Технология футеровки печей и ее значение

Содержание

Чтобы футеровка, выполненная шамотными изделиями, была прочной, долговечной и эффективной, требуется применять специальный раствор. Оптимальный вариант – готовые сухие смеси, адаптированные для шамота и проверенные на режим работы лабораторно. Жаростойкие и огнеупорные составы для кладки рынком представлены в ассортименте, и цены вполне демократичны, а эксперименты с футеровкой обходятся дороже, поскольку ремонтно-восстановительные работы отопительных сооружений – дело трудоемкое и долгое.

Футеровка шамотным кирпичом

Готовые сухие смеси для футеровки имеют на упаковке инструкции производителя и информацию о точном назначении состава. Облицовка топочных отделов печей требует огнеупорных смесей, а для остальных отделов можно применить и жаростойкие растворы. Огнеупорные составы значительно дороже, но только их следует применять для футеровки топок, тем более, что раствора потребуется немного – можно брать из расчета 70 кг сухого вещества на 100 шт. кирпича.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3749

При футеровке шамотным кирпичом замачивать его перед укладкой следует не всегда, а в определенных случаях:

  • Сухой кирпич быстро впитывает воду из раствора, в результате растворный шов быстрее схватывается и теряет пластичность. Подправить что-то очень трудно, поэтому требуется хороший навык кладочных работ. Если кирпич замочить перед работой, то возможно получить дополнительный ресурс на исправление ошибок в кладке за счет продления подвижности растворной смеси.
  • При повторном применении кирпичей от разборки старых печек замачивание дает открытие капилляров и поровых структур кирпича, в которые за время службы попали пыль и растворы. Влага и растворы в результате увлажнения легче проникают в кирпич, сцепление и прочность кладки повышается.
  • При летних кладочных работах, когда температуры воздуха высокие, ненадолго замачивать кирпич перед кладкой рекомендуют. Осенью и зимой эта процедура становится лишней и вредной, поскольку переувлаженный кирпич в кладке нужно сушить, а до естественного просыхания и схватывания раствора в швах кладки топить печь недопустимо – это может вызвать деформации в швах кладки и снизить ее прочность. Иногда сушку проводят при помощи тепла от мощной электрической лампы накаливания при полном открытии всех дверец печки.

Сухой шамотный кирпич для кладки предпочтительнее, поэтому вместо замачивания кирпича можно сделать растворную смесь чуть менее густой, чтобы иметь небольшое время для выправления возможных огрехов кладочных работ.

Футеровки огнеупорными клеями и пастами

Как вариант, применение для футеровок не шамотных растворов, а огнеупорного алюмосиликатного клея имеет неоценимые преимущества. Данные составы применяют не только для футеровок бытовых печей в качестве кладочных и обмазочных растворов, но также и в металлургии. применяют высокотемпературные клеи для монтажа изделий из базальтового и каолинового волокна, керамоволокна, шамотных изделий, с отличным сцеплением в итоге.

Продается алюмосиликатный клей готовым к употреблению, в герметичной пластиковой таре разной фасовки, минимально 2 кг.

Футеровка с применением огнеупорного клея включает этапы:

  • Перед работой клей тщательно перемешивают до полной однородности.
  • Наносят клей на предварительно увлажненные поверхности стальными шпателями. На стенки топочного отдела и/или другие элементы футеровки клей наносят тонким слоем – не более 3 мм. В случае, когда футеровка выполняется только клеевым слоем, без наклейки картона или других материалов, то клей наносят за 3-4 раза, с выдержкой каждого слоя около 15 мин.
  • При закреплении базальтового картона на горизонтальных поверхностях можно разбавлять клеевую массу водой до 15%. На расход клеевого состава влияет качество обрабатываемых поверхностей и толщина наносимых слоев, клея может уходить на кв. Метр в пределах 2-4 кг.
  • Слой клея полностью высыхает через сутки, если температура не ниже 25⁰С и толщина нанесения не больше 3 мм. При высокой температуре (более 85⁰С) полное высыхание наступает через 5-7 часов.

