 |
IV. КЛАДКА ПЕЧЕЙ И ТОПОК. 1. Тепловая работа кладки. 2. Проектирование кладки
|
|
|
|
IV. КЛАДКА ПЕЧЕЙ И ТОПОК
Кладка печи отделяет рабочее пространство и соединительные каналы от окружающей атмосферы. Кладка выполняет теплотехнические, технологические и строительные функции.
Строительные функции кладки заключаются в обеспечении необходимого сопротивления деформации под нагрузкой и термической стойкости при рабочих температурах. В настоящее время в печестроении всё больше проявляется тенденция передачи излишних нагрузок, действующих на кладку на каркас печи.
Технологические функции кладки определяются назначением печи. В некоторых случаях кладка не принимает участия в технологическом процессе (например, сушильные печи), в других это участие (химическое взаимодействие шлаков и материала кладки), хотя и имеет место, но нежелательно (нагревательные печи); в третьих, оно неизбежно по условиям процесса (мартеновские печи). Степень участия кладки в технологическом процессе в основном определяется температурным уровнем последнего и поэтому условии службы кладки печей различного технологического назначения различны. Особенно сильно взаимодействует с кладкой жидкая фаза (шлак, металл и др. ), так как она тесно контактирует с ней. Газовая фаза также может взаимодействовать с кладкой, ускоряя разрушение последней; однако, активность воздействия газовой фазы на кладку значительно меньше.
При выборе огнеупорного материала для кладки необходимо учитывать его шлакоустойчивость. При наличии в печи кислых шлаков и окислов нужно применять кислые материалы (динасовые), а при основных шлаках и окислах - основные огнеупорные материалы. Данные по шлакоустойчивости огнеупоров приведены в [Л. 6].
|
|
|
Рис. 5. Конструкции лазов в борова. 1 – плита, 2 – засыпка, 3 – крышка, 4 – свод.
1. Тепловая работа кладки
Теплотехнические функции кладки заключаются в следующем.
Внутренняя поверхность кладки участвует в теплообменных процессах, совершающихся в печи. Через внешнюю поверхность кладки происходит теплообмен с окружающей средой. Таким образом, кладка участвует в двух взаимосвязанных системах теплообмена: внутренней и внешней.
Для того, чтобы свести это взаимное влияние к минимуму, кладку выполняют из материала, обеспечивающего её надёжное тепловое сопротивление.
Комбинируя в кладке слои материалов с разными коэффициентами теплопроводности, можно получить три принципиально различных типа кладки, для каждого из которых существует своя область применения. Однослойная кладка (рис. 6, а) или кладка из нескольких слоёв, коэффициенты, теплопроводности которых близки, применяется для печей периодического действия в тех случаях, когда тепловые потери через кладку теплопроводностью и потери тепла, аккумулированного кладкой, за период соизмеримы по величине.
Кладка с внешней тепловой изоляцией (рис. 6, б) применяется в печах непрерывного действия, когда потери тепла, аккумулированного кладкой, весьма малы по сравнению с теплом, теряемым в результате теплопроводности кладки в окружающую среду, и ими можно пренебречь.
Кладка с внутренней тепловой изоляцией (в качестве таковой применяют огнеупорные легковесы, имеющие низкий коэффициент теплопроводности) (рис. 6, в) применяются в печах периодического действия, длительность периода которых мала.
Рис. 6. Распределение температур в кладках трёх распространенных типов.
Устройство внутренней тепловой изоляции удорожает кладку, так как при этом используются дорогие и дефицитные материалы. Однако этот дополнительный расход обычно окупается за счет экономии тепла, теряемого при повторных охлаждениях кладки. Кроме того, в печах с внутренней изоляцией быстрее достигается рабочая температура.
|
|
|
2. Проектирование кладки
В печестроении принято шесть категорий кладок, которые различаются по толщине швов и применяемому раствору (табл. 1).
|
|
|
