Технология футеровки печи

Содержание

Цельноуглеродистая конструкция лещади

Для доменных печей > 3000 м3 лещадь выкладывается полностью из углеродистых блоков.

Кладка лещади при этом представляет собой углеродистый стакан с размещением в основании вертикального ряда блоков, а по периферии – блоков уложенных горизонтально.

В нижней части лещади в центре устанавливают вертикальные и по периферии горизонтальные прямоугольные графитированные блоки. Графитированные блоки всегда размещают в основании лещади как более прочные и теплопроводные. Кладка ведется на углеродистой пасте с вертикальными (2,5 мм) и горизонтальными (1 мм) швами (рис. 7.4, 7.5). Каждый блок должен прилегать к соседним блокам своими плоскостями, образуя шов требуемой толщины. Шов между блоками должен быть заполнен углеродистой пастой, подогретой до 30-50oС. Каждый последующий ряд укладывается после проверки вертикальности, горизонтальности и прямолинейности выполненного ряда и устранения замеченных дефектов.

Рисунок 7.4 – Лещадь цельноуглеродистая: а) двухкольцевая кладка; б) однокольцевая кладка, 1 – графитированные блоки; 2 – углеродистые блоки; 3 – высокоогнеупорные муллитовые изделия; 4 – углеродистая масса повышенной теплопроводности; 5 – углеродистая масса; 6 – углеродистые блоки (вертикальные) повышенной теплопроводности; 7 – шамотные изделия; 8 – плиты воздушного охлаждения лещади

Рисунок 7.5 – Лещадь цельноуглеродистая (план двухкольцевой кладки): 1 – графитированные блоки; 2 – углеродистые блоки; 3 – углеродистые блоки повышенной теплопроводности; 4 – углеродистая масса повышенной теплопроводности

Отклонение фактического расстояния от проектного (от основания лещади до оси чугунной летки) по высоте не должно превышать 20 мм, а отклонение от горизонтали не более 5 мм. Для этого основание лещади перед началом кладки тщательно выравнивают углеродистой массой. Выше графитированных блоков в центре лещади устанавливают ряд углеродистых блоков на углеродистой пасте.

Известна конструкция лещади, при которой выше графитированных блоков уложены два ряда углеродистых клинообразных блоков (рис. 7.6). По периферии клинообразные блоки обкладывают прямоугольными блоками, прилегающими к ним своими скосами. Зазор между блоками и холодильниками составляет 90 120 мм. Зазоры между вертикально и горизонтально установленными блоками составляют около 80 мм. Все зазоры заполняют нагретой до 70-80oС углеродистой массой.

Рисунок 7.6 – Лещадь цельноуглеродистая с клинообразными углеродистыми блоками: 1 – графитированные блоки; 2 – клинообразные углеродистые блоки; 3 – горизонтальные углеродистые блоки; 4 – углеродистая масса; 5 – плитовые холодильники

Основным преимуществом углеродистых изделий перед шамотными является отсутствие дополнительной усадки при самых высоких температурах, практическое отсутствие смачиваемости шлаками, высокая огнеупорность, отсутствие деформации под нагрузкой при высоких температурах. Износ углеродистых блоков в горне и лещади доменной печи происходит главным образом от взаимодействия с парами воды, углекислотой и закисью железа и марганца. Кроме того, однородность материалов обеспечивает лучшую стойкость лещади.

Использование шамотного кирпича при футеровке

Как уже говорилось ранее, внутреннюю поверхность можно защищать не только теплозащитными материалами, но и защитными экранами, что зависит от назначения печи. Если в колах отопления экран не нужен, так как произойдет напрасное расходование тепла, то в банных печах они вполне могут быть применимы.

Раньше для создания печей использовались обычные кирпичи, которые быстро разрушались под тепловым воздействием высоких температур. На смену им пришли кирпичи с более плотной структурой (М-300), которые использовались долгое время, пока не появились шамотные материалы. Они изготавливаются из глины, которая смешана с порошком из обожженной глины с последующим обжигом при высоких температурах.

Шамотный кирпич (ГОСТ 390-96) в настоящее время является оптимальным материалом для футеровки тепловых котлов и печей. Основным его отличием от обычных кирпичей являются ярко выраженные теплозащитные свойства. Технология обкладывания шамотным кирпичом внутренней поверхности топки и называется, в большинстве случаев, футеровкой.

