Конструкция котла
Заявленное изобретение относится к конструкции котла. Конструкция котла включает корпус котла высокого давления с днищем и сводом, расположенным на высоте Н от днища, и четырьмя плоскими водотрубными экранами, образующими многоугольное горизонтальное поперечное сечение с четырьмя угловыми секциями, и жесткую стальную опорную конструкцию. Корпус котла высокого давления опирается на жесткую стальную опорную конструкцию на некоторой высоте между днищем и сводом. Вертикальная угловая стойка прикреплена снаружи к четырем из четырех угловых секций на некоторой высоте между днищем и сводом. Опора корпуса котла высокого давления обеспечивается за счет опоры каждой из вертикальных угловых стоек на жесткую стальную опорную конструкцию на высоте от 0,1 до 0,9Н от днища с целью компенсации вертикальной нагрузки корпуса котла высокого давления. Техническим результатом является создание конструкции котла с опорой в средней части. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.
[0001] Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится к конструкции котла в соответствии с вводной частью пункта 1 формулы изобретения. Более конкретно, изобретение относится к конструкции котла, включающего корпус котла высокого давления с днищем, сводом, расположенным на высоте Н от днища, и, по меньшей мере, четырьмя плоскими водотрубными экранами, образующими многоугольное горизонтальное поперечное сечение, по меньшей мере, с четырьмя угловыми секциями, и жесткую стальную опорную конструкцию, при этом, корпус котла высокого давления опирается на жесткую стальную опорную конструкцию на некоторой высоте между днищем и сводом. Преимущественно, корпус котла высокого давления представляет собой топку, однако, в качестве альтернативы, это может быть другая конструктивная деталь котла, образованная плоскими водотрубными экранами, такая как сепаратор частиц, конвекционная клеть или свободный газоход.
[0003] Уровень техники
[0004] Относительно большие котлы обычно имеют подвесную конструкцию, т.е., установлены так, что топка или, в более общем смысле, корпус котла высокого давления подвешен на обычной жесткой стальной опорной конструкции, находящейся вокруг и над корпусом котла высокого давления. Относительно небольшие котлы обычно имеют опертую конструкцию, при этом, вертикальная нагрузка корпуса котла высокого давления компенсируется только жесткой стальной опорной конструкцией, находящейся под котлом. Основным различием между подвесной конструкцией и опертой конструкцией является то, что при увеличении температуры котла термическое расширение котла с подвесной конструкцией направлено, главным образом, вниз, тогда как термическое расширение котла с опертой конструкцией происходит, главным образом, вверх. Котлы с опертой конструкцией, в случае относительно небольших котлов, обычно конструктивно проще и экономически более выгодны, чем котлы с подвесной конструкцией, так как они не нуждаются в жесткой стальной опорной конструкции, расположенной вокруг и над корпусом котла высокого давления. Недостатком опертой конструкции является то, что стенки корпуса котла высокого давления должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать вертикальную сжимающую нагрузку корпуса высокого давления.
[0005] Третьим альтернативным вариантом является опора корпуса котла высокого давления на жесткую стальную опорную конструкцию в средней части. Тем самым, нижняя часть корпуса котла высокого давления, распложенная ниже средней секции, имеет подвесную конструкцию, а верхняя часть корпуса котла высокого давления, выше средней секции, опертую конструкцию. Конструкция с опорой в средней части имеет преимущества для некоторых вариантов применения, так как позволяет уменьшить размер стальной опорной конструкции относительно необходимой для корпуса высокого давления котла подвесной конструкции. Одновременно, для конструкции с опорой в средней части не требуются очень прочные стенки корпуса котла высокого давления, как в котлах с опорой на днище. Различные конструкции котлов с опорой в средней части описаны, например, в патенте США № 2583599, патенте США № 2856906, публикации заявки на европейский патент ЕР 0073851 А1 и публикации заявки на патент США № 2015/0241054.
[0006] В патенте США № 4428329 описана конструкция котла с опорой в средней части со стальной опорной конструкцией, включающей множество консольных частей на промежуточной высоте котла. Для амортизации горизонтального термического расширения трубные экраны топки и конвективная шахта котла подвешены на множестве рычагов, гибко соединенных с консольными частями большим количеством вертикальных звеньев, прикрепленных к отогнутой наружу секции трубного экрана.
