Как возводить сооружения с огнеупорной футеровкой
В рекомендации – какие материалы применяют для футеровки. Вы узнаете, как смонтировать каркасы и зафутеровать рабочее пространство доменной и коксовой печи. Также эксперты ПроТех подготовили памятку, где описали цикл строительно-монтажных работ для футерованных сооружений.
Возведение промышленных агрегатов, которые работают в экстремальных условиях, требует надежного защитного барьера между агрессивной рабочей средой и несущим каркасом. Таким барьером выступает футеровка. Ошибки в проектировании и кладке футеровки ведут к преждевременному разрушению дорогих сооружений. В рекомендации – технология огнеупорной кладки, нюансы устройства температурных швов и правила приемки скрытых работ, которые помогут избежать дорогостоящей переделки.
Что такое футеровка сооружений и зачем она нужна
Футеровка – это конструкция из специальных материалов, которая покрывает внутреннюю или наружную поверхность сооружения. Она защищает корпус сооружения от износа, коррозии или температурных воздействий рабочей среды. Основные технологические сооружения, которые подвергаются футеровке:
НПД по футеровке. Технологию строительства технологических печей и сооружений, подвергающихся футеровке, регламентируют СП 70.13330.2012, СП 83.13330.2016, ГОСТ 34518.2019, ГОСТ Р 59664-2021. А также ГОСТы качества и методов испытаний изделий и смесей для футеровки. Приемку строительных работ и оформление исполнительной документации (ИД) осуществляют по документам:
Особенности строительства футерованных сооружений. Разберем особенности строительства футерованных сооружений на примере наиболее материало- и трудоемких промышленных агрегатов: доменная и коксовая печи. Что входит в цикл строительно-монтажных работ (СМР) для футерованных сооружений, описали в памятке.
Руслан Закиев
главный специалист по ремонту металлоконструкций зданий и сооружений, эксперт в области организации капитального ремонта, строительства и строительного контроля ОКС. Общий стаж в строительной сфере более 20 лет.
Возведение промышленных агрегатов, которые работают в экстремальных условиях, требует надежного защитного барьера между агрессивной рабочей средой и несущим каркасом. Таким барьером выступает футеровка. Ошибки в проектировании и кладке футеровки ведут к преждевременному разрушению дорогих сооружений. В рекомендации – технология огнеупорной кладки, нюансы устройства температурных швов и правила приемки скрытых работ, которые помогут избежать дорогостоящей переделки.
Что такое футеровка сооружений и зачем она нужна
Футеровка – это конструкция из специальных материалов, которая покрывает внутреннюю или наружную поверхность сооружения. Она защищает корпус сооружения от износа, коррозии или температурных воздействий рабочей среды. Основные технологические сооружения, которые подвергаются футеровке:
- технологические печи, электродуговые печи, коксовые батареи, конверторы;
- трубопроводы и резервуары, контактирующие с агрессивными веществами;
- сооружения и оборудование горнодобывающей и перерабатывающей промышленности: бункеры, дробилки, мельницы.
НПД по футеровке. Технологию строительства технологических печей и сооружений, подвергающихся футеровке, регламентируют СП 70.13330.2012, СП 83.13330.2016, ГОСТ 34518.2019, ГОСТ Р 59664-2021. А также ГОСТы качества и методов испытаний изделий и смесей для футеровки. Приемку строительных работ и оформление исполнительной документации (ИД) осуществляют по документам:
- СП 543.1325800.2024;
- СП 48.13330.2019;
- СП 70.13330.2012;
- приказ Минстроя от 16.05.2023 № 344пр;
- приказа Минстроя от 02.12.2022 № 1026 пр.
Особенности строительства футерованных сооружений. Разберем особенности строительства футерованных сооружений на примере наиболее материало- и трудоемких промышленных агрегатов: доменная и коксовая печи. Что входит в цикл строительно-монтажных работ (СМР) для футерованных сооружений, описали в памятке.
Весь комплекс СМР подлежит операционному и приемочному стройконтролю на соответствие работ проектной, рабочей и действующей нормативной документации. Отклонения в размерах фундаментов не должны превышать значений из СП 70.13330.2012. Отклонения в размерах металлических каркасов и кожухов печей, тепловых агрегатов и труб не должно превышать значений из таблицы 4.1 СП 83.13330.2016.
