Обмуровочная теплозащитная система для котельных и энерготехнологических установок - RU161847U1

Описание

Область техники.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для теплоизоляции различного теплового оборудования - котельных и энерготехнологических установок.

Предшествующий уровень техники.

Под обмуровочной теплозащитной системой (ОТС) для котельных и энерготехнических установок понимается система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений котельных и энерготехнических установок, предназначенная для обеспечения газовой плотности и уменьшения отдачи тепла во внешнюю среду.

ОТС должна обеспечить при всех режимах работы минимальные потери тепла от котельных и энергетических установок, а также комфортную температуру его наружных поверхностей в местах, доступных для обслуживающего персонала (не выше 45°C). Как правило, ОТС представляет собой комбинированную систему из кирпича, огнеупорных плит, изоляционных материалов, металлических скрепляющих частей, уплотнительных обмазок, металлической обшивки и других элементов, при этом, каждый последующий слой обмуровочной системы рассчитан на более низкую температуру эксплуатации, чем предыдущий.

Такая система раскрывается в «Инструкции по производству обмуровочных работ при монтаже котельных и энерготехнологических установок» РД 34.26.203, СО 153-34.26.203, утвержденная 15.06.1981.

ОТС в соответствии с данной инструкцией состоит из кирпичной кладки, например, кирпича шамотного легковесного с температурой применения до 1300°C, промежуточного слоя, например, на основе асбестодиатомобетона с температурой применения до 900°C, теплоизоляционного слоя на основе совелитовых плит или минераловатных плит с температурой применения до 400°C и слоя асбоцементной штукатурки или магнезиальной обмазки (см. таблицу 1 упомянутой Инструкции). К недостаткам известного технического решения относятся следующие: большая толщина слоя диатомобетона из-за высокой теплопроводности (~0,23 ккал/(м·ч·К) или ~0,269 Вт/(м·К)), увеличение веса конструкции вследствие высокой плотности диатомобетона (~745 кг/м³), необходимость использования канцерогенного асбестового волокна для упрочнения бетона.

Задачей полезной модели является уменьшение толщины и веса промежуточного слоя при сохранении высоких механических свойств бетона без использования канцерогенного асбеста.

Раскрытие полезной модели.

Поставленная задача решается обмуровочной теплозащитной системой для котельных и энерготехнических установок, которая включает следующие последовательно расположенные слои, установленные по мере убывания тепловой нагрузки:

жаростойкий шамотобетонный слой;

промежуточный слой из бетона, содержащего компоненты при следующем соотношении, масс. %:

теплоизоляционный слой на основе минерального сырья;

защитный газоплотный слой.

В частных воплощениях полезной модели в упомянутой системе промежуточный слой из бетона может быть выполнен в виде плиты.

Промежуточный слой может быть выполнен в виде блоков.

В последнем случае система может включать дополнительный штукатурный слой, нанесенный на слой из блоков.

В некоторых воплощениях полезной модели теплоизоляционный слой может быть выполнен в виде матов из базальтовой ваты.

В иных воплощениях полезной модели защитный газоплотный слой может быть выполнен в виде металлической сетки с нанесенным по ней магнезиальной мастикой.

В наилучшем воплощении полезной модели газоплотный защитный слой может быть выполнен в виде металлической сетки с нанесенным по ней штукатурным слоем на основе химически вспененного вермикулита.

При этом штукатурный слой на основе химически вспененного вермикулита может дополнительно содержать портландцемент при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Цемент, выбранный из группы,

включающей портландцемент и

глиноземистый цемент остальное;

Осуществление полезной модели.

Обмуровочная теплозащитная система включает последовательно устанавливаемые вокруг теплового котла или другого агрегата слои, при этом внутренний слой обладает высокими жаростойкими и механическими свойствами, а внешние слои имеют низкую теплопроводность при небольшой плотности. Теплопроводность и температура эксплуатации слоев постепенно понижаются от слоя к слою, что обеспечивает уменьшение общей толщины и массы ОТС, а также снижение теплопотерь.

Первый слой, примыкающий к тепловому котлу, является жаростойким и обладает самой высокой температурой эксплуатации - от 1000 до 1300°С. Данный слой отвечает за прочность и жаропрочность всей обмуровочной системы при эксплуатации. Кроме того, к этому слою также предъявляются особые требования по его теплопроводности и сопротивлению газовому износу.

Данный слой может быть выполнен из состава на основе шамотобетона.

В соответствии с заявляемой полезной моделью, жаростойкий слой может иметь любую приемлемую форму, но в наилучших воплощениях изобретения огнезащитный слой может быть выполнен в виде плиты. Исполнение этого слоя в виде плиты позволяет легко осуществить демонтаж системы и провести замену выведенных из строя плит.

Следующим слоем обмуровочной теплозащитной системы является промежуточный слой, температура применения которого не превышает 900°С.