Промышленная футеровка

Если для домашних печей и котлов шамотный кирпич является оптимальным, то для промышленных печей он не всегда удобен в использовании. Для промышленных целей используются прессованные шамотные кирпичи, которые выдерживают не только высокие тепловые нагрузки, но и термоудары.

Кроме шамотного прессованного кирпича используют также другие огнеупорные материалы, свойства которых зависят от сжигаемого топлива и рабочей температуры:

Материал Плотность кг/м3 Максимальная рабочая температура °С
Шамот 1800-2000 1300
Кирпич глиняный 1600 700
Вермикулит 150-250 1100
Базальтовая вата 100 750
Каолин плотный 2400-2500 1400

Схема футеровки промышленной печи.

Нанесение же футеровочного слоя в условиях промышленного производства может быть произведено без остановки печей. Футеровочные составы наносятся на внутреннюю часть печи с помощью впрыскивания на раскаленную поверхность или торкретирования. Торкретирование — процесс нанесения футеровочного материала на поверхность топки с помощью сжатого воздуха и специальной торкретной установки. Послойное нанесение смесей позволяет добиться высокого качества футеровки.

Таким образом, футеровка домашней печи необходима, для того чтобы защитить печь от разрушения под действием высоких температур. Обкладка топки шамотным кирпичом препятствует тому, чтобы тепловой поток от горения топлива влиял напрямую на стенки печи.

В промышленных масштабах футеровка предназначена для уменьшения теплопотерь в печах и защиты их элементов от прямого воздействия высоких температур. В отдельных случаях, например, в индукционных печах, футеровка предохраняет стенки печи от контакта с расплавленным металлом или химическими соединениями, образующимися при переплавке металлов.

Что же это такое

Технология под странным и непонятным названием футеровка представляет собой некую конструкцию, которая будет способствовать процессу защиты рабочей камеры отопительного агрегата от самых разных воздействий, которые могут быть направлены от окружающей среды. Печь в ходе этой технологии получает:

Высокие показатели защиты от резких и регулярных перепадов температурного режима, то есть при помощи этой процедуры вы обеспечиваете отличные теплоизоляционные качества.
Становится огнеупорной, а это очень важно для вашей же личной безопасности и безопасности вашего дома. Камера получает защиту от производимой жары.
Получает качественную защиту от агрессивных факторов, например, от окисления

В процессе данной процедуры агрегат становится кислотоупорным.
Вы можете применить различные облицовочные материалы, и агрегат станет еще красивее, чем был ранее.

Материалы для футеровки

Футеровочные материалы для усиления печной конструкции делятся на классы качества:

  • А класс — в состав материалов входит кремнезем, выдерживающий температуру до 1730˚С и обладающий повышенной прочностью. Цена товара высокая, поэтому использовать премиальный материал для бани или дома будет невыгодно.
  • Б класс — материалы состоят из глины с небольшой долей посторонних примесей, идеально подходят для защиты банных печей (шамотный кирпич). Находясь в среднем ценовом сегменте, материал показывает высокие защитные свойства. Максимальная температура использования — 1670˚С.
  • В класс — низкокачественные материалы, состоящие из нескольких компонентов. Температурный предел — 1590˚С.

В футеровке металлических и кирпичных печей есть свои особенности. Начиная футеровочные работы с металлической топкой, следует помнить, что металл при нагреве расширяется. Следовательно, защитная кладка делается на небольшом расстоянии от внутренних стенок печи, а в образовавшуюся пустоту укладывается стекловата — так расширяющийся металл не повредит кирпич, а вата увеличит теплообмен.

Как приготовить раствор

Ранее упоминалось, что необходимо экспериментировать с раствором для кладки футеровки. Чтоб минимально сократить количество испытаний, рекомендуется заготовить сразу несколько вариантов и обжечь в одинаковых условиях. Не забываем наносить обозначения.

Широко популярным считается раствор, приготовленный на основе кирпичной пыли и шамотной глины. Однако если в печи будут сжигаться исключительно дрова, можно воспользоваться классической глиняной смесью с небольшим содержанием песка.

Футеровка для лепных печей

Классические каменные или металлические отопительные конструкции в банях постепенно вытесняются более современными и красивыми лепными печами. Они возводятся глинобитным методом. Для них футеровку выложить из шамотного кирпича можно, но мастера рекомендуют прибегать к специальным смесям:

  • Муллитовые
  • Шамотные
  • Корундовые

Для применения названных составов достаточно на месте развести их в теплой воде. Раствор наносится на огнеупорные поверхности. После высыхания монолит не будет трескаться.