[0007] Задачей конструирования котла с опорой в средней части является нахождение простого и эффективного способа крепления средней секции корпуса котла высокого давления к жесткой стальной опорной конструкции вокруг топки, одновременно учитывая эффекты термического расширения.
[0008] Целью настоящего изобретения является обеспечение эффективной конструкции котла с опорой в средней части.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] В соответствии с одним из аспектов, настоящим изобретением обеспечивается конструкция котла, включающего корпус котла высокого давления с днищем, сводом, расположенным на высоте Н от днища, и, по меньшей мере, четырьмя плоскими водотрубными экранами, образующими многоугольное горизонтальное поперечное сечение, по меньшей мере, с четырьмя угловыми секциями, и жесткую стальную опорную конструкцию, при этом, корпус котла высокого давления опирается на жесткую стальную опорную конструкцию на некоторой высоте между днищем и сводом, при этом, вертикальная угловая стойка прикреплена снаружи, по меньшей мере, к четырем из, по меньшей мере, четырех угловых секций на некоторой высоте между днищем и сводом, и опора корпуса котла высокого давления обеспечивается за счет опоры каждой из вертикальных угловых стоек на жесткую стальную опорную конструкцию на высоте от 0,1Н до 0,9Н от днища с целью компенсации вертикальной нагрузки корпуса котла высокого давления.
[0010] Термин «корпус котла высокого давления» относится, вообще, к конструктивной детали парогенератора, образованной плоскими водотрубными экранами, т.е., вообще, вертикальными трубками, проводящими воду или пар высокого давления и соединенными друг с другом обычным образом ребрами, приваренными между трубками. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, корпус котла высокого давления, в качестве альтернативы, может относиться к другому типу корпуса высокого давления, такому как топка, конвекционная клеть или свободный газоход парогенератора любого типа, такого как, например, котел с кипящим слоем или котел РС (Pulverized Coal, угольная пыль). Там, где описание касается топки, следует понимать, что корпус высокого давления, в качестве альтернативы, может быть другим корпусом высокого давления во всех случаях, когда это применимо. Обычно, корпус котла высокого давления имеет прямоугольное горизонтальное поперечное сечение с четырьмя угловыми секциями, образованными водотрубными экранами, но вообще корпус котла высокого давления может иметь многоугольное горизонтальное поперечное сечение с более, чем четырьмя, угловыми секциями.
[0011] Основной отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что корпус котла высокого давления имеет опору в средней части, т.е., вертикальная нагрузка, такая как сила тяжести и сейсмические воздействия, воздействующие на корпус котла высокого давления, компенсируется жесткой стальной опорной конструкцией на промежуточной высоте между днищем и сводом корпуса котла высокого давления. Более конкретно, когда высота корпуса котла высокого давления от днища до свода составляет Н, корпус котла высокого давления, предпочтительно, опирается на жесткую стальную опорную конструкцию на высоте от 0,1Н до 0,9Н от днища, более предпочтительно, 0,3Н до 0,7Н от днища, еще более предпочтительно, 0,4Н до 0,6Н от днища. Под указанной выше высотой опоры далее понимается уровень корпуса котла высокого давления, который не движется в вертикальном направлении из-за термического расширения корпуса котла высокого давления. В соответствии с другой основной отличительной особенностью настоящего изобретения, опора корпуса котла высокого давления или, более точно, компенсация вертикальной нагрузки корпуса котла высокого давления обеспечивается посредством вертикальных угловых стоек, прикрепленных с внешней стороны, или снаружи, угловых секций, образованных водотрубными экранами корпуса котла высокого давления.
[0012] Жесткая стальная опорная конструкция, преимущественно, включает множество основных вертикальных опорных стоек, опирающихся на грунт или основание котла, и корпус котла высокого давления опирается на множество основных горизонтальных опорных балок, прикрепленных к основным вертикальным опорным стойкам. Основные горизонтальные опорные балки, предпочтительно, прикреплены к основным вертикальным опорным стойкам на высоте от 0,1Н до 0,9Н, более предпочтительно, на высоте от 0,3Н до 0,7Н, еще более предпочтительно, на высоте от 0,4Н до 0,6Н от днища. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, основные горизонтальные опорные балки находятся на значительно более низком уровне, чем в обычном котле с подвесной конструкцией, где они находятся, обычно, на высоте, примерно, 1,1Н от днища.
