Футерування печей, промислових димарів. Обмурування котлів

Щоб розібратися в тому, що представляє з себе футерування теплових агрегатів, необхідно зрозуміти які фізичні процеси, відбуваються при горінні палива. Високі температури, які утворюються при згоранні, можуть привести до змін властивостей і структури навколишніх матеріалів. Незважаючи на те що матеріали, з яких виготовляють печі промислові, котли водяні і парові, труби димові печей, зазвичай вогнетривкі, вони потребують захисту від перегрівання.  Саме футерування призначене для захисту теплових агрегатів від небажаних наслідків перегрівання. Обмуруванням димарів називають цегляну оболонку, яка облаштовується на внутрішній поверхні димаря. Обмурування характеризується високою вогнестійкістю, що дозволяє використати устаткування більше довгий час. Обмурування тісно взаємодіє як з матеріалами, з яких виготовлений тепловий агрегат, так і з середовищем усередині топки, де відбувається сам процес горіння. 

Футерувальні роботи - це вид робіт по внутрішньому захисному облицюванню теплових агрегатів і їх робочих елементів : печей, ковшів, труб, топок. Призначення футерування - захист непроникних шарів від абразивних і механічних навантажень, високотемпературних середовищ.

Футерування промислових печей

Футерувальні роботи мають різне призначення, тому виділяють теплоізоляційне, вогнетривке і кислототривке футерування.

Теплоізоляційне футерування забезпечує оберігання устаткування від впливу агресивних речовин і значного зниження теплових втрат. Частіше увесь цей вид використовують при футеруванні промислових печей. Найбільш популярний матеріал, використовуваний при футеруванні цього виду, являється жароміцна цеглина - має високі теплоізоляційні показники і здатний витримувати великі перепади температур.

Призначення кислототривкого футерування - забезпечення антикорозійного захисту внутрішніх поверхонь устаткування, працюючого в агресивних умовах, - під дією кислот, солей, лугів. Найчастіше для цього виду футерування використовується кислототривка кераміка, базальтове і діабазове литво, углеграфитовые матеріали.

Призначення вогнетривкого футерування - захист печей і труб від дії високих температур, зниження теплових втрат, ефективне використання тепла. Матеріал, використовуваний для цього виду футерування, - вогнетривка цеглина.

Оскільки футерування на 90% виконується вручну, якість і довговічність такого захисного покриття безпосередньо залежать від кваліфікації фахівця.

У ТОВ "Схид-будконструкция" до робіт по футеруванню допускаються тільки висококваліфіковані майстри. Компанія уважно підходить і до вибору матеріалів для футерування: постачальники вогнетривких материалаов - найбільші виробники технічних матеріалів, якість яких перевірена роками. Роботи ведуться з дотриманням СНиПов і інших регулюючих документів. На усі футерувальні роботи поширюється повна гарантія якості.

Компанія "Схид-будконструкция" має багатий досвід співпраці з найбільшими промисловими підприємствами країни і пропонує наступні види послуг :

•   футерування промислових печей і димарів;

•   футерування парових і водогрійних котлів;

•   кислототривке футерування;

•   обслуговування і ремонт футерування.

Футерование труб може бути представлене не лише цегляним викладенням, але і іншими видами. Залежно від хімічних властивостей виділяють три види вогнетривких речовин, які можуть використовуватися як футерувальні матеріали : кислі, нейтральні і основні. Розділення обумовлене різною реакцією різних речовин на речовини, що утворюються в процесі горіння палива.

Роботи по теплозахисту печі

Захистити внутрішню поверхню топки можна двома способами:

•  обробити внутрішню поверхню матеріалом з низькою тепловою провідністю;

•  використати захисні екрани, які відбиватимуть теплове випромінювання. При цьому тепло від цього випромінювання йтиме з печі разом з димом.

При першому способі не варто плутати теплоізоляцію і теплозахист. При теплоізоляції тепло, що виділяється в печі, залишається в робочій зоні. Теплозахист же тільки оберігає певну ділянку поверхні від теплового випромінювання, не затримуючи при цьому тепло усередині робочої зони. Саме для цього при футеруванні печі використовуються теплозахисними, а не теплоізоляційними матеріалами.

Як вже говорилося раніше, внутрішню поверхню можна захищати не лише теплозахисними матеріалами, але і захисними екранами, що залежить від призначення печі. Якщо в колах опалювання екран не потрібний, оскільки станеться марне витрачання тепла, то у банних печах вони цілком можуть бути застосовні.