О ремонте

Вечным не бывает ничего, в том числе футеровка топочной. Рекомендуется перед началом очередного отопительного сезона проводить осмотр поверхностей и восстанавливать разрушаемые участки.

В качестве латок рекомендуют применять смесь, основанную на глиноземистом цементе и шамотном порошке. Вначале масса наносится на разрушенные участки, а после просушивается открытым пламенем. Приступать к последнему этапу следует спустя неделю. Поторопившись, обновленная поверхность может вновь быстро разрушиться.

Немного о промышленной футеровке

Основное отличие промышленной и бытовой футеровки – структура используемого шамотного кирпича. В первом случае он будет подвергаться воздействию больших температур, поэтому требует дополнительного прессования в процессе производства. Они значительно дороже, однако способны выдерживать тепловые удары.

Рассмотрим наиболее оптимальные соотношения таких характеристик, как материал-плотность-температура:

Материал Плотность кг/м3 Максимальная рабочая температура °С
Шамот 1800-2000 1300
Каолин плотный 2400-2500 1400
Вермикулит 150-250 1100
Базальтовая вата 100 750
Кирпич глиняный 1600 700

В промышленности футеровка выполняет гораздо больше практических функций, чем в быту:

  • Уменьшает температуру наружных поверхностей
  • Защищает стенки печи от теплового разрушения
  • Снижает тепловые потери
  • Не позволяет контактировать материалам печи с химическими соединениями или расплавленными металлами

Подводим итоги

Ознакомившись с различными особенностями обустройства футеровки для различных видов печей, можно смело приступать к работе. Однако пренебрежение рассмотренными правилами может существенно сказаться на надежности и долговечности отопительных конструкций.

Футеровка металлических печей

Особое внимание на устройство футеровки стоит обращать, если печь металлическая, так как тепловое расширение металла гораздо больше, чем кирпича, что необходимо учитывать. Между слоем футеровки и металлическими стенками печи должен оставаться зазор для теплового расширения, иначе футеровка может просто разрушиться при нагреве металла

Зазор уплотняется базальтовой ватой в виде жгутов или полотна. Если печь расположена не в жилой зоне, для тех же целей может быть использован асбест.

Еще одной ошибкой при использовании металлических печей является обкладка их кирпичом не только внутри, но и снаружи, объясняя это улучшением безопасности и прогрева печи. Однако данный подход ошибочен, так как:

  • кирпич обладает высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, а значит, все тепло от сгорания топлива останется внутри топки и уйдет с дымом;
  • поверхность печи будет лишена доступа воздуха для теплоотвода, что приведет к их прогару. Прогар стенок, в свою очередь, способствует проникновению в помещение угарных газов, что опасно для здоровья.

Футеровка — вращающаяся печь

Для футеровки вращающихся печей промышленность выпускает специальные магнезиальные изделия ( табл. 4, 5) марок: ХМЦ — хромомагнезитовые; МХЦ — магнезитохромитовые; БМХЦ — безобжиговые магнезитохромитовые в железных обоймах и ПШЦ — периклазошпинелидные.

Для футеровки вращающихся печей применяют шамотовый и хромомагнезитовый огнеупоры. Хромомагне-зитовым огнеупором футеруются участки печи, подверженные действию высоких температур; от передней ( горячего конца) головки до конца зоны прокаливания. В зоне более низких температур печи, особенно при наличии влаги в материалах, происходит быстрое разрушение футеровки из хромомагнезитового кирпича. Поэтому этот участок печи футеруется шамотовым огнеупором.

Технические характеристики вращающихся печей для обжига магнезита.

Кладка футеровки вращающейся печи производится на растворе или металлических пластинах из мягкой стали Ст. Толщина швов при кладке на растворе должна составлять 2 0 — 2 5 мм по внутреннему диаметру и не более 5 мм у корпуса печи.

Выполнение футеровки вращающихся печей, особенно крупных ( таких как для обжига цементного клинкера), в короткие сроки требует большой и сложной подготовки.

Предназначены для футеровки вращающихся печей, применяемых в цементной и других отраслях промышленности.

Предназначены для футеровки вращающихся печей.

