Футерування печей, промислових димових труб
Щоб розібратися в тому, що являє собою футерування теплових агрегатів, необхідно зрозуміти які фізичні процеси відбуваються при горінні палива. Високі температури, які утворюються під час згоряння, можуть призвести до змін властивостей та структури навколишніх матеріалів. Незважаючи на те що матеріали, з яких виготовляють промислові печі, котли водяні і парові, труби димові печей, зазвичай вогнетривкі, вони потребують захисту від перегріву. Саме роботи з футерування призначені для захисту теплових агрегатів від небажаних наслідків перегріву. Роботи з обмуровки димових труб полягають у влаштуванні цегляної оболонки, яка облаштовується на внутрішній поверхні димоходу. Обмурувальні роботи характеризуються високою вогнестійкістю будівельних матеріалів, що використовуються для виконання робіт, що дозволяє використовувати обладнання більш тривалий час. Обмуровка тісно взаємодіє як із матеріалами, з яких виготовлений тепловий агрегат, так і з середовищем усередині топки, де відбувається сам процес горіння.
Футерувальні роботи – це вид будівельних робіт з внутрішнього захисного облицювання теплових агрегатів та їх робочих елементів: печей, ковшів, труб, топок. Призначення футерування – захист непроникних шарів від абразивних та механічних навантажень, високотемпературних середовищ.
Футерування промислових печей
Футерувальні роботи мають різне призначення, тому виділяють теплоізоляційну, вогнетривку і кислототривку футеровку.
Теплоізоляційне футерування забезпечує запобігання обладнанню від впливу агресивних речовин і значного зниження теплових втрат. Найчастіше цей вид використовують при футеруванні промислових печей. Найбільш популярнийматеріал, що використовується при футеровці даного виду, є жароміцна цегла - має високі теплоізоляційні показники і здатний витримувати великі перепади температур.
Призначення кислототривкого футерування - забезпечення антикорозійного захисту внутрішніх поверхонь обладнання, що працює в агресивних умовах - під дією кислот, солей, лугів. Найчастіше для цього виду футерування використовується кислототривка кераміка, базальтове і діабазове лиття, вуглеграфітові матеріали. Вибір складу кислототривкої футеровки для покриття проводиться в залежності від конкретного обладнання та технічних умов його експлуатації.
Призначення вогнетривкої футеровки – захист печей та труб від впливу високих температур, зниження теплових втрат, ефективне використання тепла. Матеріал, що використовується для цього виду футерування - вогнетривка цегла.
Так як футерування на 90% виробляється вручну, якість та довговічність такого захисного покриття безпосередньо залежать від кваліфікації спеціаліста.
- футерування промислових печей та димових труб;
- футерування парових і водогрійних котлів;
- кислототривкуфутерування;
- обслуговування та ремонт футерування печей.
Вогнетривке футерування печі зношується і для підтримки її в робочому стані необхідно регулярно ремонтувати її найбільш постраждалі ділянки. Тому періодично піч ретельно оглядають, подину промацують залізним штирем, виявляють усі пошкоджені місця та проводять ремонт футерування печі та димоходів.
Футерування труб може бути представлене не лише цегляною викладкою, а й іншими видами. Залежно від хімічних властивостей виділяють три види вогнетривких речовин, які можуть використовуватися як футерувальні матеріали: кислі, нейтральні та основні. Поділ зумовлений різною реакцією різних речовин на речовини, що утворюються в процесі горіння палива.
Захистити внутрішню поверхню топки можна двома способами:
- обробити внутрішню поверхню матеріалом із низькою тепловою провідністю;
- використовувати захисні екрани, які відображатимуть теплове випромінювання. При цьому тепло від цього випромінювання йтиме з печі разом із димом.
При першому способі не варто плутати теплоізоляцію та теплозахист. При теплоізоляції тепло, що виділяється в печі, залишається в робочій зоні. Теплозахист ж тільки оберігає певну ділянку поверхні від теплового випромінювання, не затримуючи при цьому тепло всередині робочої зони. Саме для цього при футеруванні печі використовуються теплозахисними, а не теплоізоляційними матеріалами.
Як зазначалося раніше, внутрішню поверхню можна захищати як теплозахисними матеріалами, а й захисними екранами, що залежить від призначення печі. Якщо в колах опалення екран не потрібен, оскільки станеться марне витрачання тепла, то в лазневихпечах вони цілком можуть бути застосовні.
Раніше для створення печей використовували звичайну цеглу, яка швидко руйнувалася під тепловим впливом високих температур. На зміну їм прийшли цеглини з щільнішою структурою (М-300), які використовувалися довгий час, поки не з'явилися шамотні матеріали. Вони виготовляються з глини, змішаної з порошком з обпаленої глини з наступним випалом при високих температурах.
Шамотна цегла (ГОСТ 390-96) в даний час є оптимальним матеріалом для футерування теплових котлів та печей. Основною його відмінністю від звичайної цегли є яскраво виражені теплозахисні властивості. Технологія обкладання шамотною цеглою внутрішньої поверхні топки і називається, як правило, футеровкою.
