Футеровка дымовой трубы

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и строительства, в частности к защите дымовых труб от негативного воздействия на них отходящих газов и может использоваться при проектировании и строительстве преимущественно больших промышленных дымовых труб.
Движущийся по газоотводящему каналу дымовых труб поток горячих газов содержит химически активные вещества и соединения (кислоты), а при использовании твердого топлива частицы шлаков и несгоревшего топлива, что приводит к термическому, коррозионному и абразивному износу ствола дымовой трубы, сокращая срок ее эксплуатации. Для защиты ствола дымовой трубы ее канал покрывают футеровкой.
Изначально в качестве футеровки кирпичных, бетонных и стальных труб применялся огнеупорный кирпич и шамотно-цементный раствор.
Так, известна футеровка дымовой трубы, содержащая закрепленный на поверхности канала трубы, покрытой клеевым составом на основе битума, огнеупорный кирпич [1].
Эта футеровка герметична, обеспечивает хорошую теплозащиту, однако огнеупорный кирпич подвержен коррозионному воздействию, в частности слабых растворов кислот, а вместе с ним и абразивному износу при использовании твердого топлива. Кроме того, огнеупорный кирпич обладает большой массой, а его укладка и замена весьма трудоемки.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является футеровка дымовой трубы, содержащая набор защитных элементов, покрывающих поверхность канала дымовой трубы и механические средства их крепления. Каждый из защитных элементов имеет наружную поверхность, конгруэнтную поверхности канала трубы, выполнен двухслойным с внутренним слоем из композиционного материала и покрыт наружным защитным слоем из термо- и коррозионно-стойкого материала [2]
Эта известная футеровка имеет значительно меньшую массу, она более ремонтно пригодна, легко устанавливается и заменяется в случае необходимости. Она обеспечивает теплозащиту и защиту от коррозии ствола дымовой трубы. Однако, фторопласт наружного слоя футеровки, имея термостойкость до 250°C, характеризуется низкой механической прочностью, особенно при воздействии высоких температур, а также высокой степенью истирания, т.е. подвержен абразивному износу [3].
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в увеличении срока эксплуатации футеровки, а следовательно и дымовой трубы, при сжигании любого вида топлива, а технический результат, который может быть достигнут при ее использовании, заключается в снижении степени абразивного износа футеровки и повышении ее прочности.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в футеровке, содержащей набор защитных элементов, покрывающих поверхность канала дымовой трубы, каждый из которых скреплен с трубой, имеет наружную поверхность, конгруэнтную поверхности канала и выполнен двухслойным с внутренним слоем, ориентированным к поверхности канала дымовой трубы, из композиционного материала и покрытым снаружи защитным слоем из термостойкого материала,
предлагается внутренний слой каждого элемента футеровки выполнить из композиционного материала на основе термореактивной смолы, армированной минеральными волокнистыми материалами, а защитный слой выполнить из термостойкой резины, армированной в зоне контакта с внутренним слоем базальтовой тканью.
Внутренний слой каждого защитного элемента футеровки может быть выполнен из композиционного материала на основе эпоксидной смолы, армированной базальтовыми или стеклянными волокнистыми материалами, а защитный слой - из силиконовой резины, дополнительно армированной слоем базальтовой ткани со стороны газоотводящего канала.
Защитные элементы футеровки могут быть выполнены в виде трубчатых секций (колец), устанавливаемых и сочленяемых вдоль оси канала дымовой трубы и каждая из трубчатых секций может быть получена методом намотки минерального волокнистого материала на термостойкую резину, закрепленную на оправке, имеющей форму, соответствующую форме канала дымовой трубы (цилиндр, конус и др.)
Защитные элементы футеровки также могут быть выполнены в виде пластин прямоугольной или трапецевидной формы в плане и с профилем, соответствующим профилю канала дымовой трубы, каждая из которых может быть получена методом совместного прессования внутреннего и защитного слоев и их нагревания.
Крепление защитных элементов футеровки может осуществляться посредством крепежных элементов и/или термостойкого клея.
Сочетание конструктивного выполнения заявляемой в качестве полезной модели футеровки в виде двух слоев из указанных материалов позволяет получить относительно легкую, прочную и термостойкую защиту ствола дымовой трубы, способную длительное время противостоять как коррозионному, так и абразивному воздействию потока горячих отходящих газов, а размещение в контактном слое термостойкой резины базальтовой ткани обеспечивает надежное адгезионное соединение слоев футеровки с прочностью на отрыв не менее 3 Н/мм, а также дополнительную теплозащиту и защиту от коррозии. При этом заявляемая футеровка технологична, выполнена из недорогих доступных материалов и ремонтно-пригодна, позволяя осуществлять ее замену как на всем канале дымовой трубы, так и на отдельных его участках.
