Футеровка теплового агрегата, имеющего рабочую температуру выше 1000 град.Цельсия

Полезная модель относится к области металлургии для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических, термических и химических повреждений, в частности для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха тепловых агрегатов от воздействия высоких температур, контакта с жидким металлом и может быть использовано для устройства футеровок тепловых агрегатов, имеющих рабочую температуру выше 1100°С, из монолитного жаростойкого бетона.
Известно «Устройство для крепления футеровки тепловых агрегатов» (а.с. №881504, кл. F27D 1/08 от 1980 г.), содержащее слой жаростойкого бетона и введенные в него для крепления и предотвращения растрескивания, вызванного большим температурным градиентом, расположенную параллельно металлическому кожуху, арматурную сетку и прикрепленный к ней и несущему основанию анкер.
Недостатком этого решения является то, что при расположении армирующих элементов в подвергающихся максимальному температурному воздействию слоях футеровки, прилегающих к рабочей зоне теплового агрегата, металлическая арматурная сетка отгорает, либо теряет прочностные свойства и перестает выполнять свою основную армирующую функцию.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству, является устройство «Футеровочный элемент теплового агрегата» (патент РФ №2001113 С1, кл. С21В 7/6, F27D 1/16, F27D 1/08 от 1991 г.), содержащее слой жаростойкого бетона и армирующую решетку, расположенную в зоне максимальной тепловой нагрузки, закрепленную анкерами к кожуху теплового агрегата и изготовленную из материала с теплопроводностью существенно превышающей теплопроводность бетона и равными с бетоном коэффициентами теплового расширения.
Недостатком этого решения является то, что материалом армирования с описанными свойствами, как отмечено в описании изобретения, является сталь, которая при температурах свыше 1100°С начинает терять свои механические свойства, и не выполняет в нужной мере функции армирования. В результате, напряжения, развивающиеся в толще жаростойкого бетона, разрушают его структуру, что ведет к прекращению работоспособности теплового агрегата.
Задачей заявляемой полезной модели является эффективное армирование жаростойкого бетона в зоне максимальной тепловой нагрузки путем использования в качестве арматуры материала с более высокой, чем сталь прочностью и термостойкостью.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве «Футеровка теплового агрегата», содержащем слой жаростойкого бетона и армирующую решетку, расположенную в зоне максимальной тепловой нагрузки, согласно полезной модели в качестве армирующей решетки используется углеволоконная сетка, причем перед бетонированием футеровки углеродную сетку крепят на стальную решетку.
Углеволоконная сетка обладает высокой прочностью на растяжение 1÷1,5 ГПа, термостойкостью до 3000°С и адгезией с бетонами, до 1,57 МПа. Размещенные на внутренней поверхности футеровки теплового агрегата с защитным слоем 10÷15 мм, в зоне непосредственного контакта с расплавленным металлом или другими ингредиентами, углеволокна армирующей сетки принимают на себя возникающие усилия и препятствуют разрушению бетона футеровки от внутренних напряжений, вызванных перепадом температур.
На фиг. 1 приведен разрез по стене теплового агрегата, защищенного футеровкой. Футеровка тепловых агрегатов содержит: корпус 1, слой жаростойкого бетона 2, стальную арматурную решетку 3, зафиксированную в пространстве анкерами 4 и углеволоконную сетку или углеродные ламели 5, закрепленные на стальной решетке.
При бетонировании футеровки, для фиксации углеволоконной сетки в строго определенном месте между корпусом теплового агрегата и опалубкой, определенном расчетом, а так же для обеспечения защитного слоя арматуры, углеволоконную сетку крепят на арматурную решетку, изготовленную из любого материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность бетона и равными с бетоном коэффициентами теплового расширения, например стали, которая исполняет роль технологического элемента и придает ей жесткость, необходимую при укладке и уплотнении бетона.
Использование полезной модели позволяет уменьшить разрушение бетона футеровки от внутренних напряжений, вызванных перепадом температур, и следовательно, не увеличивая продолжительность и трудоемкость работ по устройству футеровки увеличить продолжительность межремонтных периодов и тем самым повысить эффективность и снизить стоимость эксплуатации тепловых агрегатов.