книги из ГПНТБ / Денисов А.С. Теплоизоляционные жаростойкие торкрет-массы на основе вермикулита

арматурными элементами и способствует образованию в этих местах отскока и ослабленных зон. Одновремен­ но чрезмерное насыщение футеровки металлическими армирующими элементами увеличивает теплопровод­ ность защитного слоя и футеровки. В результате пере­ гревается корпус теплового агрегата и увеличиваются потери тепла. Недостаточное армирование футеровки облегчает трещинообразование в защитном слое, сни­ жает срок его службы. Образование наиболее равно­ мерной сетки трещин с незначительной шириной рас­ крытия отмечается при армировании футеровки арма­ турными сетками из жаростойкой стальной проволоки, устанавливаемыми на расстоянии 30—40 мм от поверх­

Хорошие результаты дает также армирование футеров­ ки Y-образными шпильками, установленными с шагом около 150 мм (рис. 30, 31).

Типоразмер армирующего -элемента, так же как и количество армирующих элементов, оказывает влияние не только на характер трещинообразования, но и на теплопроводность футеровки (табл. 20).

Т а б л и ц а 20

Влияние вида армирующего элемента на нагрев кожуха теплового агрегата (рабочая температура 600°С)

Как правило, армирующие элементы с более разви­ той поверхностью (в; данном случае сетки и удлиненные

шпильки) увеличивают теплоотвод от футеровки к ко­ жуху теплового аппарата.

Надежность работы теплоизоляционной футеровки в значительной мере определяется прочностью ее сцепле­ ния с защищаемой поверхностью. В случае обычных тяжелых торкрет-масс прочность их сцепления с защи­ щаемой поверхностью достаточно высока, что опреде­ ляется обогащением контактного слоя торкрета цемен­ том во время торкретирования. Прямое определение прочности сцепления теплоизоляционных торкрет-масс на основе вспученного вермикулита показало, что прочность сцепления защитного слоя с металлической поверхностью защищаемых агрегатов незначительна. Например, прочность сцепления с металлической по­ верхностью, покрытой слоем рыхлой ржавчины, была меньше нагрузки от веса защитного слоя. Прочность сцепления с металлической поверхностью, очищенной до

Наибольшее сцепление наблюдается в случае металли­ ческой поверхности, покрытой налетом плотной ржав­

сцепления защитного теплоизоляционного слоя с метал­ лической поверхностью в значительной мере обуслов­ лена различием коэффициентов температурного расши­ рения торкрет-слоя и металла, приводящим к возник­ новению касательных напряжений на границе металл — торкрет-слой. Большое влияние оказывает также то, что во время нагрева футеровки со стороны, противо­ положной защищаемой поверхности, наблюдаются явле­ ния тепловлагопроводности и конденсации водяных паров на металлической поверхности, приводящие к увеличению влагосодержания участков футеровки, при­ мыкающих к защищаемой поверхности и снижению их прочностных характеристик.

Малая прочность сцепления теплоизоляционных тор­ крет-масс с защищаемой поверхностью обусловливает необходимость проведения конструктивных мероприя­ тий, включающих установку анкерных элементов, меха­ нически соединяющих защитный слой с защищаемой поверхностью.

песок из керамзитового гравия марки 400 фрак­

ции 1,2—5 м м ...............................................................

Торкрет-массу приведенного состава использовали для образования теплоизоляционного слоя, поверх ко­ торого устанавливали панцирную сетку, заполняемую тяжелой прочной торкрет-массой по рецептуре, предло­ женной Гипронефтемашем. Теплоизоляционную и тяже­ лую массу наносили цемент-пушкой типа ВО при дав­ лении воздуха на входе в аппарат около 2,5 кгс/см2. Все работы по приготовлению и нанесению массы ве­ лись совместно с Московским и Ленинградским управ­ лениями треста Союзтеплострой Минмонтажспецстроя

СССР. Общая площадь нанесенной футеровки состави­ ла около 60 м* при толщине слоя 125 мм. Слой футе­ ровки наносили сразу на всю толщину картами разме­ ром 50X50 см и армировали металлическими шпилька­ ми диаметром 10 мм, проходившими сквозь весь тепло­ изоляционный слой н служившими одновременно для крепления панцирной сетки, а также проволочной сет­ кой, установленной на расстоянии 40 мм от корпуса реактора.

Во время нанесения торкрет-массы предложенного состава была ориентировочно оценена величина отско­ ка, составившая около 3% по весу при общей величине потерь массы на обрезку кромок карт, срезку лишней толщины слоя и его выравнивание и т. п. около 10% по весу.

Панцирную сетку заполняли тяжелой торкрет-мас­ сой до сушки и обжига теплоизоляционного слоя. Совместная сушка и обжиг теплоизоляционного и пан­ цирного слоев была проведена по режиму, приведен­ ному на рис. 32.

Визуальный осмотр и простукивание обожженной футеровки реактора показал, что имеется большое ко­ личество участков, на которых контакт между панцир­ ным и теплоизоляционным слоями отсутствует. Эти участки характеризовались глухим дребезжащим зву­ ком при их простукивании. В точках, смежных с местом удара легким молотком, на этих участках отмечалась

на упомянутых участках. Успешная эксплуатация реак-

тора в течение более трех лет подтвердила правиль­ ность этого решения. В то же время следует отметить, что дефекты футеровки, не имеющей панцирного слоя, обязательно должны быть устранены путем вырубки (в виде ласточкина хвоста) дребезжащих при ударе участков до корпуса аппарата и заполнения их новой

Время обжига б ѵ

Рис. 32. Режим сушки и обжига футеровки реактора Киришского нефтеперерабатывающего завода

---------фактический; - - - - проектный

торкрет-массой. Это является -обязательным условием надежной работы однослойных футеровок, не имеющих панцирного покрытия, так как вибрация участков футе­ ровки, смежных с точкой удара, свидетельствует о на­ личии в футеровке трещин или полостей, параллельных защищаемой поверхности.

Испытание контрольных образцов, изготовленных на месте проведения работ из нанесенного на отдельный переносный щит слоя торкрет-массы толщиной 100 мм, дало результаты, приведенные в табл. 21.

Хорошие теплофизические характеристики использо­ ванного состава торкрет-массы обеспечили надежную защиту корпуса реактора. В течение четырехлетнего периода эксплуатации,, несмотря на значительное насы-

щение футеровки металлическими армирующими эле­ ментами, температура корпуса реактора не поднима­ лась выше 120—140°С при температуре внутри аппара­ та около 450°С и давлении до 50 кгс/см2.

Т а б л и ц а 21

Прочностные характеристики контрольных образцов

В 1971 г., по предложению ВНИПИ Теплопроект, торкрет-масса на основе-дслученного вермикулита была использована при защите способом сухого торкретиро­ вания реакторов установки гидроочистки Пермского нефтеперерабатывающего комбината. В соответствии с изменениями требований эксплуатационников к проч­ ностным характеристикам и пустотности теплоизоляци­ онного слоя был предложен следующий состав торкретмассы (в % по весу):

-глиноземистый цемент марки 400 ................................ 50 вспученный неупрочнеиный вермикулит Потанин­

Работы проводили совместно с Пермским управле­ нием треста Союзтеплострой Минмонтажспецстроя

СССР.

В связи с использованием для приготовления тор­ крет-массы обычного, неупрочненного товарного вспу­ ченного вермикулита, во время производства работ были опробованы две схемы приготовления и нанесения торкрет-массы.

