Geum.ru

Инструкция по проектированию футеровок тепловых агрегатов нефтеперерабатывающей промышленности из легкого жаростойкого бетона и теплоизоляционных материалов всн 315-80

Вид материалаИнструкция

Содержание


Конструирование элементов футеровок
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6

Конструирование элементов футеровок


4.12. Ограждения из легких жаростойких бетонов конструируют в соответствии со СНиП II-21-75, инструкцией СН 482-76 и дополнительными требованиями, приведенными в настоящей инструкции.

В ограждающих конструкциях из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов футеровка выполняет только теплозащитные функции.

4.13. Выбор состава, приготовление, укладку и контроль качества жаростойких бетонов, заполнителей и тонкомолотых добавок производить согласно СНиП II-21-75 ("Бетоны на неорганических вяжущих и заполнителях"), СНиП 1-Г.10-62 ("Заполнители для бетона и растворов") и "Инструкции по технологии приготовления жаростойких бетонов" СН 156-79.

4.14. Арматурные каркасы, сетки и анкеры следует изготовлять в соответствии со СНиП II-21-75, металлические элементы конструкций футеровки - со СНиП III-48-75. Сварку арматуры и анкеров выполняют согласно "Указаниям по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций" СН-393-69; приварку анкеров из жаростойкой стали к металлическому основанию - в соответствии с ОСТ 26-01-10-70 "Электроды для ручной электродуговой сварки".

4.15. В рабочих чертежах и технических условиях на изделия и элементы конструкций из легкого жаростойкого бетона необходимо указывать вид бетона и его характеристики (проектную марку по прочности, прочность и влажность при отпуске с завода и объемную массу в высушенном состоянии, допуски на геометрические размеры панелей и объемную массу бетона панелей). Кроме того, необходимо указывать вид, класс и марку стали для арматуры и закладных деталей.

4.16. В зависимости от конструктивного решения ограждений промышленных печей, расположения в них форсунок и особенностей монтажа панели могут иметь металлическое основание или футеровку, выполненную по сплошному металлическому кожуху.

4.17. Толщина футеровки панелей (однослойных и многослойных) не должна превышать 250 мм.

В пределах одного теплового агрегата с изменением температуры, скоростей движения газов и других условий службы экономически целесообразно изменять конструкцию и толщину футеровки.

4.18. Размеры панелей следует устанавливать, исходя из обеспечения прочности при изготовлении и транспортировании, удобства монтажа при возведении и ремонте, а также из условий унификации.

Максимальные размеры железобетонных панелей с каркасом из уголков - 1,5 х 2,0 м, панелей с металлическими основаниями - 2,5 х 3,0 м. Большие размеры можно принимать при надлежащем обосновании и опытной проверке.

4.19. Размеры теплоизоляционных изделий для теплоизоляционных слоев и вкладышей назначают с учетом расстояния между анкерами.



Рис. 4. Конструкции анкеров:

а, б и в - металлические анкеры для однослойных футеровок; г - металлические анкеры для многослойных футеровок; д - керамические анкеры для однослойных и многослойных футеровок

Размеры теплоизоляционных вкладышей должны быть не менее 30 х 30 и не более 50 х 50 см. Расстояния между теплоизоляционными вкладышами по высоте и ширине панели, а также от края панели по ее периметру 60 - 100 мм. Между вкладышами к металлическому основанию приваривают анкеры.

4.20. Длина стальных анкеров зависит от максимально допустимой температуры их нагрева, определяемой по данным теплотехнического расчета панелей, но должна быть не менее половины толщины однослойных панелей. В многослойных панелях анкеры должны оканчиваться в срединной плоскости наиболее нагретого слоя. Предельные значения температуры нагрева арматуры указаны в соответствующих нормативных документах.

Диаметр круглых анкеров и сечения прямоугольных назначают согласно расчету (см. п. 4.8). Сечения анкеров должны обеспечивать их надежную сварку с металлическим основанием.

4.21. Конструкции анкеров для армирования панелей приведены на рис. 4. При использовании сварочного пистолета рекомендуются анкеры типов а, в и г.

Для соединения слоев в многослойных панелях рекомендуются керамические анкеры (рис. 4, д) и анкеры из жаростойкой стали (рис. 4, г).

Размеры керамических анкеров даны в табл. 8.

Таблица 8

Марка анкера
Размеры, мм

L
l
D1
D2
d1
d2
d3

КА-1
120
24
70
50
46
26
8

КА-2
170
26
94
60
66
30
10

КА-3
220
28
120
70
88
36
12

При армировании элементов конструкций из легкого жаростойкого бетона сетками или каркасами их следует выполнять сварными.

