам и барабану.Closest to the proposed one is a boiler containing a gas duct made of membrane panels, inside of which there are heating surfaces resting on the panels. The specified flue is attached by short pendants to the ceiling beams, a drum is installed on the latter [2]
The disadvantage of this design is its relatively low seismic resistance. In an earthquake, under the influence of the distributed mass of the gas duct and the concentrated masses of the heating surfaces, the gas duct swings like a physical pendulum, with the greatest horizontal displacements taking place at the bottom of the gas duct. The consequence of this is the occurrence of destructive stresses at the bottom in the supply pipelines, in the areas of their fastening to the chimney chambers, as well as at the top of the chimney, in the region of the suspension brackets to the chambers and ceiling beams, in the steam discharge pipes and their fastening zones to the chambers and the drum.

В верхней части предлагаемого газохода котла, выполненного из мембранных панелей, часть из которых образует потолок газохода, прикрепленных к потолочным балкам на подвесках, между потолком газохода и потолочными балками размещен вертикальный стержень, одним концом, например верхним, жестко соединенный соответственно с потолочными балками, а другим подвижно с возможностью вертикального перемещения с упором, закрепленным на потолке газохода. При этом упомянутый стержень оснащен втулкой, подвижно размещенной на нем и шарнирно соединенной посредством тяг с мембранными панелями потолка газохода. In the upper part of the proposed gas duct of the boiler made of membrane panels, part of which forms the ceiling of the gas duct, attached to the ceiling beams on suspensions, a vertical rod is placed between the ceiling of the gas duct and the ceiling beams, with one end, for example, the upper, rigidly connected respectively to the ceiling beams, and others movably with the possibility of vertical movement with emphasis fixed on the ceiling of the duct. Moreover, the said rod is equipped with a sleeve movably placed on it and pivotally connected by means of rods to the membrane panels of the duct ceiling.

Наличие такой системы исключает большие отклонения газохода котла относительно потолка при землетрясении, снижает поперечные нагрузки на подвески и пароотводящие трубы, тем самым повышая надежность конструкции в целом. Шарнирное крепление тяг обеспечит беспрепятственное тепловое расширение потолка газохода котла тем, самым исключая тепловые напряжения. The presence of such a system eliminates large deviations of the boiler gas duct relative to the ceiling during an earthquake, reduces the lateral loads on the suspensions and steam pipes, thereby increasing the reliability of the structure as a whole. The hinged fastening of the rods will provide unhindered thermal expansion of the ceiling of the gas duct of the boiler, thereby eliminating thermal stresses.

На фиг.1 изображена верхняя часть котла, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2 (фрагмент потолочного экрана в зоне крепления к нему тяг). Figure 1 shows the upper part of the boiler, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 a section bB in figure 2 (a fragment of the ceiling screen in the area of attachment rods to it).

