RU166409U1

RU166409U1 - HEAT-PROTECTING SYSTEM FOR BOILER AND ENERGY TECHNOLOGICAL INSTALLATIONS

Info

Publication number: RU166409U1
Application number: RU2016100426/06U
Authority: RU
Inventors: Яков Валерьевич Липатов; Сергей Иванович Гутников; Константин Львович Кузьмин; Артем Петрович Малахо; Алексей Валерьевич Кепман; Игорь Андреевич Годунов; Юлий Георгиевич Корляков; Виктор Васильевич Авдеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технический центр" (ООО "Инженерно-технический центр")
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-11-27

Abstract

1. Обмуровочная теплозащитная система для котельных и энерготехнических установок, характеризующаяся тем, что включает следующие слои, последовательно установленные по мере убывания тепловой нагрузки:жаростойкий слой, содержащий следующие компоненты в масс. %:промежуточный слой с температурой применения до 900°C;теплоизоляционный слой - на основе минеральной ваты;газоплотный защитный слой.2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что жаростойкий слой выполнен в виде плиты.3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что жаростойкий слой содержит молотый шамот с фракциями до 3.5 мм.4. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что промежуточный слой выполнен в виде спрессованной плиты на основе химически вспененного вермикулита.5. Система по п. 4, характеризующаяся тем, что промежуточный слой выполнен из спрессованной без добавления связующего плиты.6. Система по п. 4, характеризующаяся тем, что промежуточный слой выполнен из спрессованной плиты, содержащей в качестве связующего жидкое стекло.7. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что теплоизоляционный слой выполнен в виде матов из базальтовой ваты.8. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что газоплотный защитный слой выполнен в виде штукатурного слоя на основе химически вспененного вермикулита.1. Lining heat-shielding system for boiler rooms and power plants, characterized in that it includes the following layers, sequentially installed as the heat load decreases: a heat-resistant layer containing the following components in mass. %: intermediate layer with application temperature up to 900 ° C; thermal insulation layer - based on mineral wool; gas tight protective layer. 2. The system according to claim 1, characterized in that the heat-resistant layer is made in the form of a plate. The system according to claim 1, characterized in that the heat-resistant layer contains ground fireclay with fractions up to 3.5 mm. The system according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is made in the form of a compressed plate based on chemically foamed vermiculite. The system according to claim 4, characterized in that the intermediate layer is made of compressed without adding a binder plate. The system according to claim 4, characterized in that the intermediate layer is made of a compressed plate containing liquid glass as a binder. The system according to claim 1, characterized in that the heat-insulating layer is made in the form of basalt wool mats. The system according to claim 1, characterized in that the gas-tight protective layer is made in the form of a plaster layer based on chemically foamed vermiculite.

Description

Область техники.The field of technology.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для теплоизоляции различного теплового оборудования - котельных и энерготехнологических установок.The utility model relates to a power system and can be used for thermal insulation of various thermal equipment - boiler houses and energy technology installations.

Предшествующий уровень техники.The prior art.

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.Under the heat-insulating lining system (OTC) for boiler rooms and power engineering installations is meant a system of refractory and heat-insulating barriers of boiler houses and power engineering installations, designed to ensure gas density and reduce heat transfer to the external environment.

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 слой выполняет свою функцию, что уменьшает массивность и толщину обмуровки, обеспечивает снижение теплопотерь и удешевление теплозащитной конструкции. Обычно внутренний слой обмуровки выполняют из жаростойких (огнеупорных) материалов, наружный - из материалов с наименьшей теплопроводностью, поверх которого наносится уплотнительный слой.OTC must ensure, under all operating conditions, the minimum heat loss from boiler rooms and power plants, as well as a comfortable temperature on its external surfaces in places accessible to service personnel (not higher than 45 ° C). As a rule, OTC is a combined system of bricks, refractory plates, insulation materials, metal fastening parts, sealing coatings, metal cladding and other elements, while each layer performs its function, which reduces the massiveness and thickness of the lining, reduces heat loss and reduces the cost heat shield design. Typically, the inner lining layer is made of heat-resistant (refractory) materials, the outer one is made of materials with the lowest thermal conductivity, on top of which a sealing layer is applied.