До начала футеровочных работ все СМР по устройству фундаментов под печь и оборудование, металлокаркас и кожух печи принимают по актам согласно приказу Минстроя от 16.05.2023 № 344пр. Акты подписывают представители:
Как построить доменную печь и выполнить ее футеровку
Футеровку доменной печи начинают только после того, как ее металлический корпус сварят, установят на фундамент и примут у монтажников. Корпус печи технологически подразделяют на шесть зон:
В каждой из зон проходит определенный этап расплава чугуна. Из-за этого на стенки в каждой зоне по-разному действуют температура и химия. Поэтому для каждой части печи подбирают свой, особый защитный материал.
Футеровка лещади, нижнего основания. Лещадь футеруется углеродистыми и высокоглиноземистыми огнеупорами в несколько рядов. Первый слой выкладывают из графитированных блоков на выровненное углеродистой массой основание. Следующие слои выкладывают из углеродистых блоков, а затем – несколько рядов алюмосиликатной кладки.
Шлифовка и контроль швов лещади. Верхнюю поверхность каждого из рядов кладки из графитированных, углеродистых блоков и алюмосиликатных изделий отшлифовывают шлифовальной машиной до такой степени, чтобы обеспечить нужную толщину шва между рядами. Толщина швов кладки должна соответствовать значениям из таблицы 5.10 СП 83.13330.2016.
Шлифовка и контроль швов лещади. При монтаже каждого блока контролируют вертикальность и горизонтальность установки, прямолинейность нитки. Швы в кладке лещади заполняют углеродистой пастой, которая соответствует требованиям проекта и нормативных документов. После укладки каждого ряда лещади печи составляют акт скрытых работ по значению зазоров и качеству кладки (п. 5.13.6 СП 83.13330.2016).
Кладка стен горна. Футеровку горна печи выполняют из углеродистых блоков до уровня чугунных леток, далее из алюмосиликатных изделий. Кладку выполняют замкнутыми, не перевязанными между собой концентрическими кольцами с тщательной пригонкой взаимно соприкасающихся поверхностей. Все радиальные и кольцевые швы в смежных рядах кладки выполняют в перевязку. Каждое кольцо в ряду должно содержать не более четырех тесаных замковых изделий (п. 6.2.2.5 ГОСТ 34518-2019).
Контроль качества кладки горна и стен. Качество кладки стен горна, заплечиков, распара и шахты печи постоянно контролируют по ходу работ. Контролируют горизонтальность рядов, радиусы колец, перевязку и толщину швов (п. 5.13.9 СП 83.13330.2016). Кладку из алюмосиликатного кирпича в нижней части печи придется переделывать, если из 20 подряд измеренных швов больше четырех окажутся толще нормы хотя бы в полтора раза (п. 5.13.4 СП 83.13330.2016).
Защита стен горна от окисления. Стены горна защищают от окисления во время сушки и задувки печи кладкой толщиной 230 мм из некондиционных шамотных изделий. Защитную кладку делают сразу после установки углеродистых блоков. Ее ставят вплотную к ним, не подгоняя и не обтесывая кирпичи (п. 6.2.2.8 ГОСТ 34518-2019).
Кладка заплечиков. Кладку заплечиков выполняют из алюмосиликатных изделий вплотную к холодильным плитам без притески с перевязкой вертикальных швов. Зазор между кладкой и ходильными плитами заполняют тем же раствором, на котором ведут кладку (п. 6.2.3.2 ГОСТ 34518-2019).
Кладка распара и шахты. Самые широкие части печи – распар и охлаждаемую шахту – выкладывают из шамотного или карбидкремниевого кирпича. Кладку ведут кольцами, обязательно перекрывая швы между рядами. При этом каждое следующее кольцо делают чуть уже предыдущего, чтобы повторить наклон металлического корпуса печи (п. 6.2.3.1, 6.2.4.2 ГОСТ 34518-2019).
Геометрический контроль и допуски. Правильность геометрических размеров кладки горна, распара, шахты доменной печи, а также купола воздухонагревателя проверяют подвижным радиусом, закрепленным в центре. Отклонение от проектного радиуса допускается не более ±20 мм (п. 6.2.5.4 ГОСТ 34518-2019).
Как построить коксовую печь и выполнить ее футеровку
Коксовая батарея – комплексное технологическое сооружение из ряда коксовых камер. В камерах происходит коксование угля, отопительных простенков, нагревательных камер, регенераторов для нагрева газов, системы боровов для удаления газов. В разных частях коксовой печи условия работы отличаются: где-то жарче, где-то сильнее давление. Поэтому для каждой такой зоны подбирают свой, особый огнеупорный материал.
