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