До начала футеровки вращающихся печей необходимо выполнить все подготовительные работы в соответствии с проектом. На площадку должны быть завезены транспортные средства, механизмы, оборудование и инструмент. Механизмы и оборудование устанавливают на рабочие места, к ним подводят электроэнергию и опробуют их в работе. На складах должны быть все необходимые для футеровки огнеупорные изделия и материалы для приготовления растворов и бетонов.

При сушке футеровки вращающихся печей сухого способа производства с циклонными и другими теплообменными устройствами необходимо учитывать значительные различия в температурных режимах печи и теплообменников, а также возможность конденсации влаги из отходящих из печи газов на холодной футеровке теплообменников в начальный период.

Кроме того, футеровка вращающейся печи подвергается комплексному воздействию других факторов, среди которых важнейшими являются химическое и механическое воздействия обжигаемого материала и газовой среды и высокая ( в зонах спекания и экзотермических реакций) температура. Температурный режим службы футеровки зависит от теплового напряжения, расположения и формы факела, теплообменных устройств, способа отвода тепла от корпуса печи и теплоизоляции.

За рубежом для футеровки вращающихся печей кальцинации широко применяют шамотные огнеупоры с повышенным содержанием А12О3; зону прокаливания футеруют высокоглиноземистыми огнеупорами.

Схема кладки при домкратном креплении.

При применении для футеровки вращающихся печей огнеупорных бетонов и масс, а также бетонных блоков используют специальные технологические приемы.

При применении для футеровки вращающихся печей основных огнеупоров, особенно высокостойких прямосвязанных периклазохромитовых и периклазошпинельных огнеупоров второго поколения, и с учетом того, что практически воздействию обжигаемого материала подвергается не сам огнеупор, а образующаяся на нем обмазка, химический износ футеровки не является определяющей причиной ее разрушения в процессе службы.

Современному предприятию для полной футеровки вращающейся печи требуется около 3000 т огнеупоров, из которых на долю основных приходится лишь 10 — 15 %, остальную часть составляют алюмосиликатные ( преимущественно шамотные) огнеупоры. Однако из-за существенно более низкой стойкости футеровки зоны спекания из основных огнеупоров их общий расход значительно возрастает.

Футеровка кирпичной теплоёмкой печи.

Современное печестроение предусматривает футеровку кирпичных печей огнеупорными материалами.

Вот что написано в википедии по запросу “Футеровка”:

Футеро́вка (нем.Futter «подкладка, подбой») — облицовка огнеупорными, химически стойкими (англ.)русск., а также теплоизоляционными материалами, которым покрывается внутренняя поверхность металлургических печей, ковшей, топок котлов и прочего оборудования. Футеровка производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических, термических, физических и химических повреждений. В горно-металлургической промышленности футеровка используется для защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, а также для усиления огнестойкости материалов, из которых изготавливают металлургические и бытовые печи.


Разберёмся как это связано с обыкновенными бытовыми печами и что этот термин обозначает в печестроении.

Места применения футеровки в бытовых печах:

  1. Футеровку применяют для топливника печи.
  2. Футеровку применяют для камер дожига бытовых печей.
  3. Футеровку применяют для защиты наиболее, термически, нагруженных областей печи.

Если, говорить по простому то, для бытовых кирпичных печей, футеровку желательно ставить там где огонь лижет кирпич.

Назначение футеровки в бытовых кирпичных печах.

Футеровка в бытовых печах производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных термических повреждений.

  • Огнеупорная топка в отопительном камине
  • Огнеупорная топка в отопительном камине

Причины необходимости футеровки в бытовых кирпичных печах.

Керамический кирпич плохо переносит прямое воздействие огня.

При продолжительном воздействии прямого огня кирпичная кладка разрушается.


Почему раньше не футеровали бытовые печи.

  • Старая Русская печь без футеровки
  • Печь без футеровки сложенная полностью из огнеупорного кирпича.

Не часто, но всё ещё встречаются среди печников ретрограды считающие что футеровка для печи не нужна и некоторые даже умудряются убедить заказчиков во вреде огнеупорного кирпича внутри печи.

Основным аргументом таких умозаключений становится идея о том что в стародавние времена никакого шамота не применяли и печи стояли по 100 лет.

В прежние времена, в хороших печах, для топок печей использовали кирпич железняк.