Газоход котла выполнен из передней 1 с фестонированием вверху, боковых 2 и задней 3 мембранных панелей, последняя из которых отогнута и образует потолок 4 газохода. Мембранные панели состоят из труб 5, соединенных между собой проставками 6, и вверху газохода соединены соответственно с передней 7, боковыми 8 и задней 9 камерами. В газоходе расположены поверхности нагрева, прикрепленные к мембранным панелям, внизу к камерам мембранных панелей крепятся подводящий газовый короб и питательные трубопроводы (не показаны). В нижней части газоход закреплен от горизонтальных перемещений одним из известных способов. Подвески 10 газохода крепятся с одной стороны к камерам 7 и 8 панелей и трубам 5 задней панели 3, с другой к балкам потолочного перекрытия 11. Камеры 7-9 пароотводящими трубами 12 соединены с барабаном котла 13, установленным посредством опор 14 на балках потолочного перекрытия 11. Над потолком 4 газохода котла по оси его центра тяжести установлен вертикальный стержень 15 преимущественно трубного профиля, один (верхний) конец которого пропущен сквозь отверстие в листе 16 и жестко соединен по контуру с упомянутым листом 16 (отверстие в листе 16 выполнено по размерам, близкое к наружному диаметру стержня 15). Лист 16 жестко скреплен по контуру с балками потолочного перекрытия 11. Другой (нижний) конец стержня 15 взаимодействует с упором 17 с возможностью вертикального перемещения в нем упомянутого стержня 15. Упор 17 жестко укреплен на потолке 4 газохода. Стержень 15 оснащен подвижно размещенной на ней втулкой 18. Последняя шарнирно соединена посредством парных проушин 19, закрепленных на них тяг 20 с проушинами 21 на концах, пальцев 22 и парных проушин 23, закрепленных на потолке 4 газохода вблизи его углов, с мембранными панелями потолка 4 газохода. В зонах крепления упора 17 и проушин 23 к потолку 4 газохода поверхность панели выровнена посредством вварки полос 24 между трубами 5. Возможен вариант исполнения предлагаемого газохода с инверсным креплением стержня 15: нижний конец его жестко укреплен на полосах 24 и трубах 5 потолка 4 газохода, а верхний его конец взаимодействует с листом 16 с возможностью вертикального перемещения в его отверстии упомянутого стержня 15. Упор 17 в этом варианте исполнения отсутствует. The boiler flue is made of front 1 with scalloping at the top, side 2 and rear 3 membrane panels, the last of which is bent and forms the ceiling 4 of the flue. Membrane panels consist of pipes 5, interconnected by spacers 6, and at the top of the duct are connected respectively to the front 7, side 8 and rear 9 chambers. In the duct there are heating surfaces attached to the membrane panels, at the bottom to the chambers of the membrane panels are attached a supply gas duct and supply pipelines (not shown). In the lower part, the flue is secured against horizontal movements by one of the known methods. Suspension ducts 10 are attached on one side to the chambers 7 and 8 of the panels and pipes 5 of the rear panel 3, and on the other to the beams of the ceiling 11. The chambers 7–9 by steam exhaust pipes 12 are connected to the drum of the boiler 13 installed by means of supports 14 on the beams of the ceiling 11 A vertical rod 15 of predominantly pipe profile is installed over the ceiling 4 of the boiler gas duct along the axis of its center of gravity, one (upper) end of which is passed through the hole in the sheet 16 and is rigidly connected along the contour with the said sheet 16 (the hole in the sheet 16 is made about dimensions close to the outer diameter of the rod 15). The sheet 16 is rigidly fastened along the contour with the beams of the ceiling 11. The other (lower) end of the rod 15 interacts with the stop 17 with the possibility of vertical movement of the said rod 15. The stop 17 is rigidly mounted on the ceiling 4 of the duct. The rod 15 is equipped with a sleeve 18 movably placed on it. The last one is pivotally connected by pair of eyes 19, rods 20 fixed to them with eyes 21 at the ends, pins 22 and pair of eyes 23, mounted on the duct 4 ceiling near its corners, with membrane ceiling panels 4 gas duct. In the areas where the stop 17 and eyelets 23 are fixed to the gas duct ceiling 4, the panel surface is leveled by welding the strips 24 between the pipes 5. A variant of the proposed gas duct with inverse fastening of the rod 15 is possible: its lower end is rigidly fixed to the strips 24 and pipes 5 of the gas duct ceiling 4, and its upper end interacts with the sheet 16 with the possibility of vertical movement in its hole of the said rod 15. The stop 17 in this embodiment is absent.

Предлагаемый газоход котла работает следующим образом. The proposed flue gas boiler operates as follows.

При пуске котла горячие газы через газовый короб поступают к низу котла, далее по газоходу, образованному мембранными панелями 1-3, проходят сквозь поверхности нагрева и выходят через фестон в верхней части передней панели 1. При этом трубы 5 с проставками 6 и полосами 24 нагреваются и расширяются, в результате чего участки крепления парных проушин 23 на потолке 4 газохода расходятся. Наклонные тяги 20 проворачиваются в сторону наклонного потолка 4 относительно пальцев 22, сдвигая за собой вдоль стержня 15 в направлении к потолку 4 втулку 18, не накладывая никаких ограничений на температуpное расширение упомянутого потолка 4. При землетрясении низ газохода благодаря ограничителям горизонтальных перемещений имеет незначительное горизонтальное перемещение, поэтому напряжения в зонах крепления питательных трубопроводов к камерам панелей 1-3 малы. Инерционное горизонтальное усилие от поверхностей нагрева и панелей 1-3 вверху газохода передается на наклонный потолок 4, с которого через трубы 5 с проставками 6 и полосами 24 и далее через парные проушины 23 на наклонные тяги 20, а от последних на втулку 18 и далее на вертикальный стержень 15. When the boiler is started, hot gases pass through the gas box to the bottom of the boiler, then through the gas duct formed by the membrane panels 1-3, pass through the heating surfaces and exit through the festoon in the upper part of the front panel 1. At the same time, the pipes 5 with spacers 6 and strips 24 are heated and expand, as a result of which the fastening sections of the pair of eyes 23 on the ceiling 4 of the duct diverge. The inclined rods 20 rotate towards the inclined ceiling 4 relative to the fingers 22, sliding the sleeve 18 along the rod 15 towards the ceiling 4, without imposing any restrictions on the temperature expansion of the said ceiling 4. In case of an earthquake, the bottom of the duct due to the horizontal movement limiters has slight horizontal movement , therefore, the stresses in the areas of fastening of the feed pipelines to the chambers of panels 1-3 are small. The inertial horizontal force from the heating surfaces and panels 1-3 at the top of the gas duct is transmitted to the inclined ceiling 4, from which through pipes 5 with spacers 6 and strips 24 and further through the pair of lugs 23 to the inclined rods 20, and from the latter to the sleeve 18 and further to vertical shaft 15.