[0013] В случае обычного корпуса котла высокого давления с прямоугольным поперечным сечением с четырьмя угловыми секциями, вертикальные угловые стойки, естественно, прикреплены ко всем четырем угловым секциям. Даже в случае корпуса котла высокого давления с многоугольным поперечным сечением и более, чем четырьмя, угловыми секциями, вертикальные угловые стойки, преимущественно, прикреплены к выбранным надлежащим образом четырем угловым секциям. В качестве альтернативы, вертикальные угловые стойки могут быть прикреплены к более, чем четырем, угловым секциям, например, шести или восьми угловым секциям корпуса котла высокого давления со множеством угловых секций, такого как многоугольный сепаратор частиц.
[0014] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения описанная выше опора в средней части корпуса котла высокого давления может быть дополнена гибкой дополнительной подвесной опорой или днищевой опорой, но в любом случае, в соответствии с настоящим изобретением, большая часть вертикальной нагрузки корпуса котла высокого давления компенсируется опорой в средней части. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, вертикальная нагрузка корпуса котла высокого давления компенсируется только вертикальными угловыми стойками, прикрепленными к угловым секциям. Выражение, что опора корпуса котла высокого давления обеспечивается только посредством его угловых секций, не означает, что отсутствуют соединения с окружающими конструкциями вне угловых секций, но означает, что такие другие соединения, такие как средства транспортировки топочного газа из топки или средства подачи воды в экранные трубки и подачи воздуха и топлива в топку, не обеспечивают какой-либо существенной компенсации вертикальной нагрузки корпуса котла высокого давления.
[0015] Опора корпуса котла высокого давления только посредством его угловых секций возможна благодаря тому, что обычный водотрубный экран обладает относительно большим сопротивлением сдвигу. Водотрубные экраны корпуса котла высокого давления на практике могут иметь опору только посредством вертикальных угловых стоек, прикрепленных к угловым секциям шириной вплоть до, примерно, 20 метров или даже больше, при этом, они могут выдерживать, например, топку котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем с производительностью до 50-100 МВтэ или даже больше.
[0016] Из-за определенного соотношения высоты и ширины обычного корпуса котла высокого давления, термическое расширение плоских водотрубных экранов корпуса котла высокого давления обычно происходит, главным образом, в вертикальном направлении. Однако, обычно термическое расширение также имеет место, хотя и в меньшей степени, в горизонтальном направлении. Как указано выше, поскольку корпус котла высокого давления имеет опору в средней секции, термическое расширение в вертикальном направлении происходит в средней секции вверх, а ниже средней секции - вниз. Опора корпуса котла высокого давления на жесткую стальную опорную конструкцию только посредством угловых стоек на высоте от 0,1Н до 0,9Н от днища обеспечивает преимущественную конструкцию, в которой возможна простая и эффективная компенсация горизонтального термического расширения.
[0017] Чтобы было возможно горизонтальное термическое расширение, соединение между вертикальными угловыми стойками и жесткой стальной опорной конструкцией должно быть адаптивным во всех или, по меньшей мере, во всех, кроме одного, горизонтальных направлениях. Такое адаптивное соединение может быть выполнено путем обеспечения опоры корпуса котла высокого давления посредством вертикальных угловых стоек либо через подвешивание, либо через опору снизу. В середине подвесной конструкции вертикальные угловые стойки расположены свисающими с жесткой стальной опорной конструкции, или основных горизонтальных опорных балок жесткой стальной опорной конструкции. В середине опертой конструкции вертикальные угловые стойки опираются на основные горизонтальные опорные балки посредством надлежащих скользящих соединений.
[0018] Более конкретно, в середине подвесной конструкции вертикальные угловые стойки, преимущественно, опираются на основные горизонтальные опорные балки при помощи, по меньшей мере, одной подвески, прикрепленной к вертикальной угловой стойке, по меньшей мере, одним упором. На практике, каждая вертикальная угловая стойка обычно опирается на основные горизонтальные опорные балки при помощи, по меньшей мере, двух подвесок. Подвески обеспечивают амортизацию горизонтального термического расширения путем небольшого отклонения, делая возможным относительно небольшое горизонтальное перемещение угловой секции. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, каждая из вертикальных угловых стоек подвешена, по меньшей мере, на одной дополнительной горизонтальной опорной балке, опирающейся на две соседние балки из основных горизонтальных опорных балок.