Железняк это специально перекаленный кирпич. Такой кирпич не разрушается под воздействием огня.

Железняк был гораздо дороже, обычного, керамического кирпича и его, не всегда, можно было достать.

Из за дороговизны железняка многие печники использовали для топок обычный керамический кирпич и такие печи, чаще всего, не выдерживали долгого времени.

При этом раньше печи не так сильно перетапливали как сейчас.

При перетопах печь без футеровки не выдерживает и пары лет.

Особенно, больная проблема перетапливания кирпичных печей, среди дачников.

Из за невозможности соблюдения отопительного режима и непонимания принципов работы теплоёмких печей дачники топят кирпичные печи по 3-4 часа, естественно, что кирпичная кладка, не выдерживает таких нагрузок.


Какой материал используется для футеровки современных бытовых печей.

  • Огнеупорный шамотный кирпич.
  • Огнеупорные шамотные плиты.
  • Огнеупорные шамотные лещадки.

Огнеупорное ядро отопительного камина

Для каких кирпичных бытовых печей нужна футеровка и в каких местах.

  • Для печи голландки футеруется топливник и хайло.
  • Для плиты варочной, желательно, футеровать всю плиту.
  • В камине отопительном противоточном футеруется топка и камера дожига.
  • В печи лежанке футеруется вся лежанка.
  • В круглой печи в металлическом футляре футеруется топка и первый канал от хайла.

Сложности футеровки бытовых кирпичных печей.

  • Шамотные материалы имеют более высокий коэффициент расширения при нагреве чем керамические кирпичи.
  • Для склеивания шамотных материалов не подходят смеси используемые для печной кладки керамических кирпичей.
  • Футеровка, часто, добавляет инертности печи. То есть в местах футеровки стенка печи утолщается от этого теплопередача становится медленнее.

Для того чтобы футеровка не навредила печи есть несколько простых правил.

  1. Нельзя перевязывать красный и шамотный кирпич.
  2. При футеровке, обязательно, оставлять компенсационные зазоры, на расширение, между красным и шамотным кирпичом.
  3. Использовать для монтажа каждого из материалов специальные смеси.
  4. Не заужать каналы печи футеровкой.

Футеровка кирпичной печи

Проблемы при футеровке топочной части возникают не только у металлических печей, кирпичные печи также обладают некоторыми особенностями. При больших температурах в печи может произойти термическое растрескивание, когда нагретые внутренние слои выталкивают холодные наружные со своих мест. Наружные стенки, которые сохраняют форму печи и играют роль «бандажа», под воздействием расширенных внутренних слоев расходятся в стороны. При этом образуются трещины и разрушение отдельных кирпичей, что также может привести к выходу угарных газов в помещение.

Растрескивание усугубляется тем, что глина, применяемая для соединения наружного слоя кирпичей, обладает низкой адгезией и расширяется при нагреве значительнее, чем сами кирпичи. Соответственно, при перегреве шов разрушается. Правильнее использовать более пластичный раствор при создании печи с отдельным его испытанием, когда два кирпича соединяются между собой полученным раствором и обжигаются при высокой температуре. После испытания проверяется адгезия раствора, его расширение и растрескивание. И уже на основании полученных результатов либо изменяется состав раствора, либо, если результат испытания удовлетворителен, раствор используется для создания всей печи.

Используемые материалы

Узнав, что такое футеровка, необходимо подробней рассмотреть материалы для ее возведения. Поделить материалы, используемые для футеровки печей и котлов, можно на три основных класса:

  • Класс А – искусственные или естественные материалы, основой которых является кремнезем
  • Класс В – классические материалы, в основе которых лежит глина

Класс С – к нему относят все оставшиеся варианты и различные огнеупорные растворы

Конкретные примеры

Защищать внутреннюю поверхность топочной можно самыми различными методами:

  • Кладка из шамотного кирпича
  • Нанесения негорючих смесей
  • Установка защитных экранов

К установке экранов рекомендуется прибегать в случае установки металлических банных печей. В других случаях он не эффективен, так как приведет к напрасной утечке тепловой энергии.

Выбрав кирпичную кладку, не рекомендуется использовать классический кирпич – он быстро разрушается и требует замены. До появления шамотных материалов использовались изделия марки М-300. Они сравнительно надежны и прочны, но все равно уступают в эффективности.

Рекомендуется применять шамотный кирпич, попадающий под ГОСТ 390-96.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о