Раніше для створення печей використовувалася звичайна цегла, яка швидко руйнувалася під тепловою дією високих температур. На зміну їм пришли цеглу з щільнішою структурою (М- 300), яка використовувалася довгий час, поки не з'явилися шамотні матеріали. Вони виготовляються з глини, яка змішана з порошком з обпаленої глини з подальшим випаленням при високих температурах.

Шамотна цеглина (ГОСТ 390-96) нині є оптимальним матеріалом для футерування теплових котлів і печей. Основною його відмінністю від звичайної цегли є яскраво виражені теплозахисні властивості. Технологія обкладення шамотною цеглиною внутрішньої поверхні топки і називається, у більшості випадків, футеруванням.

Обмурування парових котлів і водогрійних

За типом конструкції футерування котлів розділяється на:

•  натрубну;

•  полегшену;

•  важку.

Натрубне футерування робиться спеціальною теплоізоляційною масою, що наноситься на труби котлів парових і водогрійних в декілька шарів. Армування цієї маси металевою сіткою забезпечить міцність і надійність усієї конструкції.

Полегшене футерування робиться в один шар шамотної цеглини з розділенням на пояси. Кожен пояс спирається на каркас котла або проміжні балки. Зовнішню поверхню котла (водяного або парового) при цьому обшивають залізним листом з приміщенням між ним і котлом теплоізоляційних плит. Цей спосіб підвищить ефективність котла, знижуючи при цьому температуру зовнішньої поверхні.

Нарешті, важке футерування застосовується в котлах, де забезпечено слабке екранування. Температура усередині топки таких котлів досягає 1300°З, що дуже небезпечно для зовнішніх матеріалів. Футерування покликане понизити температуру зовнішньої поверхні котла до прийнятних 70-80°С. Важке футерування робиться в декілька шарів шамотною цеглиною, яка не боїться дії високих температур.

У більшості випадків при проектуванні печей, промислових котлів закладається шар з шамотної цеглини. Проте недосвідченій у будівництві людині складно визначитися з технологічними особливостями футерування :

•  скільки шарів вогнетривкої цеглини потрібні;

•  чи залишається проміжок між шамотною цеглиною для їх розширення при нагріві, і які розміри проміжків;

•  яким способом кріпити шамот.

Якщо розміри топки дозволяють, то для обкладання краще використати шамотну цеглину стандартного розміру (250*150*65 мм), укладену вертикально. Горизонтальне укладання поліпшить теплозахисні властивості, проте "з'їсть" внутрішній об'єм топки. Проміжки між цеглою не оставляются, оскільки шамотна цеглина практично не розширюється при нагріві.  Не варто використати цементний розчин для скріплення цеглини, оскільки він зруйнується від температурних перепадів, простіше зробити пропіл в місцях з'єднання цегли один з одним і з'єднати їх металевою шпилькою. 

Футерування теплових агрегатів

Проблеми при футеруванні теплових агрегатів виникають такі ж, як і при виконанні робіт по футерованию металевих печей і цегляних печей. Технологія вогнетривких робіт має деякі особливості. При великих температурах у вогнетривкій кладці може статися термічне розтріскування, коли нагріті внутрішні шари виштовхують холодні зовнішні зі своїх місць. Зовнішні стінки, які зберігають форму теплового агрегату і грають роль "бандажа", під впливом розширених внутрішніх шарів розходяться в сторони.  При цьому утворюються тріщини і руйнування окремої цегли, що також може привести до виходу чадних газів в приміщення. 

Розтріскування посилюється тим, що глина, вживана для з'єднання зовнішнього шару цегли, має низьку адгезію і розширюється при нагріві значніше, ніж сама цегла. Відповідно, при перегріванні шов руйнується. Правильніше використати пластичніший розчин для вогнетривкої кладки з окремим його випробуванням, коли дві цеглини з'єднуються між собою отриманим розчином і обпалюються при високій температурі. Після випробування перевіряється адгезія вогнетривкого розчину, його розширення і розтріскування.  І вже на підставі отриманих результатів або змінюється склад розчину, або, якщо результат випробування задовільний, вогнетривкий розчин використовується для виробництва вогнетривких робіт. 

Особлива увага на облаштування футерування варто обертати, якщо агрегат металевий, оскільки теплове розширення металу значно більше, ніж цеглини, що необхідно враховувати. Між шаром футерування і металевими стінками теплового агрегату повинен залишатися проміжок для теплового розширення, інакше футерування може просто зруйнуватися при нагріві металу. Проміжок ущільнюється базальтовою ватою у вигляді джгутів або полотна.

Промислове футерування

Якщо для побутових печей і котлів шамотна цеглина є оптимальною, то для промислових печей він не завжди зручний у використанні. Для промислових цілей використовується пресована шамотна цегла, яка витримує не лише високі теплові навантаження, але і термоудары.

