Расчет футеровки печи

24.04.2023

Футеровка печи разделяет высокотемпературную зону нагрева и обечайку теплового агрегата. Тепловая изоляция чаще всего бывает многослойной. Толщина каждого слоя определяется в зависимости от условий эксплуатации, теплопроводности вещества, из которого он состоит, а также допустимой разности температур на его границах.

Содержание

1. Нормативная база
2. Принцип определения толщин слоев теплоизоляции печей
3. Формула
4. Особенности, влиящие на расчет футеровки

Нормативная база

Общие требования к конструкциям, проектированию, а также ремонту промышленных печей и тепловых агрегатов собраны в ГОСТ 34518-2019 на основе большого количества межгосударственных стандартов. В нем изложены особенности футеровки пода, стен, свода печей разного назначения и из различных материалов.

Несмотря на появление новых технологий и огнеупорных смесей расчет толщины теплоизоляции опирается на ведомственную строительную норму ВСН 429-81. В пункте 3 этой инструкции изложена методика расчета толщины стенок футеровки и требование минимизации затрат на ее возведение.

Принцип определения толщин слоев теплоизоляции печей

Футеровка печей и тепловых агрегатов создается по примерам уже надежно работающей теплоизоляции в аналогичных условиях эксплуатации. Ее задача снизить температуру зоны нагрева до искомой температуры внешнего слоя обечайки 60°С или другой проектной. Она может быть одно - или многослойной, но толщина слоев выбранных материалов снижает температуру нагрева до необходимого.

Формулы

Тепловой поток через м2 теплоизоляции рассчитывается по формулам из инструкции ВСН 429-8.

Формула №1

 

где g - удельный тепловые потери, Вт/м2;

- температура горячей поверхности футеровки, °С;

- температура обечайки, °С;

- коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности футеровки, Вт/(м2 × N);

- тепловое сопротивление N слоев теплоизоляции, (м2 × N)/Вт;

N - число слоев обшивки.

Формула №2

Тепловое сопротивление одного слоя изоляции:

 

где - толщина одного ряда, М;

- теплопроводность материала (табл.1 в ВСН 429-81) при средней t слоя, Вт/м.

Оперируя этими формулами и табличными данными, можно легко рассчитать однослойную футеровку при известных условиях эксплуатации. На практике приходится учитывать много параметров.

Особенности, влияющие на расчет футеровки

1. . Коэффициент для закрытых и безветренных помещений вычисляют по формуле = 8,14 + 0,06 × (t СТ - 273), где t СТ – температура снаружи агрегата. На обдуваемых устройствах по формуле , где V – взятая из СНиП II -А-6-72 средняя по году скорость ветра, м/с;
2. крепежные элементы (анкеры) из керамики или металла увеличивают тепловые потоки. Для точности расчета их следует добавить 5%;
3. наличие новых огнестойких смесей с увеличенной допустимой температурой и теплопроводностью, которых нет в инструкции ВСН 429-81;
4. применение новых технологий создания кладки или бетонирования (торкретирования) для теплоизоляции.

Производство расчетов многослойной футеровки для сложных агрегатов состоит из множества вариантов температурных графиков, уравнений и формул. Технически подходящий вариант должен не допускать превышения допустимых температур на границе сред огнеупорных слоев, а также температуры обечайки выше запланированной.

Окончательный вариант футеровки должен быть экономически выгоден и обеспечивать надежную эксплуатацию до капитального ремонта теплового агрегата. Для ремонтируемых агрегатов при расчете толщины слоев теплоизоляции необходимо учитывать степень износа футеровки печи, а также способ ее ремонта – восстановлением кладки или бетонирование огнестойкими смесями.

Все статьи