4.22. Для организованного развития и уменьшения величины раскрытия усадочных трещин со стороны рабочего пространства печи в бетоне следует предусматривать усадочные швы шириной 3 мм и глубиной 30 мм при толщине слоя бетона 150 - 250 мм и 20 мм при толщине 150 мм. Расстояние между швами в горизонтальном и вертикальном направлениях должно составлять 600 - 900 мм.

4.23. Монтажные петли в панелях с металлическим основанием и в панелях с каркасом из уголков приваривают соответственно к основанию или каркасу. Для удобства монтажа петли следует располагать ближе к центру тяжести панели.

4.24. Очертания торцевых поверхностей панелей должны предотвращать выпадение раствора и теплоизоляционных материалов из шва (рис. 5). Для этого стык между панелями предусматривают сужающимся в сторону более нагретой поверхности либо выполняют пазы в торцевых поверхностях панелей. Ширина стыка между панелями составляет 20 - 40 мм.



Рис. 5. Стыки панелей из легкого жаростойкого бетона:

1 - панели из легкого жаростойкого бетона; 2 - легкий жаростойкий раствор; 3 - легкий жаростойкий раствор или вата высокоглиноземистого состава; 4 - плитная изоляция на основе высокоглиноземистого волокна

4.25. Элементы технологического оборудования, проходящие сквозь футеровку (штуцеры, патрубки и пр.), крепят к кожуху печи или металлическому основанию панелей.

4.26. При конструировании металлического кожуха ограждений необходимо обеспечить компенсацию его температурных деформаций.

4.27. Шаг анкеров в однослойных бетонных панелях принимают в зависимости от толщины слоя бетона согласно данным, приведенным ниже.

Толщина слоя бетона Н, мм
Шаг анкеров

До 80

1,8 - 1,6 Н

Свыше 80 до 150
1,6 - 1,3 Н

Свыше 150
1,3 - 1,1 Н

Пример конструирования панелей с металлическим основанием приведен на рис. 6.



Рис. 6. Панель из легкого жаростойкого бетона с металлическим основанием:

а - однослойная; б - с теплоизоляционными вкладышами

4.28. Металлическое основание для соединения панелей между собой и крепления к элементам каркаса агрегата должно иметь по периметру отогнутые борта или уголки (рис. 7). Высоту бортов или уголков определяют расчетом на прочность в стадиях изготовления, транспортирования и монтажа; она не должна быть менее 50 мм. В бортах выполняют отверстия диаметром 12 - 16 мм для крепления панелей. Для увеличения жесткости панелей уголки целесообразно приваривать на перо.

4.29. Металлические основания размером более 1,2 х 1,2 м должны быть усилены дополнительными уголками. Сечение уголков принимают по расчету согласно п. 4.12 настоящей инструкции, но не менее 50 х 5 мм; расстояние между уголками не более 1,0 м.



Рис. 7. Стык панелей и их крепление к каркасу:

1 - металлическое основание панелей; 2 - уголок каркаса; 3 - растворный шов; 4 - шнуровой асбест

4.30. Тип и размеры анкеров, применяемых для соединения слоев в панелях, принимают в зависимости от толщины слоев и температуры нагрева. Керамические анкеры крепят к металлическому основанию с помощью шпилек из жаростойкой стали, диаметр которых должен быть на 2 мм меньше диаметра отверстия в анкере.

Теплоизоляционный слой бетона в панелях с керамическими анкерами соединяют с металлическим основанием керамическими анкерами, а также с помощью стальных анкеров. Марку стали анкеров принимают в зависимости от температуры их нагрева.

Шаг керамических и стальных анкеров 250 - 500 мм в обоих направлениях. Примеры конструирования многослойных панелей приведены на рис. 8 и 9.

4.31. Анкеры из жаростойкой стали приваривают к металлическому основанию в соответствии с ОСТ 26-01-10-70 "Электроды для ручной электродуговой сварки", разработанным НИИхиммаш.