Футеровки топок кирпичных печей и каминов

При футеровке стен топочных отделов следует обязательно учитывать неизбежное термо расширение материалов при температурных воздействиях, когда печи, камины или котлы будут работать. Внутренняя защита из слоя шамота и наружный кладочный слой из обычного красного кирпича должны иметь компенсационный просвет 0,7-1,0 см и/или прокладочный слой из асбокартона, базальтового или каолинового листа, или рулонного материала. Прямой контакт внешней стенки топочного отдела с футеровкой топки недопустим, должен быть или свободный просвет, или заполнение жаропрочным материалом, иначе разница в температурном расширении материалов вызовет деформации и сооружение будет постепенно разрушаться.

Перед началом кладки рассчитывают потребность в материалах. Более распространен шамотный кирпич со стандартными размерами 250*150*65 мм. Шамотные изделия выпускаются в большом ассортименте, это делает возможным подбор шамота для конфигурации любой сложности — для топочных камер, свода камина, арок и пр. Возможна выкладка наклонных поверхностей по обрамлениям колосниковых решеток и формирование задних стен каминов, так называемого «зуба» — отражателя тепловых потоков. В каминах внутренние стенки выполняют с уклоном, чтобы тепло шло в помещение, а продукты сгорания направлялись в точно рассчитанное отверстие. Точно так же, как и в топках печей, в каминах обязательны компенсационные зазоры между шамотной футеровкой и наружными стенами из кирпича.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3750

Толщину и материалы для футеровки подбирают исходя из рабочего режима печи или котельного агрегата. В целях укрепления шамотной кладки применяется и армирование. Армируют швы стальной проволокой диаметром 3 – 5 мм в каждом втором ряду. Когда печи возводятся по схемам-порядовкам, то и футеровки делаются параллельно, и все размеры уже рассчитаны и расписаны в порядовке, так же, как и формы и размеры шамотных изделий.

Но если нужно выполнять футеровку топки уже построенной печи, этапы процесса следующие:

  • Первый ряд шамотного кирпича укладывают вокруг колосниковых решеток, и предпочтителен кирпич с наклонной гранью для обеспечения уклона в направлении колосников.
  • В готовых топках выкладывать заднюю стенку с наклоном крайне трудно, поэтому приходится делать их ровными. Заднюю и боковые стены футеровки поднимают одновременно.
  • При малых размерах топок и необходимости их футеровки применяют не шамотный кирпич, а тонкостенные шамотные панели или обмазки пастообразным огнеупорным составом. При выполнении обмазок необходимо, что вся поверхность была обработана. Перед работой устраивают верхнюю подсветку, сняв с конфорок чугунные кольца.

При футеровке топок любых размеров, так же, как и при кладке, совмещать керамические жаростойкие кирпичи и огнеупорные шамотные недопустимо. Эти материалы сильно различаются по плотности и линейному расширению, а кроме того, у них разный коэффициент теплопроводности. Сочетание шамота и красного кирпича даст кладку, подверженную деформациям при нагреве, нестабильную и ненадежную, причем первым трескается и разрушается основной красный кирпич. Чтобы компенсировать тепловые расширения, между шамотом и керамикой всегда необходимы зазоры с прокладкой огнеупорного листа из асбокартона, базальта или каолина. В небольших топках при футеровке трудно устраивать еще и зазоры, но это необходимо, хотя бы минимальным размером в полсантиметра.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3748

Футеровка топки металлической печи

Линейное расширение металла и шамота несравнимо с аналогичными параметрами кирпичей разного вида, поэтому при футеровках стальных топок вопрос о зазорах даже не возникает. Тепловые зазоры между стальным листом топки и шамотом заполняют асбестом, но предпочтительны каолиновые или базальтовые ваты или маты.

