Футеровка

Футеровка - специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений. Например, в горно-металлургической промышленности постоянно возникает проблема защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, для решения которой с успехом используется футеровка. Футеровка печей производится для того, чтобы усилить огнестойкость материалов, из которых изготовлена печь. Преимущества применения слоисто-пористых материалов и изделий на их основе, таких, как вермикулит , для того, чтобы футеровка была надежной и качественной, продиктованы следующим: материал пожаробезопасный, имеет высокие показатели теплостойкости и огнеупорности, химически инертен, имеет высокие изоляционные свойства (то есть минимальную электропроводность).

Футеровка доменной печи

Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком.

Применяемые огнеупоры

Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО 2 и Аl 2 О 3 . Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl 2 О 3 соответственно не менее 43, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °C), низким содержанием Аl 2 О 3 (<1,5 %). Кирпич с более высоким содержанием Аl 2 О 3 применяют для кладки низа печи, а с более низким - для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объёмом "1033 м* стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (* 37 %) содержанием Аl 2 О 3 , меньшей огнеупорностью (> 1730 °C), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl 2 О 3 при огнеупорности > 1800 °C. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl 2 О 3 и SiO 2 заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400x400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400x200x100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи - лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель - это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь

Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объёма печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. Один из вариантов кладки цельноуглеродистой лещади из углеродистых блоков показан на рис. 22. В комбинированной лещади, один из вариантов которой показан на рис. 25, её низ 1 и наружную часть (стакан) 4 выкладывают из углеродистых блоков, а внутреннюю центральную часть 2 и высокоглиноземистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % Аl 2 О 3 ]. Высота лещади составляет ~ 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи (см. рис. 48). С тем, чтобы уменьшить износ лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение её низа. Между низом лещади 1 и пнем 8 фундамента закладывают чугунные плиты 7 толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лещади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками 3.

Горн

Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % Аl 2 О 3) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (С0 2), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой (рис. 25, 6) в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холо-дильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонко-стенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % Аl 2 О 3) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом (рис. 26). Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо неё на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl 2 О 3) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl 2 О 3 . Кирпичи укладывают в два-три ряда вперевязку (рис. 2б). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800-900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими её опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 27). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230-345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575-690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками (рис. 26), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575-900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 27), либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 26). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70-200 мм, заполняемый шамото-асбестовой или пластичной углеродистой массой.

Колошник

Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают «колошниковую защиту», которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная её разновидность состоит из стальных сегментов - литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты (рис. 28) расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых (см. рис. 28) сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемешаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате её нагрева.

К.т.н. В.П. Фролов, главный технолог, А.С. Себякин, начальник цеха, ООО «Вермолит», г. Подольск

При эксплуатации котельного оборудования, как отечественного, так и европейского производства может происходить разрушение футеровки крышки котла, в месте, где расположена горелка, а также разрушение футеровки крышек смотровых лазов, что характерно, для отечественных котлов.

Ввиду того, что не всегда возможно оперативно доставить новую крышку котла (особенно произведенного в Европе) на место эксплуатации оборудования в России, многие организации сами, с помощью «подручных» средств, пытаются заниматься ремонтом футеровки. Как показывает практика, данная операция приносит краткосрочный эффект, который в итоге сводится к частым остановкам котла и последующим малоэффективным переделкам футеровки с применением всевозможных огнеупорных материалов (часто сомнительного качества), коих можно найти великое множество на пространствах сети Интернет.

Данные эксперименты могут в итоге привести к печальным последствиям: металлическая стенка крышки котла может деформироваться, или прогореть, к тому же – высокая температура поверхности крышки является нарушением требований безопасной эксплуатации оборудования. С учетом того, что многие европейские модели котлов, эксплуатируемых на территории России, сейчас уже не производятся, то, соответственно, наиболее оптимальное решение – обратиться к специалистам, которые помогут решить проблему, связанную с ремонтом изношенной изоляции.

