ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Температурные деформации и температурные швы

При нагревании обмуровки и разности температур по ее толщине возникают деформации и связанные с ними (в основном скалывающие) напряжения. Эти напряже­ния приводят к разрушению как отдельных кирпичей, так и целых участков обмуровки. Разрушению прежде всего подвергается футеровка — слой обмуровки из ша­мотных кирпичей или бетона. Кирпичная футеровка прочнее, чем бетонная, из-за наличия швов, заполнен­ных раствором и дающих усадку; это позволяет ей рас­ширяться, благодаря чему напряжения в отдельных кир­пичах меньше, чем в сплошной бетонной футеровке.

Обмуровка должна быть сконструирована и выпол­нена таким образом, чтобы в ней не возникало разру­шающих напряжений и исключалась передача темпера­турных усилий на металлический каркас котла. Элементы каркаса рассчитываются только на нагрузки, связан­ные с массой обмуровки и давлением газов в газоходах.

Очевидно, что чем на большее число участков раз­делена футеровка, чем она тоньше н теплопроводнее, тем меньше она должна разрушаться. Поэтому в бетон­ных футеровках обязательно устраивают температурные швы, позволяющие отдельным участкам свободно рас­ширяться. Уменьшение толщины бетонной футеровки ограничивается технологическими факторами (располо­жение арматуры, крупность фракций заполнителя и др.). поэтому толщина слоя бетона составляет не менее 50— 60 мм. Размеры температурных швов выбираются в за­висимости от линейного расширения и усадки материа­лов футеровки. Температурные швы выполняются на глубину футеровки, которая по сравнению с термоизо­ляционными материалами (диатомовым кирпичом, тер­моизоляционным бетоном и изоляционными плитами) не обладает необходимой податливостью.

Расширение кирпичной кладки и шамотобетонной футеровки необратимо. Футеровка расширяется не пол­иостью, на значение, обусловленное коэффициентом ли­нейного расширения ее материала, а на меньшее за счет усадки при нагревании материала раствора в кир­пичной кладке и шамотобетона в массиве.

Расчет размеров щелей обычно ведут при условной температуре футеровки, равной 1000—1200°С, исходя из следующих значений усадкн и линейного расширения материала футеровки:

Материал футеровки Линейное Усадка, % расширение. %

Шамот (в интервале от 300 до 1200°С) . 0,7 0,3

Шамотобетон на портландцементе (в ин­тервале от 300 до 1200°С) 0,75 0,4-0.8

Шамотобетон на глинозем истом цементе

(в интервале от 300 до 1000°С) . 0,55—0,6 0,4—0.8

Из приведенных данных следует, что расчетные рас­ширения для температурных швов футеровки должны составлять: для кирпичной Дк=0,7'—'0,3—0,4%, или 4 мм/м длины стенки; для бетонной Дб=0,75—0,4 = =0,35%, или 3,5 мм/м длины стенки.

В кирпичных и бетонных футеровках температурные швы устраивают во всех местах, где происходят темпе­ратурные расширения. К ним относятся углы топок и газоходов, места сопряжений потолочных перекрытий с вертикальными стенами, горизонтальные разгрузочные пояса и т. п. (рис. 11-1).

В кирпичной кладке температурный шов обычно вы­полняется многоступенчатым с размером каждой ступе­ни 7г кирпича. В наружные и внутренние щелн закла­дывают по два асбестовых шиура, поскольку асбест со­храняет свои свойства при температуре до 500°С, поэтому из щели с огневой стороны шнур высыпается, а в последующих щелях, имеющих меньшую температу­ру, уплотняющие свойства шнура сохраняются. Расчет размеров щелей ведут так, чтобы при их уплотнении ас­бестовый шнур сжимался ие более чем на % своего на­чального диаметра. Например, для топочной камеры с размерами 8X6 м расширение кладки иа каждую стену длиной 8 м составляет А=С,4-10-2-8-103=32 мм, илн на каждую сторону стены Д/2=16 мм.

Обозначив ширину щели температурного шва через Ь, мм, а диаметр шнура через d, мм, найдем эти размеры из следующих двух равенств:

B = d — 2 и b = —d+ — Л, з 2

Откуда

D = 0.75А + 3.

Для рассматриваемого примера t/=0,75-32-j-3= =27 мм; Ь—27—2=25 мм, где 2 мм—• превышение диа­метра асбестового шнура над шириной щели, необходи­мое для ее уплотнения.

В шамотобетонной футеровке при сопряжении стен в углах н с потолочными перекрытиями температурные швы выполняются шириной не менее 20 мм. Для сня­тия внутренних температурных напряжений в бетоие в футеровке из щитов должны быть температурные швы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Ша - мотобетонная футеровка щитов разрезается на прямо­угольные карты с размерами по ширине н высоте не более 0,7—1,0 м. Швы делают на всю глубину футеров­ки путем закладки в бетон фанерных или стальных по­лос. После затвердевания бетона стальные полосы извлекают, а фанерные оставляют в футеровке. Впослед­ствии они выгорают. Ширина получаемых швов состав­ляет 4—5 мм и, как показала практика, достаточна для предотвращения разрушения футеровки от температур­ных напряжений.

В натрубных обмуровках с жаростойким армирован­ным сеткой слоем, наносимым с тыльной стороны экран­ных труб, температурные швы излишни. Тонкий жаро­стойкий слой, укрепленный на трубах, расширяется вме­сте с ними при нагревании, а так как коэффициент линейного расширения слоя меньше, чем у труб, слон по­крывается многочисленными трещинами, которые уплот­няются последующей многослойной изоляцией и обмаз­кой по сетке снаружи ограждения.