Футеровка металлических отопительных печей неизбежно снижает эффективность обогрева, поскольку часть тепла от сгорания топлива пойдет не на прогрев стенок, а в дымоход. Поэтому при наличии внутренней футеровки топок наружную облицовку стальной печки керамическим кирпичом делать совершенно излишне — высокая теплоемкость и низкая теплопроводность керамики сильно снизит теплоотдачу от печи.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3745

Начинают облицовывать металлическую топку со дна к верху, так же как кирпичную – выкладывают дно, по настилу из, к примеру, базальтового картона не тоньше 1 см. Фиксируют картон или листы другого жаростойкого материала огнеупорным клеем.

Отличия футеровки отопительных твердотопливных котлов

Особенности футеровки котлов состоят в учете специфики работы – котельный агрегат должен вырабатывать тепловую энергию и непрерывно передавать ее в теплообменный контур циркулирующему теплоносителю, а рассеивание тепла сквозь внешний корпус конструкциями котлов сокращается до минимума, поскольку в контексте котлов отдача тепла наружу – это теплопотери. Все это и определяет отличия футеровки различных котлов, в зависимости от их экранирования.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3751

Основные три метода футеровки котлов

  1. Редко применяются для бытовых котлов – тяжелые футеровки. Если котел имеет слабое экранирование, и нагревается при работе свыше 1200⁰С, то создаются риски, что стенки из листовой стали быстро прогорят. Кроме того, обслуживать такое агрегат уже небезопасно, и возможны возгорания. При выполнении тяжелых футеровок шамотный кирпич кладут ложком двумя или даже тремя слоями. В итоге температуры наружных поверхностей котла понижается до 80⁰С.
  2. Однослойная шамотная футеровка считается облегченной. При этом снаружи поверхность котлов дополнительно облицовывают негорючим материалом из расчета конкретных температур, до которых нагревается агрегат, а сверху возможна еще и обшивка листовой сталью.
  3. Внешняя футеровка из огнеупорных составов – клея, вязких обмазок или паст для того, чтоб термоизолировать трубы сверху. Применяется этот простой способ футеровки на участках, по которым трудно или невозможно применять другие утеплители по причине сильного нагрева. Наносят обмазочную футеровку кистями за два, реже три или четыре раза, прокладывая армирующую стекловолоконную сетку. Стальные сетки не применяют, поскольку при нагреве они дают слишком сильное линейное расширение. Сетка обеспечивает защиту от возможного сквозного механического повреждения футеровочного слоя. Такая утолщенная многослойная футеровка предотвращает теплопотери сквозь трубы.

Особенности футеровки топок лепных глиняных печек

Лепная глинобитная печь сейчас в большой моде, и разнообразие таких печей и по дизайнам, и по конструкциям и по габаритам все растет, несмотря на огромный ассортимент чугунных и стальных печей и всех нужных стройматериалов для возведения печек кирпичных. Лепные печи особенные – они очень древние, проверенны временем и высоко функциональные, и отапливают, и «лечат», и создают эксклюзивный шик. Причудливая лепная печь с лежанками сейчас безусловный мощный тренд. Топка лепной глинобитной печи тоже нуждается в защите – футеровке.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3747

Для лепных печей специалисты рекомендуют в качестве футеровок применять шамот. Небольшое исключение – если печка сложена из растворной смеси с каменным армированием (довольно сложная технология на грани искусства), то возможно ограничиться обмазочной футеровкой огнеупорным клеем или пастами. Применяют те же составы, что и для топок печей и труб котлов – муллитовую или корундовую смесь, специальные расширяющиеся глиноземистые цементы, шамотные растворные смеси или мергели, а также клеевые алюмосиликатные составы.

Футеровка пастами и вязкими клеевыми составами несложна и не требует высокой квалификации, а лишь аккуратности и внимания. Когда огнеупорная обмазка застывает, она образует монолитную защитную оболочку и не даст растрескаться основным глиняным стенкам топки при сильном нагреве.