[0019] Соответственно, в середине опертой конструкции вертикальные угловые стойки опираются, преимущественно, на жесткую стальную опорную конструкцию, на основные горизонтальные опорные балки жесткой стальной опорной конструкции, при помощи надлежащих скользящих соединений, таких как подшипники скольжения. Скользящее соединение обеспечивает амортизацию горизонтального термического расширения, делая возможным относительно небольшое горизонтальное перемещение угловой секции. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, скользящее соединение включает стальную опорную плиту, прикрепленную к вертикальной угловой стойке идущими вертикально ребрами, или упорами. Опорная плита, преимущественно, опирается стальной скользящей поверхностью или подшипниками скольжения на две соседних, расположенных перпендикулярно друг другу основных горизонтальных опорных балки.
[0020] Вертикальные угловые стойки должны быть прикреплены к соответствующей угловой секции на высоте, по меньшей мере, достаточной для обеспечения заданной прочности. В некоторых вариантах применения высота составляет, предпочтительно, по меньшей мере, 5%, более предпочтительно, по меньшей мере, 15% высоты корпуса котла высокого давления. Также возможно, чтобы вертикальные угловые стойки были прикреплены к соответствующим угловым секциям на значительно большей высоте, такой как, по меньшей мере, 30% или даже на большей части или на всей высоте корпуса котла высокого давления. Вертикальные угловые стойки, преимущественно, прикреплены к угловой секции, по меньшей мере, одной непрерывной металлической полосой так, чтобы в вертикальном направлении образовывалось жесткое соединение. Прикрепление к угловой секции выполняют, предпочтительно, путем сварки сплошным швом, по меньшей мере, с одной угловой трубкой или угловым ребром между крайними трубками водотрубных экранов, образующих угловую секцию.
[0021] Чтобы исключить термическое напряжение между вертикальными угловыми стойками и корпусом котла высокого давления, температуру угловых стоек поддерживают, предпочтительно, по меньшей мере, почти равной температуре корпуса котла высокого давления. Так, металлическая полоса, соединяющая угловую стойку с угловой секцией, преимущественно, имеет такой размер, что, помимо надлежащей жесткости, она обеспечивает также достаточный термический контакт между угловой секцией и вертикальной стойкой. Вертикальные угловые стойки также обычно располагают внутри общепринятой теплоизоляции корпуса котла высокого давления.
[0022] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна или, предпочтительно, каждая вертикальная стойка является трубой котла. Трубы котла, преимущественно, являются циркуляционными трубами котла, однако, в некоторых вариантах применения они также могут быть, например, паропроводными трубами. При использовании циркуляционных труб в качестве вертикальных стоек сводится к минимуму потребность в специальной опоре циркуляционных труб. Поскольку вода в циркуляционных трубах имеет почти такую же температуру, что и вода в экранных трубках, между водотрубными экранами и прикрепленными к ним циркуляционными трубами значительное термическое напряжение отсутствует.
[0023] В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, который особенно хорошо подходит для случая, когда циркуляционные трубы или другие пригодные трубы котла отсутствуют, множество вертикальных угловых стоек не является трубами котла, или, по меньшей мере, одна из множества вертикальных стоек не является трубой котла. Такие вертикальные стойки могут быть, например, отдельными полыми вертикальными балками с квадратным поперечным сечением или полыми балками любой формы или даже сплошными стержнями. Таким отдельным вертикальным балкам, которые предназначены для использования в качестве вертикальных стоек, свойственно преимущество, заключающееся в том, что их размер может быть выбран более свободно. При использовании в качестве вертикальных стоек таких отдельных балок, необходимо свести к минимуму разность температур между водотрубными экранами и вертикальными стойками путем обеспечения особенно хорошей теплопроводности, используя металлические полосы между водотрубными экранами и вертикальными стойками. Для сведения к минимуму разности температур, каждая из вертикальных стоек вне зависимости от того, является ли она трубой котла или полой вертикальной балкой, предпочтительно, расположена внутри общепринятой теплоизоляции корпуса котла высокого давления.
[0024] Благодаря настоящему изобретению становится возможным особенно прогрессивная конструкция котла, значительно более быстрое возведение котла, чем при использовании обычных способов, и, во многих случаях, заметное уменьшение количества необходимых стальных конструкций.