Опыт выполнения работ, связанных с заменой теплоизоляции крышек котлов, показал, что лучше данные работы выполнять в промышленных (производственных) условиях, т.к. при помощи бытовых подручных инструментов (таких, как ведро, дрель с насадкой и т.п., вместо специализированного и технически сложного оборудования) невозможно добиться однородности заливки подготовленного раствора (шихты), что, в свою очередь, чревато разнородностью распределения плотностей материала, и его дальнейшему быстрому разрушению.

Сырьевая база и производственные мощности компании «Вермолит» позволяют:

Подобрать огнеупорную высокотемпературную смесь;

В специальных установках приготовить смесь нужного фракционного состава;

Произвести заливку материала в один прием, что позволит равномерно распределить плотность шихты по всему занимаемому объему крышки;

С помощью печей произвести плавную выгонку воды из залитого теплоизоляционного материала, что придаст материалу необходимые теплоизоляционные и прочностные свойства, а также позволит избежать возможных ошибок при сушке крышки по месту (в составе котла), т.к. именно не правильный режим сушки может привести к разрушению футеровки крышки.

Ниже приведены два примера: 1 – непромышленной футеровки крышки европейского котла, 2 – пример изготовления крышки смотрового лаза котла КВГМ-30/150, залитой промышленным способом.

1. В 2011 г. к нам обратилась компания из г. Тулы – пищевое производство. В виду нестандартной – секторной конструкции крышки котла, заказчик попросил произвести работы по замене изоляции на месте эксплуатации оборудования. Следует отметить, что выполнение таких работ возможно не часто ввиду целого ряда конструктивных и прочих особенностей.

В цехе находятся три однотипных котла итальянского производства, два из которых работают на газе и один на мазуте. Котлы паровые стальные жаротрубные, горизонтального исполнения, 1995 г.в., мощностью 3,5 МВт, с максимальным рабочим давлением до 16 бар, максимальной температурой пара до +210 о С. Футеровка котла износилась частично и имеет локальные разрушения (рис. 1).

Рис. 1. Старая футеровка котла.

Котел имеет три сборные части, одновременно являющимися опалубкой, в которую, как раз, производили залив огнеупорной теплоизоляционной смеси (шихты) (рис. 2).

Готовую для заливки смесь приготавливали с помощью дрели с насадкой, с возможностью переключения скорости вращения при использовании теплой воды (больше 25 °С) в теплом цехе. Это обеспечивает относительно хорошую вспениваемость материала, но при этом, надо тщательно контролировать объем получаемой шихты, чтобы не перевспенить материал. Приготовленную шихту тщательно перемешивали и распределяли по форме мастерком (рис. 2). После первоначального отверждения формы накрыли полиэтиленовой пленкой и оставили в таком состоянии более чем на 30 сут.

После ремонта крышки продолжают эксплуатироваться более 3 лет.

Рис. 2. Подготовка и нанесение шихты.

Хочется отметить, что в подавляющем большинстве случаев такая конструкция крышки котла, которая приведена выше, редкость. Сегодня теплоизоляция монтируется непосредственно в крышку, внутренний диаметр которой может достигать 3 м и более, а объем теплоизоляционной смеси, необходимой, для футеровки может превышать 200 л. Такой объем смеси невозможно приготовить, залить и просушить с помощью подручного инструмента.

Для приготовления смеси на нашем производстве применяются смесители разных типов, позволяющие получить однородную смесь в нужном для заливки количестве и качестве. Опытным путем было подобранно время (от 7 до 10 сут.), в течение которого сушится крышка с залитой в нее шихтой, при внутрицеховых температурных условиях (20-25 °С). После естественной внутрицеховой сушки крышку помещают в печь, где происходит ступенчатый нагрев до температуры 120-140 °C – это позволяет удалить большинство свободной воды из залитого материала футеровки. Поскольку в залитом материале некоторое количество воды все же остается, то первый пуск котла с новой теплоизоляцией должен быть максимально мягким и не длительным. После первого пуска может появиться небольшая поверхностная трещинноватость, которая не является глубокой и критической для эксплуатации крышки.