Такая система раскрывается в патенте RU 2413138.Such a system is disclosed in patent RU 2413138.

ОТС в соответствии с цитируемым патентом состоит из огнеупорного слоя (например, кирпича шамотного легковеса ШЛ-1,3), слоя теплоизоляционного волокнистого материала (например, войлока муллитокремнеземистого МКРВ-200), слоя связующего материала (например, нетканого материала изоспана), слоя газоплотного материала (например, ткани водоогнетермостойкой ТАФ) и защитной обшивки (например, металлосайдинга). При таком выполнении ОТС достигается повышение газоплотности и теплоизоляционных свойств, возможность обмуровки как плоских прямоугольных, так и криволинейных поверхностей, экологическая безопасность производства.OTC in accordance with the cited patent consists of a refractory layer (for example, ШЛ-1,3 chamotte lightweight brick), a layer of heat-insulating fibrous material (for example, mullite-siliceous felt MKRV-200), a layer of binder material (for example, non-woven isospan material), a gas-tight layer material (for example, water-heat-resistant TAF fabric) and protective casing (for example, metal siding). With this implementation of the OTC, an increase in gas density and heat-insulating properties, the possibility of lining both flat rectangular and curved surfaces, and environmental safety of the production are achieved.

К недостаткам известного технического решения относятся следующие: большое количество слоев материала, сложность монтажа обмуровочной системы, высокий газодинамический износ из-за низкой прочности шамотного легковеса, высокая стоимость используемых материалов за счет необходимости использования металлической защитной обшивки.The disadvantages of the known technical solutions include the following: a large number of layers of material, the complexity of the installation of the lining system, high gas-dynamic wear due to the low strength of the chamotte light weight, the high cost of the materials used due to the need to use metal protective casing.

Задачей полезной модели является увеличение числа теплосмен при эксплуатации системы путем уменьшения газодинамического износа за счет использования более прочного жаростойкого (огнеупорного) слоя, удешевление системы за счет применения более дешевых материалов без использования металлосайдинга.The objective of the utility model is to increase the number of heat exchanges during operation of the system by reducing gas-dynamic wear due to the use of a more durable heat-resistant (refractory) layer, and to reduce the cost of the system by using cheaper materials without the use of metal siding.

Другие решаемые полезной моделью задачи, например, упрощение монтажа обмуровочной системы и улучшение ее экологических свойств при эксплуатации, станут понятны из дальнейшего описания.Other tasks solved by the utility model, for example, simplifying the installation of the walling system and improving its environmental properties during operation, will become clear from the following description.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

Поставленная задача решается обмуровочной теплозащитной системой для котельных и энерготехнических установок, которая включает следующие слои, последовательно установленные по мере убывания тепловой нагрузки: жаростойкий слой, содержащий следующие компоненты в масс. %:The problem is solved by a lining heat-shielding system for boiler houses and power plants, which includes the following layers, sequentially installed as the heat load decreases: a heat-resistant layer containing the following components in mass. %:

Шамот молотыйGround fireclay 70,0-85,070.0-85.0 МикрокремнеземSilica fume 1,0-7,01.0-7.0 Глиноземистый цементAlumina cement остальное;rest;

промежуточный слой с температурой применения до 900°C;intermediate layer with application temperature up to 900 ° C;

теплоизоляционный слой на основе минеральной ваты;mineral wool insulation layer;

газоплотный защитный слой.gas tight protective layer.

В частных воплощения полезной модели система включает жаростойкий слой, выполненный в виде плиты.In private embodiments of the utility model, the system includes a heat-resistant layer made in the form of a plate.

Желательно, чтобы жаростойкий слой содержал молотый шамот с фракциями до 3.5 мм.It is desirable that the heat-resistant layer contains ground fireclay with fractions up to 3.5 mm.

Промежуточный слой может быть выполнен в виде спрессованной плиты на основе химически вспененного вермикулита.The intermediate layer can be made in the form of a compressed plate based on chemically foamed vermiculite.