На прилагаемых чертежах представлены варианты возможного конструктивного выполнения полезной модели.
На фиг. 1 показана дымовая труба с футеровкой в форме трубчатых секций.
На фиг. 2 представлен фрагмент А продольного сечения дымовой трубы в увеличенном масштабе.
На фиг. 3 показана дымовая труба с футеровкой в виде пластин прямоугольной формы в плане.
На фиг. 4 показан фрагмент конической дымовой трубы с футеровкой в виде панелей трапецевидной формы в плане.
На фиг. 5 представлена схема намотки внутреннего слоя футеровки в виде трубчатых секций.
На фиг. 6 показана схема прессования футеровки в виде панелей.
На фигурах 1 и 2 показана футеровка 1, закрепленная на внутренней поверхности 2 канала 3 ствола 4 дымовой трубы. В изображенном примере исполнения футеровка 1 выполнена в виде трубчатых секций 5, каждая из которых имеет два слоя. Внутренний слой 6 ориентирован к поверхности канала 3 и выполнен из композиционного материала на основе термореактивной смолы, например, эпоксидной, армированной минеральными волокнистыми материалами, базальтовыми или стеклянными.
Внутренний слой 6 покрыт снаружи защитным слоем 7, выполненным из термостойкой, например силикатной резины, армированной в зоне контакта с внутренним слоем 6 базальтовой тканью 8 для обеспечения надежного соединения слоев 6 и 7 и повышения степени теплозащиты.
Со стороны газоотводящего канала 3 защитный слой 7 из термостойкой резины может быть дополнительно армирован слоем 9 из базальтовой ткани для повышения степени теплозащиты и дополнительной защиты от химической коррозии.
Футеровка 1 в виде трубчатых секций 5 выполнена методом намотки (см. фиг. 5) минерального волокнистого материала, например в виде препрега 10, на закрепленный на оправке 11 защитный слой 7 термостойкой резины, вулканизированной вместе со слоями 8 и 9 базальтовой ткани. После завершения намотки трубчатую секцию 5 подвергают нагреву для полимеризации термореактивной смолы внутреннего слоя 6 и его связи со слоем 7 футеровки 1.
На фигурах 3 и 4 показано размещение в канале 3 ствола 4 дымовой трубы футеровки 1, выполненной в виде пластин 12 прямоугольной формы в плане (фиг. 3) и пластин 13 трапецевидной формы (фиг. 4). Пластины 12 и 13 имеют профиль, соответствующий профилю канала 3 (цилиндрический, конический или иной) и формуются методом прессования с нагревом (см. фиг. 6). Этот процесс может осуществляться с одновременной вулканизацией термостойкой резины защитного слоя 7 и полимеризацией термореактивной смолы слоя 6.
Отформованные и прошедшие термообработку защитные элементы 5, 12 и 13 футеровки 1 размещаются в канале 3 ствола 4 дымовой трубы, полностью и герметично закрывая поверхность 2 канала 3 и закрепляются на ней посредством термостойкого клея и/или крепежных элементов (на чертежах не показаны). В качестве крепежных элементов могут использоваться известные резьбовые (болтовые), анкерные соединения или упругие замки и фиксаторы [5].
Заявляемая футеровка 1 может быть произведена из известных недефицитных материалов по известным технологиям и на известном оборудовании, она может использоваться при температуре до 400°C и при сжигании любого вида топлива, при этом характеризуется повышенным сроком ее эксплуатации, увеличивающим и межремонтный период дымовых труб.
Источники информации:
[1]. US, 3281308, F23J 13/02, 1966.
[2]. US, 5301719, B05D 5/00, 1994, (прототип).
[3]. RU,
[4]. CN, 104501192, B32B 27/04, 2014.
[5]. RU, А.Ф. Крайнев, «Идеология конструирования» M. Машиностроение, 2002 г., стр. 182-192, рис. 1.3, 6.3, 12.7, 12.8.
[6]. GB, 2083602, F23J 13/02, 1982.
[7]. FR, 2656917, F23J 13/02, 1990.
[8]. JP, 2005155971, F23J 13/02, 2005.