2. Ремонт крышек смотровых люков котлов, установленных на котлах КВГМ-30/150, эксплуатируемых в ОАО "Подольская теплоэнергетическая компания".

Довольно часто встречающаяся котлах типа КВГМ проблема – разрушение футеровки боковой смотровой крышки люка. Поскольку при разрушении футеровки происходит деформация чугунной формы, в которой был размещен футеровочный материал, то дальнейшая эксплуатация данной формы не представляется возможной. Это, в свою очередь, влечет за собой обращение к производителю (который не продает отдельно формы, а только весь люк в сборе) и череду экспериментов с подручными, малоэффективными огнеупорными материалами.

Рис. 3. Железная форма крышки люка. Вид сверху. Рис. 4. Та же форма, залитая футеровкой.

Совместно с сотрудниками компании было разработано эффективное и оптимальное решение взамен чугунной заводской формы: из трубы делалась круглая заготовка с тремя направляющими, которая армировалась стальными прутами (рис. 3). Далее производилась заливка изготовленной формы с припуском, для полной изоляции краев металлической поверхности, а также на боковые поверхности была наклеена, с помощью высокотемпературного клея, специальная минеральная вата (рис. 4). После заливки форма подверглась ступенчатому временному нагреву, для удаления влаги из футеровочной огнеупорной шихты. Готовая форма монтировалась на крышку люка.

Внутренние стенки топки подвергаются очень высоким температурам. Такие нагрузки приводят к их разрушению, даже если они обладают высокой степенью огнеупорности. Именно для их защиты выполняется футеровка печей шамотными материалами, а именно, кирпичом или раствором. Физические свойства шамота наделяют его способностью выдерживать температуры до 1300ºC. Этого достаточно для качественной защиты топки, сделанной из любого материала. Однако следует соблюдать правила внутренней защиты, так как нарушение технологии приводит со временем к развалу печи.

Материалы для футеровки

Кроме шамотных существуют муллитовые смеси, выдерживающие сверхвысокие температуры. Чистый муллит плавится при 1800ºC, но для футеровки используются растворы или теплоизоляционные маты, изготовленные из его волокон. Маты устойчивы к температурам до 1600ºC. Муллит часто включается в состав шамотных материалов.

Для использования в быту шамот выпускается в виде кирпичей или смеси. В 1-ом случае его используют для футеровки печей с металлической или кирпичной топкой и корпуса из кирпича. Раствор применяют для защиты топки, выложенной из огнеупорной глины. Оба материала являются самыми доступными и недорогими, и поэтому - наиболее популярными.

Однако новые технологии упростили ремонт старых работающих топок и защиту новых агрегатов. Сегодня производители предлагают специальные клеи, мастики, обмазки, которые можно наносить даже во время сгорания топлива. Они имеют пастообразную консистенцию и состоят из шамотных микроскопических волокон. В составы входят также связующие добавки. Применяются для заделки трещин и сплошного покрытия поверхности.

Существуют клеи и мастики, которые достаточно нанести слоем 1 мм. Кроме кирпичей, матов и обмазок выпускаются другие материалы для футеровки печей всех видов и назначений. Они упаковываются в виде рулонов для простоты использования, представляют собой следующие изделия:

• каолиновая бумага (рулоны с толщиной слоя до 5 мм),
• каолиновый картон (толщина холста до 7 мм),
• каолиновая вата (легко рвется, применяется в виде комков или кусков).