Первая из этих технологических схем предусматри­ вала предварительное увлажнение вспученного верми­ кулита глиняным шликером до смешивания вермикули­ та с остальными компонентами смеси. Было опробовано два варианта этой схемы. По первому варианту приго­ товление массы включало загрузку в смеситель опреде-

ленного количества вспученного вермикулита, переме­ шивание его в течение 1—1,5 мин с равным по весу количеством шликера плотностью 1,1 г)смъ, подавав­ шимся в смеситель во время его работы через сетку с отверстиями 5 мм, загрузку в тот же смеситель опреде­ ленных количеств глиноземистого цемента и шамотного песка и перемешивание всех компонентов в течение 1,5—2 мин. Общая продолжительность приготовления

торкрет-массы при этом составляла около 5 мин, при­ чем приготовлением массы были заняты 3 человека. По второму варианту торкрет-массу готовили с использова­ нием двух смесителей, причем в первом только пере­ мешивали вспученный вермикулит с глиняным шлике­ ром, а во втором обработанный вермикулит смешивали с остальными компонентами массы. Использование двух смесителей несколько повысило темп работы при том же количестве рабочих, занятых приготовлением смеси.

Резервный смеситель позволял предварительно заготов­ лять обработанный шликером вермикулит. Размещение оборудования по описанным вариантам показано на рис. 33.

Использование в торкрет-массе увлажненного глиня­ ным шликером вермикулита создало некоторые трудно­ сти. Например, в начальный период работы при недос­ таточно отработанном режиме наблюдались случаи разогрева готовой смеси в расходном бункере над де- мент-пушкой, отмечались случаи затруднения с подачей массы цемент-пушкой, вызванные частичной утрамбов­ кой массы при возвратно-поступательных перемещениях клапана между шлюзовой и расходной камерами тор­ крет-аппарата. Правда, это в значительной мере было обусловлено тем, что массу из шлюзовой камеры в рас­ ходную зачастую перепускали в то время, когда рас­ ходная камера была заполнена ранее загруженной массой. Тем не менее в принципе устранимые труд­ ности в данном случае заставили отказаться от предва­ рительного увлажнения вермикулита глиняным шлике­ ром и перейти на схему приготовления и нанесения массы, предусматривавшую увлажнение сухой массы глиняным шликером, подаваемым в сопло торкрет-ап­ парата. Схема расстановки оборудования при этой технологии приготовления и нанесения торкрет-массы показана на рис. 34. При защите реакторов Пермского НПК была использована цемент-пушка ЦПШК-0,75.

По второй схеме был нанесен теплоизоляционный слой четырех реакторов установки гидроочистки общей площадью около 270 м2. Испытание контрольных образ­ цов, вырезанных из отдельно приготовленных торкрети­ рованием коржей, показало, что после сушки слоя при

режиму, использованному при сушке и обжиге реактора Киришского ИПЗ.

Положительные результаты полупромышленных и промышленных испытаний составов торкрет-масс на основе вспученного вермикулита свидетельствуют о воз­ можности приготовления масс с достаточно высокими технологическими и эксплуатационными характеристи-

камн на базе отечественных материалов. В связи с этим

в1967.г. Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР было утверж­ дено задание на проектирование цеха по изготовлению сухих торкрет-масс для футеровки оборудования неф­ теперерабатывающей н нефтехимической промышлен­ ности производительностью 10 тыс. г сухой массы в год,

втом числе 4 000 т массы на основе упрочненного гли­ няным шликером вспученного вермикулита.

Внастоящее время имеется проект цеха по изготов­ лению торкрет-массы на основе вспученного вермику­

лита, разработанный ВНИПИ Теплопроект (проект № Т-34349). Строительство цеха намечено осуществить в 1973'—1975 гг.

Организация заводского изготовления готовых су­ хих торкрет-масс помимо повышения их качества, не­ сомненно будет способствовать более широкому внед­ рению в практику строительства пневмонанесения теплоизоляционных защитных покрытий.

Экономическую эффективность разработанных сос­ тавов торкрет-масс на основе вермикулита можно проанализировать на примере их применения для за­ щиты реакторов нефтехимической промышленности.

Для тепловой защиты ответственной аппаратуры, применяемой для переработки нефти и нефтепродуктов,

ским и эксплуатационным характеристикам. Экономи­ ческая эффективность разработанных составов при строительстве цеха по производству сухих торкрет-масс достигается за счет замены импортной массы более де­ шевой отечественной. Расчет стоимости отечественных торкрет-мясс на основе вермикулита и составного вя­ жущего приведен в табл. 22.