[0025] Приведенное выше краткое описание, а также другие цели, отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятны по прочтении нижеследующего подробного описания являющихся на настоящее время предпочтительными, но, тем не менее, пояснительных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0026] На фиг. 1 схематично показан вид сбоку котла, соответствующего первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0027] На фиг. 2а и 2b схематично показаны два варианта осуществления элемента котла, соответствующего настоящему изобретению.
[0028] На фиг. 3а и 3b схематично показаны другие элементы котла, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
[0029] На фиг. 4 схематично показан элемент котла, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения.
[0030] На фиг. 5 схематично показан вид сбоку котла, соответствующего предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0031] На фиг. 6 схематично показан элемент котла, соответствующего предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] На фиг. 1 схематично показан вид сбоку котла 10 с псевдоожиженным слоем, представляющего собой один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Котел 10 с псевдоожиженным слоем включает топку 12 с днищем 14 и сводом 16, расположенным на высоте Н от днища, и четыре плоских водотрубных экрана 18, из которых на фиг. 1 виден только один. Водотрубные экраны относятся к обычному типу и состоят из вертикальных трубок для воды, соединенных друг с другом ребрами. Водотрубные экраны 18 образуют прямоугольное поперечное сечение с четырьмя угловыми секциями 20, из которых на фиг. 1 можно видеть две. Топка включает обычное оборудование, такое как впускной и выпускной коллекторы 22, 24, дымоход 26 и средство подачи в топку топлива 28 и первичного воздуха 30. Поскольку это оборудование не имеет отношения к пониманию настоящего изобретения, в данном документе оно подробно не описано.
[0033] Топка 12 опирается на грунт 32 посредством жесткой стальной опорной конструкции 34, располагающейся вокруг котла. Стальная опорная конструкция 34 включает множество основных вертикальных опорных стоек 36, на практике, по меньшей мере, четыре основных вертикальных опорных стойки и множество основных горизонтальных опорных балок 38, прикрепленных между основными вертикальными опорными стойками. Как показано на фиг. 1, основные горизонтальные опорные балки 38 находятся на уровне L, который, несомненно, ниже свода 16 топки, например, составляет от 0,3Н до 0,7Н от днища.
[0034] В соответствии с настоящим изобретением, вертикальная угловая стойка 40 прикреплена, преимущественно, непрерывной металлической полосой 42 к средней по вертикали части каждой из угловых секций 20. Прикрепление вертикальных угловых стоек к соответствующим угловым секциям должно быть достаточно прочным для того, чтобы выдерживать вес топки. Таким образом, вертикальные угловые стойки, предпочтительно, прикреплены к соответствующим угловым секциям на высоте, по меньшей мере, 5%, более предпочтительно, по меньшей мере, 15% высоты Н корпуса котла высокого давления. Вертикальные угловые стойки 40 могут являться частями циркуляционных труб 44, по которым вода циркулирует от верхнего барабана 46 ко впускному коллектору 22, или другими стойками, пригодными для обеспечения опоры топки.
[0035] В соответствии с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 1, топка 12 опирается на стальную опорную конструкцию 34 посредством подвесок 48. Верхние края подвесок 48 прикреплены к основным горизонтальным балкам 38, нижние края подвесок прикреплены к вертикальным угловым стойками 40 упорами 50, закрепленными на обеих сторонах вертикальных угловых стоек. Таким образом, вертикальные угловые стойки опираются на подвески 48 и, через них, на стальную опорную конструкцию 34 на уровне С упоров 50, при этом, уровень С ниже, чем уровень L основных горизонтальных опорных балок 38.
[0036] Когда топка 12 нагревается от комнатной температуры до рабочей температуры, из-за термического расширения увеличивается высота и ширина топки. При условии, что подвески 48 по-прежнему имеют комнатную температуру, а вертикальные угловые стойки 40 имеют температуру топки, средняя часть топки, на уровне С упоров 50, остается на исходном уровне. Верхняя часть топки 12, выше уровня С, расширяется вверх, нижняя часть топки, ниже уровня С, расширяется вниз. Подвески, на практике, могут также частично нагреваться, что следует принимать во внимание при рассмотрении точного вертикального перемещения топки. Помимо вертикального расширения, топка также испытывает расширение в горизонтальном направлении. Горизонтальное перемещение из-за горизонтального расширения возможно благодаря отклонению нижних концов подвесок 48 наружу. Чтобы исключить слишком большой угол отклонения, подвески должны быть достаточно длинными, например, иметь длину, по меньшей мере, около трех метров. Более длинные подвески амортизируют термическое расширение с меньшим отклонением, однако, их недостатком является возможное увеличение высоты жесткой стальной конструкции, необходимой для опоры корпуса котла высокого давления на определенной высоте.