Правила футеровки

Защиту внутренних стенок топки проводят с учетом расширения материалов от воздействия открытого огня. Именно поэтому между шамотными кирпичами всегда оставляют зазор 5-10 мм. Перед началом работ делают расчет материала. Его стандартные размеры составляют 250х150х65 мм. Иногда печники укладывают его в 2 слоя. В быту футеровку печи двойным слоем делать не обязательно. При этом следует знать, что общую толщину футеровки определяют следующие факторы:

Закрепление шамотных элементов между собой осуществляется при помощи металлических штырей. Для этого в их стенках делают канавки методом пропила, затем вкладывают в них стержень. Таким образом, он является деталью армирования, которая гарантирует фиксацию материала. Последовательность работ по футеровке следующая: сначала укладывают шамотный кирпич на дно топки, затем на боковые стенки, заканчивают верхней горизонтальной частью.

Важно знать, что нельзя использовать одновременно 2 вида кирпичей: шамотный и огнеупорный красный. Не смотря на то, что глиняный является жаростойким, у них разная степень теплопроводности и линейного расширения. Это приведет со временем к трещинам в красном кирпиче и переделке всех работ. Для кладки берут специальную смесь. Она также содержит в составе шамотные волокна, и это уравнивает степень ее расширения со свойствами кирпича.

Подробнее о растворах

Торговая сеть предлагает следующие смеси: "Мертель огнеупорный", "Печникъ". Они представляют собой порошок, который надо разводить водой. Кладка осуществляется с предварительным увлажнением шамотного кирпича. При этом его не надо выдерживать в воде некоторое время, достаточно лишь окунуть в нее и сразу вытащить. Стыковочные швы заполняют на всю высоту кладки.

Сделать расчет смеси можно, исходя из следующих усредненных данных: на 100 кирпичей шамотных требуется 65±10 кг сухой смеси. Второй вариант расчета: на 1 м3 кладки расходуется 100 кг готового раствора. Максимальную защиту кладка приобретает после протапливания печи, которую начинают, когда раствор полностью затвердеет.

Строительство кирпичной печи для дома или бани - дело, требующее определенных знаний в особенностях кладки разных частей конструкции. Процесс начинается с изучения последовательности порядовки, а заканчивается установкой дымохода. Особого внимания требует выкладка топки печи и ее непосредственная защита. Для начала разберемся, что это такое - футеровка, и возможно ли возвести ее самостоятельно.

При сгорании топлива, внутренние стенки печи подвергаются высоким температурам. Если не сделать дополнительную защиту, керамический или печной кирпич разрушится в первый же год эксплуатации. Футеровка печи придумана как раз для того, чтобы продлить срок службы всей конструкции и увеличить теплообмен. Внутри топливной камеры выкладывается еще один ряд, в качестве материала используют шамотный кирпич или огнеупорные панели. Шамотная облицовка выдерживает температуру до 1300˚С, не подвержена разрушению от щелочи, извести или других химических элементов. Кроме того, защитный материал хорошо сохраняет тепло, тем самым повышая КПД печки.

Способы футеровки и их особенности

Узнав, что такое футеровка, необходимо разобраться, какими способами можно создать защитный слой печи. Внутренние футеровочные работы подразделяются на три типа:

• Накладной. Огнеупорная футеровка выкладывается шамотным кирпичом непосредственно при строительстве самой топливной камеры. Производственные печи с повышенной нагрузкой оснащаются огнеупорными панелями.
• Набивной. На внутреннюю сторону кладки наносится раствор из глины или обрабатывается мастикой из жаростойкого материала. Тщательно замазываются стыки, чтобы уменьшить теплопотери.
• Торкретированный . Из профессионального аппарата под большим давлением подается бетонный раствор. Такой способ применяется для футерования труб дымохода и больших производственных печей.

Внешние футеровочные работы представляют собой отделку котла защитной смесью, которая сохраняет тепло и в случае аварии не даст пару поступать в помещение.

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.

Выкладку внутренней футеровки в кирпичной печи также возводят на расстоянии от основания топки. Все дело в глине - при воздействии высоких температур она расширяется и повреждает кирпич, если кладка произведена вплотную.

