10.2. Призначення обмурівки і вимоги до неї

Обмурівкою котла називають систему огорож, що розподіляє топкову камеру і газоходи від навколишнього середовища. Основним призначенням обмурівки є направлення потоку продуктів згорання, а також теплова і гідравлічна його ізоляція від навколишнього середовища. Теплова ізоляція необхідна для зменшення втрат теплоти в навколишнє середовище і для забезпечення допустимої температури зовнішньої поверхні обмурівки, яка по умовам безпечної роботи персоналу повинна бути не вище 55 °С. Гідравлічна ізоляція необхідна для запобігання присосу холодного повітря в газоходи або вибивання продуктів згорання при різниці тиску в газоходах і зовні, що має місце при роботі котла з розрідженням або з тиском в газовому тракті.

Елементи обмурівки котла працюють в різних умовах. Зовнішня поверхня обмурівки має відносно низьку постійну температуру, внутрішня її поверхня знаходиться в зоні високої і змінної температури. У найбільш важких умовах знаходиться внутрішня частина обмурівки топки, в результаті дії високої температури (більш 1600 °С), а при спалюванні твердого палива — хімічній і механічній дії шлаку і золи.

10.3. Конструкція обмурівки

Відповідно призначенню і умовам роботи до обмурівки пред'являються наступні основні вимоги: мала теплопровідність, герметичність, механічна міцність і термічна стійкість. Крім того, конструкція обмурівки повинна бути простою і не вимагати великих витрат праці і часу на її виготовлення і монтаж.

Обмурівка сучасних котлів являє собою комбіновану систему, виконану з цегли, вогнетривких плит, ізоляційних матеріалів, металічних скріплюючих частин, ущільнюючих обмазок, металевої обшивки і інших елементів. Конструкція обмурівки змінюється і удосконалюється у міру розвитку котлобудування і виробництва вогнетривких виробів і ізоляційних матеріалів.

Обмурівки залежно від конструкції і способу кріплення можуть бути розділені на наступні типи: стінова цегляна обмурівка, що опирається безпосередньо на фундамент; полегшена обмурівка, що виконується з вогнетривкої і діатомітової цегли, ізоляційних плит і сталевої обшивки, закріплених на каркасі котла з допомогою металевих конструкцій; легка обмурівка, що виконується з шамотобетонних або жаростійких бетонних плит, теплоізоляційних плит і металевої обшивки або ущільнювача обмазки.

Стінова обмурівка застосовується для котлів малої потужності при висоті стін не більше 12 м. При більшій висоті обмурівка стає механічно ненадійною. В цьому випадку її виконують у вигляді зовнішнього облицьовування з червоної цегли товщиною 1 —1,5 цеглини і внутрішньої футеровки з вогнетривкої цеглини, яка у зоні неекранованої топки повинна мати товщину 1—1,5 цеглини в газоходах з температурою 600—700 °С — не менше 0,5 цеглини (рис. 10.3, а)). Відносно при великих розмірах топкової камери і високій температурі її стінок для запобігання порушенню зв'язку між шарами кладку розділяють на ділянки і розвантажують футеровку по висоті (рис. 10.3, б)). Для попередження руйнування внутрішньої кладки в результаті температурних напружень, що виникають в умовах її нерівномірного нагріву, в стінах кладки передбачають температурні шви, заповнені азбестовим шнуром, які забезпечують можливість її вільного розширення.

Полегшені обмурівки раніше застосовувалися в котлах середньої потужності. Конструкція полегшеної обмурівки показана на рис. 10.3, в). Обмурівку виконують з двох або трьох шарів різних матеріалів загальною товщиною до 500 мм. Внутрішній вогнетривкий шамотний шар (футеровка) має товщину 113, а при малому ступені екранування 230 мм, середній ізоляційний шар з діатомітової цегли — 113 і облицювальний шар з совелітових плит 65—150 мм. Середній ізоляційний шар часто виконують з совелітових плит товщиною 100 мм, змінює діатомітову цеглину.

Зменшення товщини і маси обмурівки дозволило опирати її безпосередньо на каркас, внаслідок чого стало можливим виконувати її будь–якої висоти, встановлюючи через 1 —1,5 м розвантажувальні пояси. При цьому вся стінка ділиться на ряд ярусів, кожний з яких спирається на чавунні або сталеві кронштейни, укріплені на каркасі котла. Для забезпечення можливості вільного розширення між кронштейном і кладкою передбачають горизонтальні температурні шви, заповнені азбестовим шнуром.

У деяких конструкціях для запобігання обрушення футеровки застосовують спеціальні кріплення вертикальних ярусів до каркаса за допомогою чавунних крюків. Ззовні обмурівку обшивають сталевими листами або захищають газонепроникною штукатуркою (рис. 10.3, в)).

Легку обмурівку накаркасного типу виконують з щитів, що складаються з двох шарів теплоїзолюючих матеріалів, захищених з боку омиваючих їх газів шаром жаротривкого бетону (рис. 10.3, г)). Металеву рамку щитів такої обмурівки кріплять до каркаса котла.

Рис. 10.3. Конструкції обмурівок вертикальних стін

а) і б) – масивна, вільного стояння: 1 – розвантажувальні пояси; 2 – футеровка; в) – полегшена накаркасна: 1 – сталеві або чавунні кронштейни; 2 – фасонна шамотна цеглина; 3 – горизонтальний температурний шов; 4 – фасонна шамотна цеглина; 5 – шамотна цегла; 6 – фасонна шамотна цегла; 7 – чавунний каркас; 8 – горизонтальні труби, закріплені на каркасі; 9 – діатомова теплоїзолююча цеглина або теплоізоляційна плита: 10 – зовнішня металева обшивка; 11 – розвантажувальні і притягаючі пояси; г) – щитова обмурівка: 1 – перший шар щита з вогнетривкого бетону; 2 – сталева сітка; 3 і 4 – теплоїзолюючі плити; 5 – газощільна обмазка.

Натрубну обмурівку (рис. 10.4) виконують у вигляді окремих шарів, що послідовно наносяться в пластичному стані на труби екранів і інших поверхонь нагріву, або у вигляді плит–панелей з вогнетривким і теплоїзолюючими шарами, встановлюваних на поясах жорсткості, закріплених на трубах. В цьому випадку панелі виготовляють на заводі, а жаротривкий шар може бути нанесений в пластичному стані на труби екрану вручну. Для натрубної обмурівки топкової камери несучими елементами є труби екранів, і в результаті теплових подовжень обмурівка переміщається разом з ними. Різновидом натрубної обмурівки є застосовувані в топці запалювальні пояси.

Рис. 10.4. Натрубна обмурівка

1 – шар хромистої маси; 2 – сталева сітка; 3 і 4 – теплоїзолюючі плити; 5 – газощільна обмазка.