[0037] На фиг. 1-6 показаны виды и элементы различных вариантов осуществления настоящего изобретения. На всех фиг. 1-6 одинаковыми номерами позиций, вообще, обозначены одни и те же или подобные элементы, соответствующие разным вариантам осуществления изобретения. Также следует понимать, что на фиг. 1-6 показаны только примерные варианты осуществления настоящего изобретения, и отличительные особенности, показанные в разных вариантах осуществления изобретения, могут быть заменены на соответствующие отличительные особенности, показанные в других вариантах осуществления изобретения, или на основанные на общих положениях настоящего описания во всех случаях, когда это возможно.
[0038] На фиг. 2а и 2b схематично показано более подробное горизонтальное поперечное сечение для двух примеров прикрепления вертикальных угловых стоек 40, 40’ к угловой секции 20 двух водотрубных экранов 18 прочной, идущей вертикально металлической полосой 42. На фиг. 2а вертикальная угловая стойка 40 является толстостенной трубой котла, предпочтительно, циркуляционной трубой котла, тогда как на фиг. 2b вертикальная угловая стойка 40’ является полой вертикальной балкой квадратного поперечного сечения. На практике вертикальная угловая стойка может также иметь любую другую надлежащую форму поперечного сечения. Металлическая полоса 42 прикреплена, предпочтительно, путем сварки сплошным швом 52 к вертикальной угловой стойке 40, 40’ и к угловому ребру 54, 54’ между крайними трубками 56 водотрубных экранов 18, образующих угловую секцию 20. На фиг. 2а в качестве примера показано уголковое угловое ребро 54, тогда как на фиг. 2b, в качестве другого примера, показано скошенное угловое ребро 54’.
[0039] Разность температур между угловой секцией 20 и вертикальной угловой стойкой 40 при любых рабочих условиях должна быть относительно мала, чтобы исключить излишнюю термическую усталость. Следовательно, металлическая полоса 42, предпочтительно, имеет такие размеры, чтобы, помимо необходимой прочности, обеспечивать также достаточную теплопроводность между угловой секцией 20 и соответствующей вертикальной угловой стойкой 40, 40’. Вертикальная угловая стойка 40, 40’ и водотрубные экраны 18 топки, преимущественно, покрыты обычным изоляционным слоем 58, как схематично показано на фиг. 2b.
[0040] На фиг. 3а и 3b схематично в горизонтальном сечении и на виде сбоку, соответственно, показан примерный способ подвешивания вертикальной угловой стойки 40 на основных горизонтальных опорных балках 38 стальной опорной конструкции 34. В этом варианте осуществления изобретения упоры 50 прикреплены к каждой из двух противоположных сторон вертикальной угловой стойки 40, подвески 48 прикреплены гайкой 52 к наружному концу каждой пары упоров 50. Верхние концы подвесок 48 надлежащим образом зафиксированы на основных горизонтальных опорных балках 38, как показано на фиг. 1.
[0041] В примере, показанном на фиг. 3а, упоры 50 достаточно длинные по горизонтали, чтобы обеспечить непосредственное соединение подвесок 48 с основными горизонтальными опорными балками 38 над концевыми частями упоров 50. На практике может быть полезным зафиксировать верхние концы подвесок 48 на надлежащих дополнительных горизонтальных балках, не показанных на фиг. 3а, расположенных, например, над двумя противоположными сторонами угловой стойки 40 и опирающихся на основные горизонтальные опорные балки 38. На фиг. 3а также показан альтернативный способ прикрепления угловой стойки 40 к угловой секции 20. Здесь угловая стойка 40 прикреплена к угловой секции 20 двумя металлическими полосами 42, соединенными с двумя крайними трубками 56 для воды 56. Использование двух металлических полос или даже более двух металлических полос, естественно, повышает прочность соединения, а также улучшает тепловой контакт угловой стойки 40 с топкой.