В этом случае промежуточный слой может быть выполнен из спрессованной без добавления связующего плиты или промежуточный слой может быть выполнен из спрессованной плиты, содержащей в качестве связующего жидкое стекло.In this case, the intermediate layer may be made of a pressed plate without adding a binder plate, or the intermediate layer may be made of a pressed plate containing liquid glass as a binder.

В наиболее желательных воплощениях полезной модели теплоизоляционный слой может быть выполнен в виде матов из базальтовой ваты, а газоплотный защитный слой - выполнен в виде штукатурного слоя на основе химически вспененного вермикулита.In the most desirable embodiments of the utility model, the heat-insulating layer can be made in the form of basalt wool mats, and the gas-tight protective layer can be made in the form of a plaster layer based on chemically foamed vermiculite.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

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.The lining heat-shielding system includes layers sequentially installed around a heat boiler or other unit, while the inner layer has high heat-resistant and mechanical properties, and the outer layers have low thermal conductivity at a low density. The thermal conductivity and operating temperature of the layers gradually decrease from layer to layer, which ensures a decrease in the total thickness and mass of the OTS, as well as a decrease in heat loss.

Первый слой, примыкающий к тепловому котлу, является жаростойким и обладает самой высокой температурой эксплуатации - от 1000 до 1300°C. Данный слой отвечает за прочность и жаропрочность всей обмуровочной системы при эксплуатации. Кроме того, к этому слою также предъявляются особые требования по сопротивлению газодинамическому износу.The first layer adjacent to the heat boiler is heat-resistant and has the highest operating temperature - from 1000 to 1300 ° C. This layer is responsible for the strength and heat resistance of the entire lining system during operation. In addition, this layer also has special requirements for resistance to gas-dynamic wear.

Жаростойкий слой выполнен из состава на основе шамота, глиноземистого цемента и добавок микрокремнезема и содержит компоненты при следующем соотношении, масс. %:The heat-resistant layer is made of a composition based on chamotte, alumina cement and additives of silica fume and contains components in the following ratio, mass. %:

Шамот молотыйGround fireclay 70,0-85,070.0-85.0 МикрокремнеземSilica fume 1,0-7,01.0-7.0 Глиноземистый цементAlumina cement остальное.rest.

Состав компонентов выбран из следующих соображений: при содержании молотого шамота менее 70% и микрокремнезема более 7% увеличивается усадка, теплопроводность и плотность, уменьшается термостойкость плит.The composition of the components is selected from the following considerations: when the content of ground chamotte is less than 70% and silica fume is more than 7%, shrinkage, thermal conductivity and density increase, and the heat resistance of the plates decreases.

Соответственно, превышение содержания шамота более 85% и уменьшение содержания микрокремнезема менее 1% приводит к уменьшению прочности плиты из-за ухудшения структуры плиты, частицы шамота плохо удерживаются в цементной матрице, что приводит к выкрашиванию шамота.Accordingly, an excess of the chamotte content of more than 85% and a decrease in the content of silica fume less than 1% leads to a decrease in the strength of the slab due to the deterioration of the structure of the slab, the chamotte particles are poorly retained in the cement matrix, which leads to chamotte chipping.

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.In accordance with the claimed utility model, the heat-resistant layer can have any acceptable shape, but in the best embodiments of the invention, the fire-retardant layer can be made in the form of a plate. The execution of this layer in the form of a plate makes it easy to dismantle the system and replace the disabled plates.

Для получения жаростойкого слоя в виде плиты сначала изготавливают смесь, содержащую глиноземный цемент, микрокремнезем и шамотный порошок. Сухую смесь смешивают с таким количеством воды, чтобы при формовании плиты путем вибрирования смесь не расслаивалась и равномерно заполняла форму. Обычно на затворение 1 кг сухой смеси на основе глиноземистого цемента требуется 0.22 л воды. Необходимое количество воды может быть скорректировано в зависимости от пластичности смеси.To obtain a heat-resistant layer in the form of a plate, a mixture is first made containing alumina cement, silica fume and chamotte powder. The dry mixture is mixed with such an amount of water that when forming the plate by vibration, the mixture does not delaminate and uniformly fill the mold. Usually, 0.22 l of water is required to mix 1 kg of a dry mixture based on alumina cement. The required amount of water can be adjusted depending on the plasticity of the mixture.