Футеровка, ремонт и восстановление топочных камер печей

Все печи перед тем, как начать новый сезон эксплуатации после летних месяцев, подлежат ревизиям проверкам. В период летнего простоя возможны воздействия, результаты которых заметны не сразу, но приведут при начале топки к трещинам и сколам. Эти явления не только снижают эффективность теплоотдачи от печки, но и могут стать очень опасны – это риски появления угарного газа в жилой зоне. Угарный газ, или окись углерода, газ без вкуса, цвета и запах, крайне опасный для здоровья и жизни – эта информация тривиальна и знакома всем. Ревизии печи после простоя проводят по внешним кирпичным (облицованным, оштукатуренным, изразцовым и др.) Слоям, а также в обязательном порядке и по внутренним поверхностям имеющейся футеровки. Все трещинки и повреждения тщательно заделываются.

Футеровка печей и отопительных агрегатов своими руками 3746

Футеровка ремонтируется огнеупорными обмазками – мастикой, клеем, раствором. Наружные поверхности достаточно восстановить жаростойким материалом. Топить печь после ремонтных работ следует не раньше, чем полностью высохнет и схватится огнеупорный и жаростойкий материал, причем только естественной сушкой. Деформации по участкам заделок возникают, если печь начинают топить сразу после ремонта.

Самостоятельная футеровка печи и котла возможна, но требует знаний и некоторого опыта, поэтому зачастую по этим вопросам обращаются к профессионалам. Ведь мало просто провести работы, нужно еще и рассчитать необходимую толщину футеровки и правильно подобрать материал из немалого ассортимента материалов.

Защита наружная, внутренняя

Защиту внутренних стенок топливника можно осуществить несколькими способами:

  • Во-первых, можно использовать защитные экраны, способные поглощать большую часть лучистых потоков. Установленные внутри топливника экраны влияют на нагрев дымовых газов, поэтому большая часть тепла будет удаляться через дымоход.
  • Во-вторых, внутреннюю часть топливника можно обмуровать огнестойким низкотеплопроводным материалом.

Теплозащита и теплоизоляция – разница есть

Существует огромная разница между теплозащитными и теплоизоляционными принципами. При теплоизоляции тепло, выработанное в рабочей зоне, никуда не удаляется. Для этого и служит теплоизоляция.

В отличие от нее, теплозащита предназначена защищать определенный участок от теплового излучения рабочей зоны. Из всего сказанного становится понятным, что теплозащита совершенно не предназначена для сохранения тепла.

Кирпич для футеровки: шамот — идеальное решение

Шамотный кирпич

Если устанавливается внешняя защита в виде экрана в котлах обогрева, применение такого метода будет очень расточительным, так как большая часть тепла будет расходоваться совершенно напрасно. Но этот метод прекрасно подходит для установки банных печей.

Ранее, при СССР, частникам в основной массе был известен простой строительный кирпич ГОСТ 530-95. Данный кирпич предназначен для возведения промышленных, жилых строений и никоим образом для использования в печах и котлах отопления. Кстати, многие до сих пор используют его для строительства печей и котлов.

Многим умельцам в то время удавалось раздобыть кирпич данного ГОСТ, но более высокой марки М – 300, в простонародном выражении «печной». Этим кирпичом обкладывалась топочная часть печей для защиты от высоких температур.

Позже для массового применения стал доступен шамотный кирпич ГОСТ 390 – 96.

Наша справка: шамотные материалы изготавливаются из глины, смешанной с порошком из обожженной глины и последующим обжигом при высоких температурах.

Использование шамота и есть футеровка

Из-за того, что все фракции имеют однородный химический состав, все шамотные изделия имеют высокую степень термостойкости и не растрескиваются от воздействия высоких температур.

Обкладывание топочной части шамотным материалом для защиты теплового агрегата от воздействия высокой температуры в топочной части называется футеровкой.