Футеровка печи своими руками

Из шамотного кирпича:

• Работая с кирпичной или металлической печью, следует делать небольшой отступ от внутренних топочных стенок, чтобы предотвратить преждевременное разрушение защитной кладки.
• Все швы тщательно замазываются раствором, а между футеровкой и стенкой печки укладывается строительная вата.
• Кирпичи кладутся ложковой частью, чтобы обеспечить правильную толщину футеровки. Если защитный ряд будет толще, КПД снизится, так как стенки печи не смогут достаточно прогреваться.

Из каолиновых пластин:

• Рассчитывается количество пластин, требуемых для укладки. Толщина одного листа - 7 мм, поэтому перед расчетом учитывается расширение металла или глины в процессе эксплуатации.
• Пластины закрепляются металлическими болтами, отверстия для креплений делаются заранее.
• Покрывать топливную камеру пластинами нужно строго снизу вверх: дно, боковые стенки, потолок.

Обмазка внешней стороны печи:

• Замешать раствор из сухой шамотной смеси и разбавить водой до состояния тягучести, по консистенции схожей с клеем.
• Как только котел полностью покрыт огнестойким раствором, следует растопить печь, чтобы произошел обжиг нанесенного слоя.

Набор инструментов для работы:

• Болгарка для аккуратной резки кирпича.
• Линейка-уровень.
• Емкость для смешивания раствора.
• Мастерок.

Со временем даже качественная футеровка печи начинает разрушаться. Чтобы снизить количество ремонтных работ, следует раз в год проверять целостность защитного слоя внутри топки или внешнюю футеровку котла. Образовавшиеся трещины замазываются раствором из глины и обжигаются. Самостоятельно выполнить футеровочные работы под силу каждому человеку, даже не имеющему навыков печника, но проконсультироваться у специалиста будет не лишним. Если все же нет уверенности в своих силах, обратитесь за помощью к профессионалу.

Футеровка обязательна для каждой печи: домашней, банной или производственной. Защитный слой сохранит печь от преждевременного износа, увеличит теплоотдачу и снизит риск возникновения аварийных ситуаций. А имея под рукой нужные инструменты и материалы, футеровку несложно сделать самостоятельно.

Экология потребления. Усадьба: Для возведения печей используются лишь огнеупорные материалы. Но даже они не способны долго противостоять высоким температурам. Чтоб защитить наружные стенки около топливника от радиационных, тепловых или химических воздействий, внутри обустраивают футеровку.

Чтобы футеровка, выполненная шамотными изделиями, была прочной, долговечной и эффективной, требуется применять специальный раствор. Оптимальный вариант – готовые сухие смеси, адаптированные для шамота и проверенные на режим работы лабораторно. Жаростойкие и огнеупорные составы для кладки рынком представлены в ассортименте, и цены вполне демократичны, а эксперименты с футеровкой обходятся дороже, поскольку ремонтно-восстановительные работы отопительных сооружений – дело трудоемкое и долгое.

Футеровка шамотным кирпичом

Готовые сухие смеси для футеровки имеют на упаковке инструкции производителя и информацию о точном назначении состава. Облицовка топочных отделов печей требует огнеупорных смесей, а для остальных отделов можно применить и жаростойкие растворы. Огнеупорные составы значительно дороже, но только их следует применять для футеровки топок, тем более, что раствора потребуется немного – можно брать из расчета 70 кг сухого вещества на 100 шт. кирпича.

При футеровке шамотным кирпичом замачивать его перед укладкой следует не всегда, а в определенных случаях:

• Сухой кирпич быстро впитывает воду из раствора, в результате растворный шов быстрее схватывается и теряет пластичность. Подправить что-то очень трудно, поэтому требуется хороший навык кладочных работ. Если кирпич замочить перед работой, то возможно получить дополнительный ресурс на исправление ошибок в кладке за счет продления подвижности растворной смеси.
• При повторном применении кирпичей от разборки старых печек замачивание дает открытие капилляров и поровых структур кирпича, в которые за время службы попали пыль и растворы. Влага и растворы в результате увлажнения легче проникают в кирпич, сцепление и прочность кладки повышается.
• При летних кладочных работах, когда температуры воздуха высокие, ненадолго замачивать кирпич перед кладкой рекомендуют. Осенью и зимой эта процедура становится лишней и вредной, поскольку переувлаженный кирпич в кладке нужно сушить, а до естественного просыхания и схватывания раствора в швах кладки топить печь недопустимо – это может вызвать деформации в швах кладки и снизить ее прочность. Иногда сушку проводят при помощи тепла от мощной электрической лампы накаливания при полном открытии всех дверец печки.

Сухой шамотный кирпич для кладки предпочтительнее, поэтому вместо замачивания кирпича можно сделать растворную смесь чуть менее густой, чтобы иметь небольшое время для выправления возможных огрехов кладочных работ.

Футеровки огнеупорными клеями и пастами

Как вариант, применение для футеровок не шамотных растворов, а огнеупорного алюмосиликатного клея имеет неоценимые преимущества. Данные составы применяют не только для футеровок бытовых печей в качестве кладочных и обмазочных растворов, но также и в металлургии. применяют высокотемпературные клеи для монтажа изделий из базальтового и каолинового волокна, керамоволокна, шамотных изделий, с отличным сцеплением в итоге.

Продается алюмосиликатный клей готовым к употреблению, в герметичной пластиковой таре разной фасовки, минимально 2 кг.

Футеровка с применением огнеупорного клея включает этапы:

• Перед работой клей тщательно перемешивают до полной однородности.
• Наносят клей на предварительно увлажненные поверхности стальными шпателями. На стенки топочного отдела и/или другие элементы футеровки клей наносят тонким слоем – не более 3 мм. В случае, когда футеровка выполняется только клеевым слоем, без наклейки картона или других материалов, то клей наносят за 3-4 раза, с выдержкой каждого слоя около 15 мин.
• При закреплении базальтового картона на горизонтальных поверхностях можно разбавлять клеевую массу водой до 15%. На расход клеевого состава влияет качество обрабатываемых поверхностей и толщина наносимых слоев, клея может уходить на кв. Метр в пределах 2-4 кг.
• Слой клея полностью высыхает через сутки, если температура не ниже 25⁰С и толщина нанесения не больше 3 мм. При высокой температуре (более 85⁰С) полное высыхание наступает через 5-7 часов.

Футеровки топок кирпичных печей и каминов

При футеровке стен топочных отделов следует обязательно учитывать неизбежное термо расширение материалов при температурных воздействиях, когда печи, камины или котлы будут работать. Внутренняя защита из слоя шамота и наружный кладочный слой из обычного красного кирпича должны иметь компенсационный просвет 0,7-1,0 см и/или прокладочный слой из асбокартона, базальтового или каолинового листа, или рулонного материала. Прямой контакт внешней стенки топочного отдела с футеровкой топки недопустим, должен быть или свободный просвет, или заполнение жаропрочным материалом, иначе разница в температурном расширении материалов вызовет деформации и сооружение будет постепенно разрушаться.

Перед началом кладки рассчитывают потребность в материалах. Более распространен шамотный кирпич со стандартными размерами 250*150*65 мм. Шамотные изделия выпускаются в большом ассортименте, это делает возможным подбор шамота для конфигурации любой сложности - для топочных камер, свода камина, арок и пр. Возможна выкладка наклонных поверхностей по обрамлениям колосниковых решеток и формирование задних стен каминов, так называемого «зуба» - отражателя тепловых потоков. В каминах внутренние стенки выполняют с уклоном, чтобы тепло шло в помещение, а продукты сгорания направлялись в точно рассчитанное отверстие. Точно так же, как и в топках печей, в каминах обязательны компенсационные зазоры между шамотной футеровкой и наружными стенами из кирпича.

Толщину и материалы для футеровки подбирают исходя из рабочего режима печи или котельного агрегата. В целях укрепления шамотной кладки применяется и армирование. Армируют швы стальной проволокой диаметром 3 – 5 мм в каждом втором ряду. Когда печи возводятся по схемам-порядовкам, то и футеровки делаются параллельно, и все размеры уже рассчитаны и расписаны в порядовке, так же, как и формы и размеры шамотных изделий.

Но если нужно выполнять футеровку топки уже построенной печи, этапы процесса следующие:

• Первый ряд шамотного кирпича укладывают вокруг колосниковых решеток, и предпочтителен кирпич с наклонной гранью для обеспечения уклона в направлении колосников.
• В готовых топках выкладывать заднюю стенку с наклоном крайне трудно, поэтому приходится делать их ровными. Заднюю и боковые стены футеровки поднимают одновременно.
• При малых размерах топок и необходимости их футеровки применяют не шамотный кирпич, а тонкостенные шамотные панели или обмазки пастообразным огнеупорным составом. При выполнении обмазок необходимо, что вся поверхность была обработана. Перед работой устраивают верхнюю подсветку, сняв с конфорок чугунные кольца.

При футеровке топок любых размеров, так же, как и при кладке, совмещать керамические жаростойкие кирпичи и огнеупорные шамотные недопустимо. Эти материалы сильно различаются по плотности и линейному расширению, а кроме того, у них разный коэффициент теплопроводности. Сочетание шамота и красного кирпича даст кладку, подверженную деформациям при нагреве, нестабильную и ненадежную, причем первым трескается и разрушается основной красный кирпич. Чтобы компенсировать тепловые расширения, между шамотом и керамикой всегда необходимы зазоры с прокладкой огнеупорного листа из асбокартона, базальта или каолина. В небольших топках при футеровке трудно устраивать еще и зазоры, но это необходимо, хотя бы минимальным размером в полсантиметра.

Футеровка топки металлической печи

Линейное расширение металла и шамота несравнимо с аналогичными параметрами кирпичей разного вида, поэтому при футеровках стальных топок вопрос о зазорах даже не возникает. Тепловые зазоры между стальным листом топки и шамотом заполняют асбестом, но предпочтительны каолиновые или базальтовые ваты или маты.

Футеровка металлических отопительных печей неизбежно снижает эффективность обогрева, поскольку часть тепла от сгорания топлива пойдет не на прогрев стенок, а в дымоход. Поэтому при наличии внутренней футеровки топок наружную облицовку стальной печки керамическим кирпичом делать совершенно излишне - высокая теплоемкость и низкая теплопроводность керамики сильно снизит теплоотдачу от печи.

Начинают облицовывать металлическую топку со дна к верху, так же как кирпичную – выкладывают дно, по настилу из, к примеру, базальтового картона не тоньше 1 см. Фиксируют картон или листы другого жаростойкого материала огнеупорным клеем.

Отличия футеровки отопительных твердотопливных котлов

Особенности футеровки котлов состоят в учете специфики работы – котельный агрегат должен вырабатывать тепловую энергию и непрерывно передавать ее в теплообменный контур циркулирующему теплоносителю, а рассеивание тепла сквозь внешний корпус конструкциями котлов сокращается до минимума, поскольку в контексте котлов отдача тепла наружу – это теплопотери. Все это и определяет отличия футеровки различных котлов, в зависимости от их экранирования.