Обмуровка парових котлів та водогрійних
Ціна обмуровки котла визначається видом обмуровування котельних агрегатів (наприклад, НДІСТУ та ДКВР) та технологією робіт, вартістю використаних матеріалів. За типом конструкції футерування котлів поділяється на:
Натрубна футеровка проводиться спеціальною теплоізоляційною масою, що наноситься на труби парових і водогрійних котлів в кілька шарів. Армування цієї маси металевою сіткою забезпечить міцність та надійність усієї конструкції обмуровки.
Полегшене футерування виробляється в один шар шамотної цегли з поділом на пояси. Кожен пояс спирається на каркас котла чи проміжні балки. Зовнішню поверхню котла (водяного або парового) при цьому обшивають залізним листом із приміщенням між ним та котлом теплоізоляційних плит. Цей спосіб підвищить ефективність котла, знижуючи при цьому температуру зовнішньої поверхні.
Нарешті, важке футерування застосовується в котлах, де забезпечене слабке екранування.Температура всередині топки таких казанів досягає 1300 ° С, що дуже небезпечно для зовнішніх матеріалів. Футерування покликане знизити температуру зовнішньої поверхні котла до прийнятних 70-80°С. Тяжке футерування виробляється в кілька шарів шамотною цеглою, яка не боїться впливу високих температур.
Найчастіше при проектуванні печей, промислових котлів (НДІСТУ, ДКВР) закладається шар із шамотної цегли. Проте недосвідченій у будівництві людині складно визначитися з технологічними особливостями футерувальних робіт:
- Скільки шарів вогнетривкої цегли необхідно?;
- Чи залишається зазор між шамотною цеглою для їхнього розширення при нагріванні, і які розміри зазорів?;
- Яким чином кріпити шамот?
При виконанні робіт з обмуровки топки котла, якщо розміри топки дозволяють, то для обкладки краще використовувати шамотну цеглу стандартного розміру (250*150*65 мм), укладену вертикально. Горизонтальне укладання покращить теплозахисні властивості, проте «з'їсть» внутрішній об'єм топки. Зазори між цеглою не залишаються, тому що шамотна цегла практично не розширюється при нагріванні. У роботі не варто використовувати цементний розчин для скріплення цегли, так як він зруйнується від температурних перепадів, простіше зробити пропил у місцях з'єднання цегли один з одним і з'єднати їх металевим шипом.
Футерування теплових агрегатів
Проблеми при футеруванні теплових агрегатів виникають такі ж, як і при виконанні робіт з футерування металевих печей та ремонту цегляних печей. Технологія вогнетривких робіт має деякі особливості. Обмуровка печі складається із шарів цегли. При високих температурах у вогнетривкій кладці може статися термічнерозтріскування, коли нагріті внутрішні шари виштовхують холодні зовнішні зі своїх місць. Зовнішні стінки, які зберігають форму теплового агрегату та відіграють роль «бандажу», під впливом розширених внутрішніх шарів розходяться убік. При цьому утворюються тріщини та руйнування окремої цегли, що також може призвести до виходу чадних газів у приміщення, якщо вчасно не зробити ремонт футерування.
Розтріскування погіршується тим, що глина, що використовується для з'єднання зовнішнього шару цегли, має низьку адгезію і розширюється при нагріванні значніше, ніж цегла. Відповідно при перегріві шов руйнується, кладка оплавляється. Правильніше використовувати пластичний розчин для вогнетривкої кладки з окремим його випробуванням, коли дві цегли з'єднуються між собою отриманим розчином і обпалюються при високій температурі. Після випробування перевіряється адгезія вогнетривкого розчину, його розширення та розтріскування. І вже на підставі отриманих результатів або змінюється склад розчину, або якщо результат випробування задовільний, вогнетривкий розчин використовується для виробництва вогнетривких робіт.
Особливу увагу на пристрій футерування варто звертати, якщо агрегат металевий, тому що теплове розширення металу набагато більше, ніж цегли, що необхідно враховувати. Між шаром футерування та металевими стінками теплового агрегату повинен залишатися зазор для теплового розширення, інакше футерування може просто зруйнуватися при нагріванні металу. Зазор ущільнюється базальтовою ватою у вигляді джгутів чи полотна.
Промислове футерування
Якщо для побутових печей і топок котлів шамотна цегла є оптимальною, то для промислових печей вона не завжди зручна у використанні. Для промислових цілей використовуютьсяпресована шамотні цеглини, які витримують не тільки високі теплові навантаження, а й термоудари.
Футерування конвертера виконується тільки після проведення інженерного розрахунку та вибору матеріалів для неї. Розрахунок дозволяє досягти найбільшого ефекту при всіх особливостях матеріалів та самого конвертера. Ще однією функцією футерування, крім теплозахисту, є захист елементів конвертера від механічного та хімічного впливів.
Матеріали для футерування димових труб
Якщо стовбур димової труби виготовлений з цегли, то для футерування застосовується цегла наступних марок:
- за міцністю (не нижче 100);
- за морозостійкістю (від 25-50).
При кладці футеровки димової труби, яка відводить гази (з температурою до +500°С), використовується звичайна глиняна цегла із застосуванням розчину, глиняно-цементної суміші. Якщо температура вище, то для ремонту димових труб використовуються вогнетривкі шамотні вироби марки ШБ, ША і цементно-шамотні розчини.
Крім шамотної пресованої цегли використовують також інші вогнетривкі матеріали, властивості яких залежать від палива, що спалюється, і робочої температури: