Требования к конструктивным характеристикам огнеупорных литьевых материалов и керамических волокон, используемых в футеровке трубчатых нагревательных печей.
Строительные нормы и правила для футеровки трубчатых печей. При проектировании футеровки трубчатых печей для нефтехимической промышленности основными материалами являются огнеупорные литьевые материалы и изделия из керамического волокна. Конструкция может быть разделена на литьевые, керамические и композитные футеровочные материалы. При строительстве и монтаже необходимо соблюдать следующие правила:
- 1) При температуре окружающей среды 27℃ и отсутствии ветра расчетная температура наружной поверхности корпуса печи и горячего дымохода не должна превышать 80℃.
- 2) Конструкция футеровки печи должна обеспечивать соответствующее расширение всех компонентов. При использовании многослойной или композитной футеровки швы не должны быть сплошными и проникать сквозь футеровку.
- 3) Если не указано иное, допустимая рабочая температура любого слоя огнеупорного материала должна быть как минимум на 165℃ выше его расчетной температуры горячей поверхности, а минимально допустимая рабочая температура огнеупорного материала в радиационной и защитной секциях должна составлять 980℃.
- 4) Минимальная рабочая температура горелочных кирпичей должна составлять 1650℃.
- 5) Дверцы люков должны быть защищены огнеупорными материалами, обладающими теми же теплоизоляционными свойствами, что и окружающие огнеупорные слои, во избежание прямого излучения.
- 6) За исключением монолитной футеровки печи, на внутреннюю поверхность стальных пластин стенок печи следует наносить антикоррозионное покрытие.
Конструкция футеровки из литьевого огнеупора
- 1) Гидравлическая литьевая футеровка подходит для всех частей нагревательной печи. Тип литьевого огнеупора следует выбирать в соответствии с его рабочей температурой и он должен соответствовать соответствующим положениям SH/T3115.
- 2) Для двухслойной литьевой футеровки минимальная толщина слоя горячей поверхности должна составлять 75 мм. Каждый слой футеровки должен поддерживаться анкерами.
- 3) Если толщина литьевой футеровки превышает 50 мм, высота анкера должна составлять 70% от толщины футеровки. Расстояние от его верхней части до горячей поверхности должно быть не менее 12 мм.
- 4) Анкеры должны располагаться в квадратной схеме с максимальным расстоянием между ними, равным 3 общей толщине футеровки, но не превышающим 300 мм на стенке печи и 225 мм на верхней части печи. Для предотвращения образования сплошных поверхностей сдвига направление расположения анкеров должно быть смещено.
- 5) Если общая толщина футеровки не превышает 150 мм, минимальный диаметр анкерного болта должен составлять 5 мм; если она превышает 150 мм, минимальный диаметр анкерного болта должен составлять 6 мм.
- 6) Толщина футеровки коленчатых коробок, хвостовых дымоходов, дымоходных каналов и дымовых труб должна быть не менее 50 мм.
- 7) Вокруг кирпичной кладки горелки и предварительно обожженных формованных изделий должны быть предусмотрены компенсационные швы.
- 8) Для футеровок с плотностью 970 кг/м³ и более допускается армирование металлическими волокнами, но количество добавленных металлических волокон не должно превышать 3% от массы сухой смеси.
- 9) Если общее содержание тяжелых металлов, включая натрий, в топливе превышает 250 мг/кг, для открытого горячего поверхностного слоя следует использовать низкожелезистый (содержание железа не более 1%) или тяжелый литой литьевой герметик. Плотность тяжелого литьевого материала должна быть такой, чтобы содержание Al₂O₃ в его заполнителе составляло не менее 40%, а содержание SiO₂ — не более 35%.
Конструкция из керамического волокна
1) Многослойные или модульные конструкции из керамического волокна могут использоваться во всех частях нагревательной печи, за исключением дымохода и вытяжной трубы.
2) Минимальная толщина слоя керамического волокна для нагревательного слоя должна составлять 20 мм, а плотность — не менее 128 кг/м³. Для плит из керамического волокна, используемых в нагревательном слое, толщина должна быть не менее 38 мм, а плотность — не менее 240 кг/м³. Минимальная плотность слоя керамического волокна, используемого в заднем слое, должна быть…
3) Допустимая рабочая температура любого слоя керамического волокна должна быть на 280℃ выше температуры нагревательного слоя.
4) Максимальное расстояние от креплений нагревательного слоя из керамического волокна до всех краев должно составлять 75 мм.
5) Крепления на верхней части печи должны быть расположены в прямоугольном порядке. Расстояние между элементами не должно превышать следующих значений:
- Ширина керамического волокна 300 мм, расстояние 150 мм × 225 мм
- Ширина керамического волокна 600 мм, расстояние 225 мм × 225 мм
- Ширина керамического волокна 900 мм, расстояние 225 мм × 250 мм
- Ширина керамического волокна 1200 мм, расстояние 225 мм × 270 мм
6) Анкеры для крепления стенок печи должны быть расположены в прямоугольном порядке. Расстояние между слоями не должно превышать следующих значений:
- Ширина керамического волокна 300 мм, расстояние между слоями 150 мм × 300 мм
- Ширина керамического волокна 600 мм, расстояние между слоями 225 мм × 300 мм
- Ширина керамического волокна 1200 мм, расстояние между слоями 270 мм × 300 мм
7) Металлические анкеры, не закрытые трубами печи, должны быть полностью закрыты модулями из керамического волокна или защищены керамическими волокнами.
8) При скорости дымовых газов более 12 м/с использование керамических волокон для горячего поверхностного слоя запрещено:
- При скорости более 12 м/с, но менее 24 м/с, для горячего поверхностного слоя следует использовать влажный слой, плиту из керамического волокна или модуль из керамического волокна.
- При скорости более 24 м/с для горячего поверхностного слоя следует использовать литой огнеупор или наружный защитный слой.
9) При изготовлении керамических волоконных одеял направление их максимального размера должно совпадать с направлением потока дымовых газов. Одеяла должны перекрывать друг друга на горячем поверхностном слое, при этом направление перекрытия должно совпадать с направлением потока дымовых газов. При использовании керамических волоконных плит для горячего поверхностного слоя следует использовать стыковые соединения, которые должны быть плотными.
10) Керамические волоконные одеяла, используемые для заднего слоя, должны иметь стыковые соединения с прижимной силой не менее 25 мм в местах соединения, при этом все соединения смежных слоев должны быть смещены.
11) Керамические волоконные модули следует изготавливать методом вертикальных соединений; метод смещенной вставки применим только для верхней части печи.
12) При изготовлении керамических волоконных модулей каждая сторона должна быть сжата во избежание усадочных трещин. 13) Керамические волоконные модули на крыше печи должны быть спроектированы с диапазоном крепления не менее чем на 80% большим, чем ширина модуля.
14) Анкеры следует закрепить к стеновым панелям до установки модулей из керамического волокна.
15) Анкерные узлы следует устанавливать на расстоянии менее 50 мм от холодной поверхности модуля.
16) Металлические компоненты внутри модуля должны быть изготовлены как минимум из аустенитной нержавеющей стали или никелевого сплава.
17) При использовании конструкций из керамического волокна для топлива с содержанием серы более 10 мг/кг внутренняя поверхность оболочки должна быть покрыта антикоррозионным покрытием. Допустимая рабочая температура антикоррозионного покрытия не должна быть ниже 180°C.
18) При содержании серы в топливе более 500 мг/кг следует установить газобарьерный слой из аустенитной нержавеющей стали. Газобарьерный слой должен быть расположен таким образом, чтобы его температура была на 55°C выше расчетной точки росы при любых условиях эксплуатации. Края газобарьерного слоя должны перекрываться как минимум на 175 мм, а кромки и отверстия должны быть герметизированы.
19) Керамические волоконные конструкции не следует использовать, если содержание тяжелых металлов в топливе превышает 100 мг/кг.
20) Керамические волоконные конструкции не следует использовать в конвекционных секциях, оборудованных сажеочистителями, паровыми пушками или установками для промывки водой.
21) Анкеры следует устанавливать до нанесения антикоррозионного покрытия на стеновые панели. Покрытие должно покрывать анкеры, а температура непокрытых участков должна быть выше температуры кислотной росы.
Композитная футеровочная конструкция
1) При использовании монолитного горячего облицовочного слоя его минимальная толщина составляет 75 мм.
2) Система крепления должна обеспечивать фиксацию и опору для каждого слоя.
3) Для каждого типа футеровки печи тип и установка анкеров должны соответствовать требованиям пунктов 2 и 3.
4) Допустимая рабочая температура любого слоя материала должна соответствовать требованиям пунктов 2 и 3.
5) Изоляционные блоки должны быть изготовлены из силиката кальция или шлаковой ваты с рабочей температурой не менее 900°C. Изоляционные блоки могут использоваться только в качестве подложки. Однако их использование не допускается, если содержание серы в жидком топливе превышает 1% (массовая доля) или содержание сероводорода в газообразном топливе превышает 100 мг/кг.
6) Если содержание серы в топливе превышает 10 мг/кг, и в качестве подложки используются теплоизоляционные блоки или керамические волокна, на стеновые панели следует нанести защитное покрытие. Допустимая рабочая температура защитного покрытия не должна быть ниже 180°C.
7) Если в качестве подложки литьевого раствора используются теплоизоляционные блоки или керамические волокна, их следует изолировать, чтобы предотвратить просачивание воды из литьевого раствора.
8) Плотность модулей из керамического волокна, используемых в качестве подложки, не должна быть ниже 190 кг/м³, а плотность керамических волоконных одеял не должна быть ниже 128 кг/м³.