Основные три метода футеровки котлов

1. Редко применяются для бытовых котлов – тяжелые футеровки. Если котел имеет слабое экранирование, и нагревается при работе свыше 1200⁰С, то создаются риски, что стенки из листовой стали быстро прогорят. Кроме того, обслуживать такое агрегат уже небезопасно, и возможны возгорания. При выполнении тяжелых футеровок шамотный кирпич кладут ложком двумя или даже тремя слоями. В итоге температуры наружных поверхностей котла понижается до 80⁰С.
2. Однослойная шамотная футеровка считается облегченной. При этом снаружи поверхность котлов дополнительно облицовывают негорючим материалом из расчета конкретных температур, до которых нагревается агрегат, а сверху возможна еще и обшивка листовой сталью.
3. Внешняя футеровка из огнеупорных составов – клея, вязких обмазок или паст для того, чтоб термоизолировать трубы сверху. Применяется этот простой способ футеровки на участках, по которым трудно или невозможно применять другие утеплители по причине сильного нагрева. Наносят обмазочную футеровку кистями за два, реже три или четыре раза, прокладывая армирующую стекловолоконную сетку. Стальные сетки не применяют, поскольку при нагреве они дают слишком сильное линейное расширение. Сетка обеспечивает защиту от возможного сквозного механического повреждения футеровочного слоя. Такая утолщенная многослойная футеровка предотвращает теплопотери сквозь трубы.

Особенности футеровки топок лепных глиняных печек

Лепная глинобитная печь сейчас в большой моде, и разнообразие таких печей и по дизайнам, и по конструкциям и по габаритам все растет, несмотря на огромный ассортимент чугунных и стальных печей и всех нужных стройматериалов для возведения печек кирпичных. Лепные печи особенные – они очень древние, проверенны временем и высоко функциональные, и отапливают, и «лечат», и создают эксклюзивный шик. Причудливая лепная печь с лежанками сейчас безусловный мощный тренд. Топка лепной глинобитной печи тоже нуждается в защите – футеровке.

Для лепных печей специалисты рекомендуют в качестве футеровок применять шамот. Небольшое исключение – если печка сложена из растворной смеси с каменным армированием (довольно сложная технология на грани искусства), то возможно ограничиться обмазочной футеровкой огнеупорным клеем или пастами. Применяют те же составы, что и для топок печей и труб котлов – муллитовую или корундовую смесь, специальные расширяющиеся глиноземистые цементы, шамотные растворные смеси или мергели, а также клеевые алюмосиликатные составы.

Футеровка пастами и вязкими клеевыми составами несложна и не требует высокой квалификации, а лишь аккуратности и внимания. Когда огнеупорная обмазка застывает, она образует монолитную защитную оболочку и не даст растрескаться основным глиняным стенкам топки при сильном нагреве.

Футеровка, ремонт и восстановление топочных камер печей

Все печи перед тем, как начать новый сезон эксплуатации после летних месяцев, подлежат ревизиям проверкам. В период летнего простоя возможны воздействия, результаты которых заметны не сразу, но приведут при начале топки к трещинам и сколам. Эти явления не только снижают эффективность теплоотдачи от печки, но и могут стать очень опасны – это риски появления угарного газа в жилой зоне. Угарный газ, или окись углерода, газ без вкуса, цвета и запах, крайне опасный для здоровья и жизни – эта информация тривиальна и знакома всем. Ревизии печи после простоя проводят по внешним кирпичным (облицованным, оштукатуренным, изразцовым и др.) Слоям, а также в обязательном порядке и по внутренним поверхностям имеющейся футеровки. Все трещинки и повреждения тщательно заделываются.

Футеровка ремонтируется огнеупорными обмазками – мастикой, клеем, раствором. Наружные поверхности достаточно восстановить жаростойким материалом. Топить печь после ремонтных работ следует не раньше, чем полностью высохнет и схватится огнеупорный и жаростойкий материал, причем только естественной сушкой. Деформации по участкам заделок возникают, если печь начинают топить сразу после ремонта.

Самостоятельная футеровка печи и котла возможна, но требует знаний и некоторого опыта, поэтому зачастую по этим вопросам обращаются к профессионалам. Ведь мало просто провести работы, нужно еще и рассчитать необходимую толщину футеровки и правильно подобрать материал из немалого ассортимента материалов. опубликовано

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .