Футеровка печи шамотным кирпичом

Публикация: 09.05.2023
Время чтения: 5 мин.
Просмотров: 2519

Источником энергии для получения чугуна из железной руды является кокс. Он получается при спекании некоторых сортов каменного угля при температурах до +1200 °C длительное время в печах. Производство чугуна требует большое количество кокса, поэтому печи для его выпуска представляют собой производственные комплексы с непрерывным циклом, рассчитанным на срок работы не менее 25 лет.

Содержание

Когда используют футеровку шамотным кирпичом
Технология и правила кирпичной футеровки печи
Футеровка кирпичной топки печи
Шамотный кирпич для футеровки каминов
Методы футеровки котлов
Почему шамотный кирпич идеален для футеровки

Когда используют футеровку шамотным кирпичом

Коксовые батареи представляют собой набор сооружений, обеспечивающих подготовку сырья, загрузку его, изготовление из каменного угля кокса, охлаждение и транспортировку готовой продукции в доменные печи. Эти производственные объекты занимают большие площади, так как включают в себя до 49 камер коксования. Габаритные размеры камер могут достигать до 16х5х0,45 м.

Шамот - это обожженная до температуры в 1500°C огнеупорная глина (каолин). При такой высокой температуре вода из глины испаряется, даже химически связанная с ее компонентами, пластичность вещества теряется. Глина превращается в песок и куски различных фракций, которые после дробления становятся мелким однородным порошком заданных размеров.

Шамотный кирпич состоит из смеси огнеупорной глины и шамота, обладает высокой термостойкостью и способен выдерживать воздействие высокотемпературных процессов и химического воздействия, что делает его идеальным выбором для печей. При изготовлении смесь помещается в формы и подвергается термической обработке. Габаритные размеры и форма полученных изделий должна соответствовать ГОСТ 8691-2018. Степень огнестойкости шамотных кирпичей и их классификация в зависимости от состава определены в ГОСТ Р 52918-2008. Наличие знака «Ш» на упаковке говорит о том, что изделия в упаковке огнестойкие.

Тепловые агрегаты, работающие в режиме постоянного нагрева, как котлы или печи для плавки металлов, в режиме «загрузка шихты – плавка – выдача жидкого металла» подвержены резким температурным колебаниям. Без облицовки внутренних поверхностей огнеупорами это приводит к разрушению конструкций печей или к неоправданным тепловым потерям в котлах.

Футеровка шамотным кирпичом предназначена:

уменьшить термические напряжения в конструкции при перепаде температур, увеличив тем самым срок эксплуатации;
увеличить КПД теплового устройства, уменьшая расход топлива;
защитить топку от агрессивной среды при использовании различных видов топлива.

Создание буферного слоя шамотного кирпича не имеет смысла для мангала или подтопка с редким использованием для приготовления пищи на даче. Однако для приготовления пищи в непрерывном производстве такая футеровка поможет существенно сэкономить на топливе.

Технология и правила кирпичной футеровки печи

Промышленные печи и тепловые агрегаты различного назначения нуждаются в футеровке, которая обычно выполняется шамотным кирпичом. Это серьезная инженерная задача под силу команде профессионалов проектировщиков и рабочих. Облицовку бытовых тепловых устройств желательно тоже выполнять под контролем специалиста. Однако при определенной подготовке и несложных случаях можно, соблюдая правила и последовательность, выполнить футеровку самостоятельно.

Футеровка кирпичной топки печи

Перед началом работ необходимо рассчитать количество и конфигурацию изделий из шамота исходя из следующих соображений: обычный красный и шамотный кирпич не должны пересекаться в одной кладке. Количество, толщина и форма изделий из шамота подбирается из конструкции и размеров топки. Ассортимент выпускаемой шамотной продукции для облицовки любого места печи или камина позволяет это сделать.

Выкладка футеровки происходит в следующей последовательности:

кирпич первого ряда вокруг колосников выкладывают на ребро. Наклонная грань шамотного изделия должна быть выше решетки и направлена к ней;
кладка боковых и задней стенок происходит в одно время. Каждый следующий ряд сдвигается относительно нижнего на ½ длины кирпича;
каждый второй ряд армируется проволокой 3-5 мм из стали по швам между слоями до самого верха;
верх топки выкладывается шамотным кирпичом на ложок. Для свода можно подобрать фасонные изделия из шамота.

Кирпичи укладываются в несколько слоев, при этом каждый слой должен быть достаточно плотно прилегать к предыдущему, чтобы избежать потерь тепла.

В процессе укладки облицовки топочной камеры печи ключевое внимание уделяется термическому расширению используемых огнеупорных материалов под воздействием высоких температур, которые возникают во время работы печи, камина или котла. В связи с этим между внутренним защитным (шамотным) слоем и внешним (стандартным керамическим) слоем оставляется зазор в размере 7÷10 мм или укладывается прокладка из базальтового, каолинового или асбестового картона.

Аналогичное заполнение необходимо делать при выкладывании футеровки металлической печи. Необходимый компенсационный зазор между металлом и шамотной облицовкой тоже желательно застелить теплоизоляцией.

Сложность в создании футеровки для камина состоит в том, что тепловой поток должен уходить в комнату, а дым в дымоход. Правильным созданием этих потоков должны заниматься профессионалы. Эксперименты с самостоятельным устройством камина заканчиваются чаще всего переделкой топки.

Использование бывшего в употреблении шамотного кирпича требует замачивания, чтобы освободить капилляры изделия от накопившихся тромбов. Сухой кирпич выкладывается на более жидкий раствор для лучшей адгезии стенки. При густом растворе шамотное изделие лучше замочить в воде, чтобы сушка кирпича и схватывание раствора происходило естественно, и они не обезвоживали друг друга.

Шамотный кирпич для футеровки каминов

При проектировании и строительстве каминов шамотный кирпич является одним из наиболее предпочтительных вариантов, поскольку является надежным и долговечным материалом, способным выдерживать высокие температуры и прямое воздействие огня.
К другим его особенностям относят:

низкую теплопроводность, что позволяет ему сохранять тепло внутри топки и постепенно отдавать его в помещение. Это свойство особенно важно для отопительных систем, так как позволяет поддерживать комфортную температуру долгое время после затухания огня;
значительную устойчивость к термическим нагрузкам и циклам нагрева и охлаждения. Это обеспечивает долгий срок службы без необходимости частого ремонта и замены элементов.

К областям применения шамота при футеровке каминов относятся:

Футеровка топок и дымоходов.
Ремонт и реконструкция старых каминов, что особенно важно для исторических зданий и домов, где требуется сохранить аутентичность интерьера.
Создание варочных плит и элементов.
Постройка нового камина.

Методы футеровки котлов

Задача котла передать тепловую энергию, образовавшуюся при горении топлива в теплообменник, в котором циркулирует теплоноситель. Эффективность теплоизоляции зоны горения от утечек тепла в окружающее пространство определяет КПД агрегата. Футеровка шамотным кирпичом топки котла — это основная часть его защиты от потерь тепла.

Для котлов применяют три вида футеровки:

многослойная (тяжелая). Две-три стенки из шамотного кирпича, выложенного ложковой частью вниз, снижают температуру корпуса котла до приемлемого уровня в 80⁰С при горении свыше 1200⁰С;
однослойная (облегченная). Стенка в один кирпич ограждает зону горения, а дополнительная теплоизоляция между футеровкой и металлическим корпусом снижает тепловые потери;
натрубная (внешняя). Специальными огнеупорными обмазками, клеями и армированием сеткой из стекловолокна на трубах создается теплоизолирующий кокон.

Тяжелая футеровка используется в основном для промышленных котлов, так как требует большой площади, повышенных затрат и сложная в создании. В бытовых котлах практичнее применить облегченный вариант с комбинацией натрубной теплоизоляции. Такое решение может дать серьезную экономию расходов.

Почему шамотный кирпич идеален для футеровки

Наиболее массовый вид огнеупорный продукции — это шамотный кирпич, имеет высокую рабочую температуру (ША до1730 ℃), обладает высокой теплоотдачей. Шамотные изделия типов ПБ и ПВ долго нагреваются и медленно остывают. На фоне других огнеупорных материалов с похожими качествами имеют низкую стоимость. К недостаткам можно отнести трудность механической обработки, но промышленностью освоена широкая гамма изделий из шамота для любых тепловых устройств.