Выбор материалов. Для строительства коксовой батареи используют два вида кирпича. Динасовый – очень прочный и выдерживает жар до 1740 °C. Из него делают самые нагруженные части – камеры, где пекут уголь, и отопительные стены. Шамотный – менее прочный – до 14,7 МПа и выдерживает до 1700 °C. Его используют для строительства регенераторов, теплообменников и дымоходов.
Сроки и зимние работы. Строительство коксовой батареи занимает минимум полтора года и требует огромного количества материалов. Поэтому зимой кладку кирпича ведут внутри специального временного шатра – тепляка, который строят прямо над печью. Внутри этого шатра должно быть теплее 5 °C на рабочем месте, а в любой его точке температура не должна опускаться ниже нуля (п. 5.5.1 ГОСТ 34518-2019).
Равномерная нагрузка. Чтобы бетонная плита под печью нагружалась равномерно, кладку стен ведут строго по всей ее длине. Разница в высоте между самой высокой и самой низкой точкой кирпича не должна превышать 3 мм (п. 11.1.10.9 СТО НОСТРОЙ 2.31.5-2011).
Температурные швы. Важная особенность строительства печей из динасовых огнеупоров – их изменение в объеме. При разогреве до рабочих температур прирост объема может составлять до 1,3 процента. Чтобы исключить деформацию во время просушки и запуска коксовой батареи, проектировщики закладывают температурные швы в кладке печи (п. 8.2.4 ГОСТ 34518-2019).
Чтобы сделать температурные швы, в кладку вставляют специальные шаблоны. Когда кирпичи уложили, эти шаблоны вынимают. Отклонения в размерах температурных швов в кладке должны быть в пределах ±2 мм. Швы, кроме тех, которые указали в проектной документации, засыпают сухими древесными опилками без уплотнения. Затем заливают сверху на глубину 10–20 мм жидким каменноугольным пеком (п. 8.2.4 ГОСТ 34518-2019).
Температурные швы, выходящие на фасады печей, уплотняют асбестовым шнуром по ГОСТ 1779 на глубину 15–20 мм. При этом ...
До начала футеровочных работ все СМР по устройству фундаментов под печь и оборудование, металлокаркас и кожух печи принимают по актам согласно приказу Минстроя от 16.05.2023 № 344пр. Акты подписывают представители:
- организации, которая соорудила или смонтировала конструкции;
- заказчика;
- организации, которая выполнила стройконтроль.
Как построить доменную печь и выполнить ее футеровку
Футеровку доменной печи начинают только после того, как ее металлический корпус сварят, установят на фундамент и примут у монтажников. Корпус печи технологически подразделяют на шесть зон:
- лещадь;
- горн;
- заплечики;
- распар;
- шахта;
- колошник.
В каждой из зон проходит определенный этап расплава чугуна. Из-за этого на стенки в каждой зоне по-разному действуют температура и химия. Поэтому для каждой части печи подбирают свой, особый защитный материал.
Футеровка лещади, нижнего основания. Лещадь футеруется углеродистыми и высокоглиноземистыми огнеупорами в несколько рядов. Первый слой выкладывают из графитированных блоков на выровненное углеродистой массой основание. Следующие слои выкладывают из углеродистых блоков, а затем – несколько рядов алюмосиликатной кладки.
Шлифовка и контроль швов лещади. Верхнюю поверхность каждого из рядов кладки из графитированных, углеродистых блоков и алюмосиликатных изделий отшлифовывают шлифовальной машиной до такой степени, чтобы обеспечить нужную толщину шва между рядами. Толщина швов кладки должна соответствовать значениям из таблицы 5.10 СП 83.13330.2016.
Шлифовка и контроль швов лещади. При монтаже каждого блока контролируют вертикальность и горизонтальность установки, прямолинейность нитки. Швы в кладке лещади заполняют углеродистой пастой, которая соответствует требованиям проекта и нормативных документов. После укладки каждого ряда лещади печи составляют акт скрытых работ по значению зазоров и качеству кладки (п. 5.13.6 СП 83.13330.2016).
Кладка стен горна. Футеровку горна печи выполняют из углеродистых блоков до уровня чугунных леток, далее из алюмосиликатных изделий. Кладку выполняют замкнутыми, не перевязанными между собой концентрическими кольцами с тщательной пригонкой взаимно соприкасающихся поверхностей. Все радиальные и кольцевые швы в смежных рядах кладки выполняют в перевязку. Каждое кольцо в ряду должно содержать не более четырех тесаных замковых изделий (п. 6.2.2.5 ГОСТ 34518-2019).