Футерування конвертера виконується тільки після проведення інженерного розрахунку і вибору матеріалів для неї. Розрахунок дозволяє добитися найбільшого ефекту при усіх особливостях матеріалів і самого конвертера. Ще однією функцією футерування, окрім теплозахисту, являється захист елементів конвертера від механічного і хімічного дій.

Футерувальні роботи доменних печей проводиться за допомогою вогнетривких матеріалів, таких як шамотну цеглину. Ще можуть використовуватися різні блоки вуглецевого складу, цеглина з підвищеним вмістом глини або з карбідокремнієвими складовими.

Матеріали для футерування димарів

Якщо ствол димаря виготовлений з цеглини, то для футерування застосовується цеглина наступних марок :

•   по міцності (не нижче 100);

•   по морозостійкості (від 25-50).

При кладці футерування димаря, який відводить гази (з температурою до  500°С), використовується звичайна глиняна цеглина із застосуванням розчину, глиняно-цементної суміші. Якщо ж температура вища, то використовуються вогнетривкі шамотні вироби марки ШБ, ША і цементно-шамотні розчини.

Окрім шамотної пресованої цеглини використовують також інші вогнетривкі матеріали, властивості яких залежать від спалюваного палива і робочої температури :

 

Вогнетривкій матеріал	Щільність, кг/м3	Максимальна робоча температура, °С
Шамот	1800-2000	1300
Кирпич глиняний	1600	700
Вермикулит	150-250	1100
Базальтова вата	100	750
Каолин щільний	2400-2500	1400

Нанесення ж футерувального шару в умовах промислового виробництва може бути зроблене без зупинки печей. Футерувальні склади наносяться на внутрішню частину печі за допомогою уприскування на розжарену поверхню або торкретування. Торкретування - процес нанесення футерувального матеріалу на поверхню топки за допомогою стислого повітря і спеціальної торкретної установки. Пошарове нанесення сумішей дозволяє добитися високої якості футерування.

У промислових печах футерування призначене для зменшення тепловтрат в топках і захисту їх елементів від прямої дії високих температур. В окремих випадках, наприклад, в індукційних печах, футерування оберігає стінки печі від контакту з розплавленим металом або хімічними сполуками, що утворюються при переплавці металів.

Правила футеровальних робіт

Захист внутрішніх стінок топки проводять з урахуванням розширення матеріалів від дії відкритого вогню. Саме тому між шамотною цеглою завжди залишають проміжок 5-10 мм. Перед початком робіт роблять розрахунок матеріалу. Його стандартні розміри складають 250х150х65 мм. Іноді пічники укладають його в 2 шари. У побуті футерування печі подвійним шаром робити не обов'язково. При цьому слід знати, що загальну товщину футерування визначають наступні чинники:

•  товщина корпусу печі

•  товщина зовнішнього облицювання

•  температура усередині топки.

Закріплення шамотних елементів між собою здійснюється за допомогою металевих штирів. Для цього в їх стінках роблять канавки методом пропіл, потім вкладають в них стержень. Таким чином, він є деталлю армування, яка гарантує фіксацію матеріалу. Послідовність робіт по футеруванню наступна: спочатку укладають шамотну цеглину на дно топки, потім на бічні стінки, закінчують верхньою горизонтальною частиною.

Важливо знати, що не можна використати одночасно 2 види цегли : шамотний і вогнетривкий червоний. Не дивлячись на те, що глиняний є жаростійким, у них різна міра теплопровідності і лінійного розширення. Це приведе з часом до тріщин в червоній цеглині і переробці усіх робіт. Для кладки беруть спеціальну суміш. Вона також містить в складі шамотні волокна, і це зрівнює міру її розширення з властивостями цеглини.

Компанія "Схид-будконструкция" виконує кладку вогнетривкою цеглиною (вогнетривкими блоками) будь-якої складності;

•   футерування рулонними керамоволокнистыми матеріалами;

•   футерування керамоволокнистыми модулями (Z- блок, U- блок та ін.);

•   торкретування вогнетривкими і теплоізоляційними складами (торкрет-бетоны);

•   футерування вогнетривкими і теплоізоляційними бетонами, набивними і пластичними масами (у тому числі власного виробництва);

•   виготовлення і монтаж опалубки будь-якої складності;

•   нанесення спеціальних вогнетривких покриттів;

•   теплоізоляційні роботи;

•   виготовлення штучних, нестандартних виробів з вогнетривкого бетону;

•   сушка штучних, нестандартних виробів з вогнетривкого бетону при температурі ≤600°З;

•   конструктивне різання вогнетривких виробів будь-якої складності.