[0042] На фиг. 4 схематично показан элемент другого примерного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором вертикальная угловая стойка 40 прикреплена к угловой секции 20 двух водотрубных экранов 18 топки идущей вертикально металлической полосой 42, параллельной водотрубному экрану 18, а не находящейся под углом 45 градусов к нему, как на фиг. 2а, 2b и 3а. Ориентация металлической полосы 42, которая, как ясно специалистам в данной области, также может иметь другие варианты, отличные от описанных выше, влияет на наиболее целесообразную ориентацию упоров 50, а также на самый целесообразный способ прикрепления подвесок 48 к основным горизонтальным опорным балкам 38. Особенно, когда вертикальная угловая стойка 40 является частью циркуляционной трубы котла, может быть уместным подвешивание вертикальной угловой стойки к основным горизонтальным опорным балкам 38, например, с использованием дополнительных опорных балок, чтобы исключить излишние соединения с циркуляционной трубой, обходя горизонтальные опорные балки.
[0043] На фиг. 4 также показано, что вертикальная угловая стойка, преимущественно, может быть соединена надлежащими соединительными элементами 58 с опорными колоннами 60 топки. Как пояснено выше, основной функцией вертикальных угловых стоек является обеспечение простой и эффективной опоры топки 12 в средней части по углам. Дополнительная прочность, придаваемая вертикальными угловыми стойками обвязке топки, также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении числа опорных колонн, необходимых для исключения риска выгибания обвязки топки.
[0044] На фиг. 5 схематично показан вид сбоку котла 10’ с псевдоожиженным слоем, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения. Конструкция, показанная на фиг. 5, отличается от представленной на фиг. 1, главным образом, тем, что вертикальные угловые стойки 40 не подвешены к основным горизонтальным опорным балкам 38; вертикальные угловые стойки опираются на находящиеся снизу идущие вертикально упоры 50’, расположенные на основных опорных балках. Следовательно, вертикальные угловые стойки 40 опираются на стальную опорную конструкцию 34 на уровне С упоров 50’, при этом, уровень С выше, чем уровень L основных горизонтальных опорных балок 38. Чтобы обеспечить возможность перемещения, связанного с горизонтальным термическим расширением топки 12, каждый из упоров 50’ прикреплен к опорной плите 62, способной скользить по соответствующей основной горизонтальной опорной балке 38 или по подшипнику 64 скольжения, прикрепленному к основной опорной балке.
[0045] Упор 50’ по горизонтали может быть направлен к углу двух перпендикулярных друг другу основных горизонтальных опорных балок 38, при этом, опорная плита 62, преимущественно, опирается на подшипник 64 скольжения, прикрепленный к двум основным горизонтальным опорным балкам. В результате крепления вертикальных угловых стоек 40 снизу, как показано на фиг. 5, над вертикальными угловыми стойками отсутствуют основные горизонтальные опорные балки 38. Таким образом, в том случае, когда вертикальная угловая стойка 40 является частью циркуляционной трубы 44, решение, представленное на фиг. 5, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что циркуляционная труба 44 может свободнее проходить вверх, без необходимости дополнительных изгибов вокруг основных горизонтальных опорных балок.
[0046] В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, схематично показанным на фиг. 6, каждый из упоров 50’ включает множество параллельных ребер 66, например, три ребра, прикрепленные друг рядом с другом к вертикальной угловой стойке 40 и опорной плите 62. На фиг. 6 также показана другая отличительная особенность, в соответствии с которой два упора 50’, 50” или две серии ребер 66, 66’ прикреплены к вертикальной угловой стойке 40 под углом 90 градусов. Таким образом, два упора 50’, 50” и их опорные плиты 62, 62’ расположены на разных подшипниках 64, 64’ скольжения, размещенных на двух основных горизонтальных опорных балках 38, 38’, параллельных трубным экранам 18, 18’, образующим соответствующую угловую секцию 20. Представленное на фиг. 6 решение особенно выгодно, когда нужно удлинить основную вертикальную опорную стойку 36 на пересечении основных горизонтальных опорных балок 38, 38’ до более высокого уровня, чем уровень горизонтальных опорных балок 38, 38’.