Получение обмуровочных плит производится по технологии вибролитья. Плиты, изготовленные таким способом, имеют плотную структуру, гладкую поверхность и высокое качество. Кроме того, по данной технологии возможен выпуск большого ассортимента плит.Obtaining lining plates is made using vibrocasting technology. Plates made in this way have a dense structure, smooth surface and high quality. In addition, this technology can produce a wide range of plates.

Для дополнительного улучшения свойств, в качестве шамотного порошка используют порошок с широким фракционным составом, где величина фракций порошка составляет от 0 до 3,5 мм.To further improve the properties, a powder with a wide fractional composition, where the size of the powder fractions is from 0 to 3.5 mm, is used as chamotte powder.

Использование порошка с таким размером фракций позволяет улучшить структуру материала, предотвратить расслаивание, которое может наблюдаться, например, при использовании смеси двух заполнителей с узким распределением частиц. Полученные плиты имеют более низкую плотность (~1700 кг/м³) по сравнению с описанными в литературе (~1800 кг/м³).The use of a powder with such a fraction size allows to improve the structure of the material, to prevent delamination, which can be observed, for example, when using a mixture of two aggregates with a narrow particle distribution. The resulting plates have a lower density (~ 1700 kg / m ³ ) compared with those described in the literature (~ 1800 kg / m ³ ).

Добавление микрокремнезема увеличивает прочность, термостойкость и трещиностойкость плит.The addition of silica fume increases the strength, heat resistance and crack resistance of the plates.

Состав и свойства жаростойких плит (G) приведены в таблице 1.The composition and properties of heat-resistant boards (G) are given in table 1.

Следующим слоем обмуровочной теплозащитной системы является промежуточный слой с использованием материалов с температурой эксплуатации до 900°C.The next layer of the heat-insulating lining system is an intermediate layer using materials with operating temperatures up to 900 ° C.

Такой слой может быть выполнен из широкого класса материалов, таких как, например, диатомобетон или вермикулитобетон.Such a layer can be made of a wide class of materials, such as, for example, diatomaceous concrete or vermiculite concrete.

В наилучших воплощениях изобретения в качестве промежуточного слоя может быть использована плита, выполненная из химически вспененного вермикулита.In the best embodiments of the invention, a plate made of chemically foamed vermiculite can be used as an intermediate layer.

Под химически вспененным вермикулитом в уровне техники понимается вермикулит, полученный обработкой вермикулитового концентрата 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 материала с высокоразвитой поверхностью с величиной частичек вермикулита менее 50 мкм.Chemically foamed vermiculite in the prior art refers to vermiculite obtained by treating a vermiculite concentrate with any chemical reagent and then foaming by thermal shock. In particular, vermiculite can be treated with a solution of hydrogen peroxide. Foaming of vermiculite leads to intensive splitting of particles to obtain a material with a highly developed surface with a particle size of vermiculite less than 50 microns.

Изготовление промежуточного теплоизоляционного слоя из химически вспененного вермикулита позволяет уменьшить вес конструкции и дополнительно увеличить ее прочность.The manufacture of an intermediate heat-insulating layer of chemically foamed vermiculite can reduce the weight of the structure and further increase its strength.

Химически вспененный вермикулит способен к прессованию в плиты как со связующим, так и без связующего.Chemically foamed vermiculite is capable of pressing into plates with both a binder and without a binder.

В качестве связующего может быть использовано жидкое стекло.As a binder, liquid glass may be used.

В одном из наилучших воплощений полезной модели промежуточный слой может представлять собой плиту, полученную прессованием химически вспененного вермикулита без добавления связующего. Такое воплощение модели позволяет кроме достижения декларируемого результата также улучшить экологические свойства обмуровочной теплозащитной системы при ее эксплуатации, увеличить температуру применения и снизить усадку материала.In one of the best embodiments of the utility model, the intermediate layer may be a plate obtained by compressing chemically foamed vermiculite without the addition of a binder. Such an embodiment of the model allows, in addition to achieving the declared result, also to improve the environmental properties of the lined heat-shielding system during its operation, to increase the application temperature and reduce the shrinkage of the material.