В первом варианте исполнения с верхнего конца упомянутого стержня 15 усилие передается через лист 16 балкам потолочного перекрытия 11. Возникающее при этом горизонтальное усилие с нижнего конца стержня 15 передается на упор 17 и далее через проставки 6 и полосы 24 труб 5 на потолок 4 газохода. При этом в зоне крепления упора 17 на потолке 4 газохода возникает изгибающий момент, поскольку поперечно усилие от стержня 15 передается на упор 17 выше уровня потолка 4 газохода. In the first embodiment, the force is transmitted from the upper end of the said rod 15 through the sheet 16 to the beams of the ceiling 11. The resulting horizontal force from the lower end of the rod 15 is transmitted to the stop 17 and then through the spacers 6 and strip 24 of pipes 5 to the ceiling 4 of the duct. At the same time, a bending moment occurs in the area where the stop 17 is fixed on the duct ceiling 4, since the transverse force from the rod 15 is transmitted to the stop 17 above the level of the duct ceiling 4.

Во втором варианте исполнения предлагаемого газохода в зоне крепления стержня 15 к потолку 4 также возникает момент, величина которого возрастает с удалением втулки 18 от листа 16. In the second embodiment, the proposed gas duct in the area of attachment of the rod 15 to the ceiling 4, a moment also arises, the value of which increases with the distance of the sleeve 18 from the sheet 16.

Вариант исполнения предлагаемого газохода выбирается из условия действия наименьшего момента на потолке газохода. Значительные усилия возникают под действием инерционных горизонтальных нагрузок от газохода при землетрясении в участках установки проушин 23 на потолке 4 газохода, где последний ужесточен мембранными панелями 1-3. The embodiment of the proposed flue is selected from the condition of the least moment on the ceiling of the flue. Significant efforts arise under the influence of inertial horizontal loads from the gas duct during an earthquake in the installation sites of the eyes 23 on the ceiling 4 of the gas duct, where the latter is tightened by membrane panels 1-3.

Предлагаемая конструкция обеспечивает восприятие инерционного усилия вверху газохода, потолок 4 его имеет малое смещение относительно балок потолочного перекрытия 11, следовательно, напряжения от упомянутого смещения в зонах крепления подвесок 10 к камерам 7-9, а также напряжения в пароотводящих трубопроводах 12 и зонах их крепления к камерам 7-9 к барабану 13 будут невелики. The proposed design provides the perception of inertial force at the top of the duct, the ceiling 4 has a small displacement relative to the beams of the ceiling 11, therefore, the voltage from the aforementioned displacement in the attachment zones of the suspensions 10 to the chambers 7-9, as well as the voltage in the steam exhaust pipes 12 and their attachment zones chambers 7-9 to the drum 13 will be small.

Следовательно, предлагаемая конструкция обеспечит более высокую надежность котла в целом в зонах высокой сейсмической активности. Therefore, the proposed design will provide higher reliability of the boiler as a whole in areas of high seismic activity.

Claims

BOILER GAS OUT, made of membrane panels, some of which form a flue ceiling attached to ceiling beams on suspensions, characterized in that it comprises a vertical rod located between the flue ceiling and ceiling beams, one end, for example, the upper one, rigidly connected respectively to the ceiling beams and others movably with the possibility of vertical movement are additionally installed with a stop fixed on the ceiling of the gas duct, while the said rod is equipped with movably placed on it in a hinge pivotally connected by means of rods to the membrane panels of the duct ceiling.