Такой слой в соответствии с заявляемой полезной моделью содержит следующие компоненты в масс. %:

Под химически вспененным вермикулитом в уровне техники понимается вермикулит, полученный обработкой сырья вермикулита каким-либо химическим реагентом и последующим вспениванием путем термоудара. В частности, вермикулит может быть обработан раствором пероксида водорода. Вспенивание вермикулита приводит к интенсивному расщеплению частиц с получением супертонкой суспензии с величиной частичек вермикулита менее 50 мкм.

Применение оптимального соотношения вермикулита к цементу позволило получить прочный и легковесный теплоизоляционный бетон. Добавление микрокремнезема (МКУ 85) позволяет увеличить прочность материала и препятствует растрескиванию бетона при высоких температурах.

Использование термически вспененного вермикулита и портландцемента позволяет кроме всего прочего уменьшить стоимость материала.

Интервал содержания компонентов выбран из следующих соображений: при содержании вспененного вермикулита более 45% и микрокремнезема менее 5% ухудшаются механические свойства бетона и его термостойкость.

Соответственно, при содержании вспененного вермикулита менее 25% и микрокремнезема более 15% увеличивается теплопроводность и плотность бетона.

Для получения промежуточного слоя сначала изготавливают смесь, содержащую цемент (портландцемент или глиноземный цемент), микрокремнезем и вспененный вермикулит. Полученную смесь смешивают с водой: на затворение 1 кг описанной выше смеси с портландцементом требуется 1,25 л воды.

Необходимое количество воды может быть скорректировано в зависимости от пластичности смеси.

Далее из полученной затворенной смеси получают путем вибролитья плиты или кирпичи (блоки). Полученные изделия имеют более низкую плотность и теплопроводность по сравнению с аналогами.

Состав и свойства промежуточных плит на портландцементе (Р) приведены в таблице 1.

Следующий теплоизоляционный слой может быть выполнен из теплоизоляционного материала с температурой применения до 400°С. Таким материалом является минеральная вата, например, на основе базальтового волокна, стекловолокна и т.д. Использование матов из базальтовой ваты улучшает экологические свойства обмуровочной системы при ее эксплуатации.

Последний слой обеспечивает газоплотность ОТС. В качестве материала слоя может быть использована асбестошамотная и магнезиальная мастики или вермикулитовая штукатурная смесь на основе химически вспененного вермикулита. В последнем случае обмуровочная система обладает меньшим весом.

Наилучшими свойствами обладают составы штукатурки, приведенные в таблице 2.

Пример осуществления полезной модели.

Для изготовления обмуровочной системы в соответствии с заявляемой полезной моделью качестве жаростойкого слоя использовали кирпичную кладку из шамотного кирпича толщиной 65 мм.

Промежуточный слой выполняли из составов в соответствии с таблицей 1 толщиной 60 мм.

Теплоизоляционный слой выполнялся из матов на основе супертонкого базальтового волокна. Толщина матов составляла 100 мм.

Затем маты из супертонкого базальтового волокна окружали металлической сеткой и по сетке наносили защитный слой в виде штукатурного слоя на основе химически вспененного вермикулита, содержащий 30 масс. % химически вспененного вермикулита, 12 масс. % микрокремнезема и 58 масс. % портландцемента (для ОТС с промежуточным слоем состава Р2) или на сетку наносили магнезиальную мастику следующего состава: каустический магнезит: распушенный асбест: раствор хлористого магния = 1:2,6:1,5 части (обмуровочная система с бетонным слоем состава Р3).

При реализации полезной модели достигается получение обмуровочной теплозащитной системы с высокими эксплуатационными характеристиками. Выбор оптимального соотношения вермикулита, цемента и микрокремнезема в промежуточном слое позволил получить прочный и легковесный теплоизоляционный бетон с низкой теплопроводностью. Добавление микрокремнезема позволяет не только увеличить прочность материала, но и препятствует растрескиванию бетона при высоких температурах.

Реферат

1. Обмуровочная теплозащитная система для котельных и энерготехнических установок, характеризующаяся тем, что включает следующие слои материалов, последовательно установленные по мере убывания тепловой нагрузки:жаростойкий шамотобетонный слой;промежуточный слой из бетона, содержащего компоненты при следующем соотношении, масс. %:теплоизоляционный слой на основе минерального сырья;защитный газоплотный слой.2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что промежуточный слой из бетона выполнен в виде плиты.3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что промежуточный теплоизоляционный слой из бетона выполнен в виде слоя из блоков.4. Система по п. 3, характеризующаяся тем, что включает дополнительный штукатурный слой, нанесенный на слой из блоков.5. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что теплоизоляционный слой выполнен в виде матов из базальтовой ваты.6. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что защитный газоплотный слой выполнен в виде металлической сетки с нанесенным по ней магнезиальной мастикой.7. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что газоплотный защитный слой выполнен в виде металлической сетки с нанесенным по ней штукатурным слоем на основе химически вспененного вермикулита.8. Система по п. 7, характеризующаяся тем, что штукатурный слой на основе химически вспененного вермикулита дополнительно содержит цемент, выбранный из группы, включающей портландцемент или глиноземистый цемент и микрокремнезем при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Формула