Третий слой (теплоизоляционный) может быть выполнен из теплоизоляционного материала с температурой применения до 400°C. Таким материалом является минеральная вата, например, на основе базальтового волокна, стекловолокна и т.д.The third layer (heat-insulating) can be made of heat-insulating material with a temperature of application up to 400 ° C. Such material is mineral wool, for example, based on basalt fiber, fiberglass, etc.

Целесообразно, для теплоизоляционного слоя использовать минеральную вату в виде матов. Использование матов из базальтовой ваты улучшает экологические свойства обмуровочной системы при ее эксплуатации.It is advisable to use mineral wool in the form of mats for the thermal insulation layer. The use of basalt wool mats improves the environmental properties of the lining system during its operation.

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.The last layer provides OTC gas tightness. Asbestos-chamotte and magnesia mastics or vermiculite plaster mixes based on chemically foamed vermiculite can be used as the material of the layer. In the latter case, the lining system has less weight.

Пример осуществления полезной модели.An example implementation of a utility model.

Для изготовления обмуровочной системы получали жаростойкую плиту из составов, приведенных в таблице 1. Толщина плиты составляла 65 мм.For the manufacture of the lining system, a heat-resistant plate was obtained from the compositions shown in table 1. The plate thickness was 65 mm.

Промежуточный слой выполняли из химически вспененного вермикулита, полученного путем обработки вермикулита пероксидом водорода, последующего вспенивания при нагреве до температур вспенивания, смешивания вспененного вермикулита со связующим (жидким натриевым стеклом) и прессования смеси в виде плиты. Толщина слоя составляла 50 мм.The intermediate layer was made of chemically foamed vermiculite obtained by treating vermiculite with hydrogen peroxide, followed by foaming when heated to foaming temperatures, mixing foamed vermiculite with a binder (liquid sodium glass) and pressing the mixture in the form of a plate. The layer thickness was 50 mm.

Теплоизоляционный слой выполнялся из матов на основе супертонкого базальтового волокна. Толщина матов составляла 100 мм.The heat-insulating layer was made of mats based on superthin basalt fiber. The thickness of the mats was 100 mm.

Затем маты из супертонкого базальтового волокна окружали металлической сеткой и по сетке наносили защитный слой в виде штукатурного слоя на основе химически вспененного вермикулита.Then, superthin basalt fiber mats were surrounded by a metal mesh and a protective layer was applied over the mesh in the form of a plaster layer based on chemically foamed vermiculite.

При реализации полезной модели достигается получение обмуровочной теплозащитной системы, характеризуемой высокой эффективностью, низкими теплопотерями, небольшим весом и увеличенным межремонтным ресурсом (≈14-15 теплосмен).When implementing the utility model, it is possible to obtain a lining heat-shielding system characterized by high efficiency, low heat loss, low weight, and increased turnaround time (≈14-15 heat exchange).

Claims

1. Lining heat-shielding system for boiler rooms and power engineering installations, characterized in that it includes the following layers, sequentially installed as the heat load decreases:

heat resistant layer containing the following components in mass. %:

Ground fireclay 70.0-85.0 Silica fume 1.0-7.0 Alumina cement rest;

intermediate layer with application temperature up to 900 ° C;

thermal insulation layer - based on mineral wool;

gas tight protective layer.

2. The system according to claim 1, characterized in that the heat-resistant layer is made in the form of a plate.

3. The system according to claim 1, characterized in that the heat-resistant layer contains ground fireclay with fractions up to 3.5 mm.

4. The system according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is made in the form of a compressed plate based on chemically foamed vermiculite.

5. The system according to p. 4, characterized in that the intermediate layer is made of compressed without adding a binder plate.

6. The system according to claim 4, characterized in that the intermediate layer is made of a compressed plate containing liquid glass as a binder.

7. The system according to claim 1, characterized in that the heat-insulating layer is made in the form of basalt wool mats.

8. The system according to claim 1, characterized in that the gas-tight protective layer is made in the form of a plaster layer based on chemically foamed vermiculite.