[0047] Как явствует из изложенного выше, обеспечены различные варианты осуществления топки котла с псевдоожиженным слоем с простой и надежной опорной конструкцией. Следует понимать, что элементы, описанные в связи с одним из вариантов осуществления, также могут быть использованы в других вариантах осуществления, где это применимо. Соответствующие опорные конструкции применимы также в ряде других вариантов назначения, таких как топка энергетического котла другого типа, конвекционная клеть, свободный газоход, сепаратор частиц или горизонтальный газоход, соединенный с энергетическим котлом.
[0048] Хотя изобретение описано на примерах в связи с тем, что на настоящий момент считается наиболее предпочтительными вариантами его осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами его осуществления, напротив, подразумевается, что оно охватывает различные сочетания или модификации отличительных особенностей и некоторых других вариантов применения, включаемых в объем изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
1. Котел (10), включающий корпус (12) котла высокого давления, имеющий днище (14) и свод (16), расположенный на высоте Н от днища, и по меньшей мере четыре плоских водотрубных экрана (18), образующих многоугольное горизонтальное поперечное сечение, по меньшей мере с четырьмя угловыми секциями (20), и жесткую стальную опорную конструкцию (34), опирающуюся на грунт или основание котла, при этом корпус котла высокого давления опирается на жесткую стальную опорную конструкцию между днищем и сводом, отличающийся тем, что вертикальная угловая стойка (40) прикреплена снаружи по меньшей мере к четырем из по меньшей мере четырех угловых секций (20) котла высокого давления между днищем и сводом, и вертикальная нагрузка корпуса котла высокого давления скомпенсирована только вертикальными угловыми стойками за счет опоры каждой из вертикальных угловых стоек (40) на жесткую стальную опорную конструкцию (34) на высоте от 0,1 до 0,9Н от днища.
2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что жесткая стальная опорная конструкция (34) включает множество основных вертикальных опорных стоек (36), опирающихся на грунт (32), и множество основных горизонтальных опорных балок (38), прикрепленных к основным вертикальным опорным стойкам на высоте от 0,1 до 0,9Н от днища, и каждая из множества вертикальных угловых стоек (40) опирается по меньшей мере на одну из основных горизонтальных опорных балок (38).
3. Котел по п. 1, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) опирается на жесткую стальную опорную конструкцию (34) на высоте от 0,4 до 0,6Н от днища.
4. Котел по п. 1, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) прикреплена к соответствующей угловой секции (20) на высоте, составляющей по меньшей мере 5% высоты Н корпуса котла высокого давления.
5. Котел по п. 4, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) прикреплена к соответствующей угловой секции (20) на высоте, составляющей по меньшей мере 15% высоты Н корпуса котла высокого давления.
6. Котел по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) прикреплена к соответствующей угловой секции (20) по меньшей мере одной непрерывной металлической полосой (42) для образования жесткого соединения в вертикальном направлении.
7. Котел по п. 6, отличающийся тем, что прикрепление выполнено путем сварки сплошным швом каждой из по меньшей мере одной металлической полосы (42) с крайней трубкой (56) для воды или с угловым ребром (54) между крайними трубками (56) водотрубных экранов (18), образующих угловую секцию.
8. Котел по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из вертикальных угловых стоек (40) является циркуляционной трубой (44) котла.
9. Котел по п. 1, отличающийся тем, что вертикальные угловые стойки (40) расположены внутри обычной теплоизоляции (58) вместе с корпусом котла высокого давления.
10. Котел по п. 2, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) опирается по меньшей мере на одну из основных горизонтальных опорных балок (38) посредством по меньшей мере одной подвески (48), прикрепленной к вертикальной угловой стойке посредством упора (50).
11. Котел по п. 2, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) опирается по меньшей мере на одну из основных горизонтальных опорных балок (38) посредством скользящего соединения.
12. Котел по п. 11, отличающийся тем, что скользящее соединение включает опорную плиту (62), прикрепленную к вертикальной угловой стойке (40) идущими вертикально ребрами (66), и подшипник (64) скольжения.
13. Котел по п. 12, отличающийся тем, что каждая из вертикальных угловых стоек (40) опирается посредством скользящего соединения на две соседних основных горизонтальных опорных балки (38).
14. Котел по п. 1, отличающийся тем, что корпус (12) котла высокого давления является топкой котла с псевдоожиженным слоем.