Футеровка топочной части

Производственная футеровка и свойства материалов

На производстве, в металлургии, футеровка индукционной печи выполняется с использованием особых, прессованных шамотных кирпичей. Они очень износостойкие, не дают усадки и хорошо выдерживают термоудары. Применение шамотного кирпича позволило добиться большой экономии средств и намного удешевить процесс производства металлов.

Индукционная печь

В таблице приведены свойства некоторых огнеупорных материалов

Материал Плотность кг/м3 Максимальная рабочая температура °С
Шамот          1800-2000             1300
Кирпич глиняный              1600               700
Вермикулит           150-250             1100
Базальтовая вата              100               750
Каолин плотный        2400-2500              1400

Бытовые проблемы – футеровка как решение

В быту людям обычно приходится решать более простые задачи. На самом последнем этапе, догорание углей, происходит перегрев низа металлической печки, иногда докрасна. Человек решает  своими руками обложить изнутри перегревающуюся стенку.

Но и в этом случае приходится решать вопрос, до какого уровня выполнить футеровку, оставить ли зазор и как при этом закрепить кирпичи?

Конкретно в данной ситуации вопрос можно решить следующим образом:

  • Если позволяет ширина топливника, по его периметру укладываются шамотные кирпичи стандартного размера – 250Х150Х65 мм. При этом кирпич укладывается к стенке плашмя. Можно уложить вертикально, с высотой 250 мм или горизонтально на 120 мм.
  • Для того чтобы кирпичи надежно зафиксировать между собой, используется простой способ. С помощью шлифовальной машинки делается пропил в части соединения, и кирпичи скрепляются с помощью вставленного металлического шипа подходящего размера.

Устройство футеровки: температура и металл

Особое внимание стоит обратить на то, что термическое линейное расширение металла намного больше, чем у кирпича. Поэтому все металлические части, подверженные нагреву, должны иметь свободное пространство для расширения.

Наша справка: отсутствие зазора между металлической стенкой печи и футеровкой приводит к разрушению футеровки.

При устройстве данной футеровки зазор уплотняется базальтовой или каолиновой ватой, скрученной в жгуты, шнуры или виде спрессованного полотна. Можно для этой цели использовать асбест.

Ошибочная защита. Последствия

Очень часто встречается такая картина. Металлическая печь обкладывается кирпичом с применением глинистого раствора, да еще и без зазора. Мотивируется это обеспечением безопасности и улучшением прогрева печи.

Это совершенное заблуждение!

  • Во-первых, кирпич очень теплоемок.
  • Во-вторых, у кирпича низкая теплопроводность. Что происходит во время работы такой печи?

Кирпич просто исполняет роль теплозащиты. Основное тепло, вырабатываемое печью, из-за переизбытка в топке просто вылетает в трубу.
Ко всему прочему, отсутствие зазора мешает проникновению охлаждающего воздуха к металлическим стенкам печи, что однозначно приводит к их прогару, а расширение металла приведет к растрескиванию кирпичной защиты.

Как итог, угарные газы начнут поступать в помещение.

Не всегда кирпич: смеси для футеровки

В последнее время большой популярностью стали пользоваться банные «лепные» печи различных форм. В основном такие печи устанавливаются в банях, выполненных в стилизованном «сказочном стиле». Изготавливают такие печи, используя старинный метод, называемый – глинобитным.

После естественной просушки глины производится обжиг печи изнутри с применением дров. Наружная часть обжигается с помощью паяльных ламп до образования корочки. Очень удобно выполнить футеровку таких печей, применяя специальные составы.

Это могут быть сухие смеси:

  • Шамотные.
  • Муллитовые.
  • Корундовые.

Данные составы можно прекрасно использовать для изготовления прямо на месте различных огнеупорных изделий, футеровок в том числе. Сплошная, монолитная футеровка, изготовленная из данных материалов, намного превосходит по своим качествам шовные футеровки печи, выполненные с помощью шамотного кирпича.

Футеровка без отрыва от производства

В настоящее время существует ряд технологий, при которых футеровка или восстановление футеровки производится без остановки печи. Составы наносятся с помощью «набрызга» прямо на раскаленную поверхность или методом торкретирования.

Наша справка: торкретирование – метод, при котором бетонная или иная смесь наносится послойно на конструкцию с помощью сжатого воздуха и специальной торкретной установки.

Данный способ в основном применяется на производстве, что позволяет без остановки процесса производства выполнить при необходимости футеровочные работы.

Кирпичная печь: проблемы «перетопов»

Мы уже рассмотрели необходимость футеровки топочной части металлических печей, а как дела обстоят у кирпичных печей? Что происходит с кирпичными печами при «перетопах»?

Существует понятие – термическое растрескивание. Это явление относится как к самому материалу печи, так и к ее швам.

  • Внутренние стенки печей, нагреваясь от горячих газов, вырабатываемых сжигаемым топливом, расширяются и начинают распирать наружные «холодные» стенки.
  • Наружные стенки печи играют роль «бандажа», сохраняя размеры печи и поддерживая ее целостность.
  • Чем больше прогревается печь, тем тоньше становится «бандаж», который и так испытывает сильные нагрузки, а поэтому становится еще менее прочным.
  •  При «перетопе» печей наружные стенки под внутренним напором начинают «разъезжаться» в стороны.
  • Образуются трещины, и даже происходит разрывание отдельных кирпичей.

Местный раствор: основные недостатки

Стоит обратить внимание, что в кирпичной печи для соединения кирпичей между собой применяется глина. Поэтому происходит разрыв или самих швов, или контактности с кирпичами из-за низкой адгезии. В любом случае шов, в котором применялся раствор с большим содержанием песка, будет расширяться значительно больше чем кирпич.

Данная ситуация усложняется еще и тем, что в основном термический коэффициент у кирпичей и швов имеет большое различие между собой. Это и понятно, ведь в основной массе печной раствор готовится непосредственно на месте. Печники добиваются в первую очередь пластичности раствора на ощупь и отсутствия растрескивания при высыхании и сжатии.

Наша справка: правильную оценку раствора на соответствие с используемыми кирпичами можно проверить следующим образом. Раствором скрепляются два кирпича, после просушки производится прокалка испытуемого блока в печи, с последующей оценкой на адгезию, растрескивание и отслаивание.

Методы и варианты приготовления правильных растворов

Конечно, такой метод требует определенных временных затрат, ведь не факт, что с первого раза у вас получится требуемый раствор.

Поэтому если вы все же решите использовать данный метод проверки, приготовьте сразу несколько «блоков» для испытания с различными растворами. После вам только останется выбрать самый оптимальный. Главное — не перепутать и не забыть, где какой раствор.

Еще одним хорошим вариантом является использование для раствора самых обычных глин, с примесью порошка, приготовленного из молотого кирпича.

Если при топке вы будете использовать только дрова, использование специальных шамотных глин с большим содержанием каолинита не совсем целесообразно, так как температура дров недостаточна для того, чтобы каолин спекся в муллит. Но если вы будете применять уголь, тогда такой вариант будет вполне оправдан.

Футеровка: вопросов больше нет

Рассмотрев данный вопрос, можно сделать вывод, что футеровка печей, используемых в бытовых целях, в основном представляет собой защиту конструкции печи от разрушающего воздействия высоких температур. Это своего рода экран, препятствующий тепловому потоку открытого огня напрямую воздействовать на стенки печи.

В отличие от «бытовой» футеровки, футеровка в промышленности, к примеру, футеровка индукционной печи, предназначается для значительного уменьшения тепловых потерь, предохранения кожуха печи от прямого воздействия высоких температур и защиты от прямого контакта с расплавленным металлом.

Рассмотрев данный вопрос, надеемся, вы сделаете правильный вывод, который поможет вам при сооружении печей своими руками.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.