Контроль качества кладки горна и стен. Качество кладки стен горна, заплечиков, распара и шахты печи постоянно контролируют по ходу работ. Контролируют горизонтальность рядов, радиусы колец, перевязку и толщину швов (п. 5.13.9 СП 83.13330.2016). Кладку из алюмосиликатного кирпича в нижней части печи придется переделывать, если из 20 подряд измеренных швов больше четырех окажутся толще нормы хотя бы в полтора раза (п. 5.13.4 СП 83.13330.2016).
Защита стен горна от окисления. Стены горна защищают от окисления во время сушки и задувки печи кладкой толщиной 230 мм из некондиционных шамотных изделий. Защитную кладку делают сразу после установки углеродистых блоков. Ее ставят вплотную к ним, не подгоняя и не обтесывая кирпичи (п. 6.2.2.8 ГОСТ 34518-2019).
Кладка заплечиков. Кладку заплечиков выполняют из алюмосиликатных изделий вплотную к холодильным плитам без притески с перевязкой вертикальных швов. Зазор между кладкой и ходильными плитами заполняют тем же раствором, на котором ведут кладку (п. 6.2.3.2 ГОСТ 34518-2019).
Кладка распара и шахты. Самые широкие части печи – распар и охлаждаемую шахту – выкладывают из шамотного или карбидкремниевого кирпича. Кладку ведут кольцами, обязательно перекрывая швы между рядами. При этом каждое следующее кольцо делают чуть уже предыдущего, чтобы повторить наклон металлического корпуса печи (п. 6.2.3.1, 6.2.4.2 ГОСТ 34518-2019).
Геометрический контроль и допуски. Правильность геометрических размеров кладки горна, распара, шахты доменной печи, а также купола воздухонагревателя проверяют подвижным радиусом, закрепленным в центре. Отклонение от проектного радиуса допускается не более ±20 мм (п. 6.2.5.4 ГОСТ 34518-2019).
Как построить коксовую печь и выполнить ее футеровку
Коксовая батарея – комплексное технологическое сооружение из ряда коксовых камер. В камерах происходит коксование угля, отопительных простенков, нагревательных камер, регенераторов для нагрева газов, системы боровов для удаления газов. В разных частях коксовой печи условия работы отличаются: где-то жарче, где-то сильнее давление. Поэтому для каждой такой зоны подбирают свой, особый огнеупорный материал.
Выбор материалов. Для строительства коксовой батареи используют два вида кирпича. Динасовый – очень прочный и выдерживает жар до 1740 °C. Из него делают самые нагруженные части – камеры, где пекут уголь, и отопительные стены. Шамотный – менее прочный – до 14,7 МПа и выдерживает до 1700 °C. Его используют для строительства регенераторов, теплообменников и дымоходов.
Сроки и зимние работы. Строительство коксовой батареи занимает минимум полтора года и требует огромного количества материалов. Поэтому зимой кладку кирпича ведут внутри специального временного шатра – тепляка, который строят прямо над печью. Внутри этого шатра должно быть теплее 5 °C на рабочем месте, а в любой его точке температура не должна опускаться ниже нуля (п. 5.5.1 ГОСТ 34518-2019).
Равномерная нагрузка. Чтобы бетонная плита под печью нагружалась равномерно, кладку стен ведут строго по всей ее длине. Разница в высоте между самой высокой и самой низкой точкой кирпича не должна превышать 3 мм (п. 11.1.10.9 СТО НОСТРОЙ 2.31.5-2011).
Температурные швы. Важная особенность строительства печей из динасовых огнеупоров – их изменение в объеме. При разогреве до рабочих температур прирост объема может составлять до 1,3 процента. Чтобы исключить деформацию во время просушки и запуска коксовой батареи, проектировщики закладывают температурные швы в кладке печи (п. 8.2.4 ГОСТ 34518-2019).
Чтобы сделать температурные швы, в кладку вставляют специальные шаблоны. Когда кирпичи уложили, эти шаблоны вынимают. Отклонения в размерах температурных швов в кладке должны быть в пределах ±2 мм. Швы, кроме тех, которые указали в проектной документации, засыпают сухими древесными опилками без уплотнения. Затем заливают сверху на глубину 10–20 мм жидким каменноугольным пеком (п. 8.2.4 ГОСТ 34518-2019).
Температурные швы, выходящие на фасады печей, уплотняют асбестовым шнуром по ГОСТ 1779 на глубину 15–20 мм. При этом ...
Информационный источник публикации Актион МЦФЭР