Рис. 8. Конструкция панели из легкого жаростойкого бетона со слоем теплоизоляции:

1 - металлическое основание; 2 - анкеры из жаростойкой стали; 3 - теплоизоляционные изделия; 4 - легкий жаростойкий бетон; 5 - уголки жесткости; 6 - швеллер



Рис. 9. Конструкция панели, собираемой из готовых элементов:

1 - плита из легкого жаростойкого железобетона; 2 - шов между плитами; 3 - анкеры из жаростойкой стали; 4 - плитная теплоизоляция; 5 - отверстия в бетонной плите; 6 - металлическое основание; 7 - шнур из асбеста или каолиновой ваты

4.32. В конструкции ограждения, выполняемой из железобетонных панелей (рис. 10), металлический кожух воспринимает нагрузку от массы панелей и температурных усилий. Для уменьшения ширины раскрытия трещин на более нагретой поверхности панелей в охлажденном состоянии рабочую высоту сечения панелей принимают такой, чтобы температура арматуры ta в стационарном тепловом режиме составляла при ограничении продольных удлинений панелей и возникновении продольного сжимающего усилия:

, (13)

при свободном удлинении панелей:

, (14)

где tr - температура более нагретой поверхности панелей, °С

αat - коэффициент температурного расширения арматуры при температуре ta.

Температура арматуры, удовлетворяющая условиям (13) и (14), не должна быть более 300 °С.

4.33. Панели с каркасом из уголка армируют сеткой с анкерами. Сетку приваривают к полке уголка любым способом, обеспечивающим создание защитного слоя. Анкеры диаметром 5 - 6 мм из обычной проволоки заводят за прутки сетки и приваривают в местах пересечения стержней (рис. 10 и 11).

Панели при монтаже устанавливают на металлические столики, приваренные к несущей части каркаса и крепят к кожуху различными способами, например, с помощью скоб, приваренных к кожуху и загибаемых вокруг изогнутых пластин, которые приварены к уголку панели (см. рис. 10). Для заполнения возможных зазоров между кожухом и панелями устанавливают уплотняющий материал, например, асбестовый картон, мягкие теплоизоляционные базальтовые плиты или теплоизоляционные маты из базальтового волокна.

4.34. Конструкция панели из легкого жаростойкого бетона с теплоизоляционным слоем из известково-кремнеземистых изделий, армированной плоскими арматурными сетками, приведена на рис. 12. Совместную работу всех элементов обеспечивает каркас, состоящий из расположенного по периметру наружной поверхности панели уголка, к полкам которого приварены две сетки. Одну сетку, армирующую слой жаростойкого бетона, с помощью отгибов стержней приваривают к полке уголка, расположенной по боковым поверхностям панели. Вторую сетку приваривают непосредственно к полке уголка, расположенной на менее нагретой поверхности панели. Для уменьшения ширины раскрытия и равномерного распределения трещин в известково-кремнеземистом изделии вследствие температурной усадки материала в известково-кремнеземистых изделиях делают два пропила, как показано на рис. 12. С целью обеспечения целостности панели во время эксплуатации на менее нагретой поверхности панели при ее изготовлении располагают четыре металлических пластины из листа толщиной 4 мм, к которым приваривают арматурные стержни, проходящие через известково-кремнеземистые изделия и закрепляемые на арматурной сетке, расположенной в слое жаростойкого бетона. Для изготовления панелей с плоскими арматурными сетками можно применять легкий жаростойкий бетон прочностью 40 - 60 кгс/см2.



Рис. 10. Конструкция футеровки из панелей, армированных каркасом из уголка и сеткой с анкерами:

1 - каркас-кожух агрегата; 2 - листовой асбест; 3 - уголок каркаса-кожуха; 4 - уголки 50 х 4 - 63 х 5 мм; 5 - панели футеровки; 6 - горизонтальный шов; 7 - упор 40 х 4 мм; 8 - деталь крепления диаметром 8 - 10 мм; 9 - накладка 40 х 4 мм



Рис. 11. Панель из легкого жаростойкого бетона с каркасом из уголков:

1 - анкеры; 2 - арматурная сетка; 3 - каркас из уголков; 4 - легкий жаростойкий бетон

4.35. Примеры конструирования отдельных узлов армированных панелей из легкого жаростойкого бетона приведены на рис. 13. В панелях из легкого жаростойкого бетона и теплоизоляционных материалов вокруг отверстий целесообразно предусматривать бетон на всю толщину панели и установку дополнительных анкеров. При выборе марки стали этих анкеров необходимо учитывать, что их нагрев происходит не только со стороны нагреваемой поверхности панели, но и через отверстие.



Рис. 12. Конструкция футеровочной панели из известково-кремнеземистых изделий и легкого жаростойкого бетона, армированной плоскими сетками:

1 - легкий жаростойкий бетон; 2 - известково-кремнеземистые изделия; 3 - сетка из жаростойкой проволоки диаметром 4 мм; 4 - сетка из обычной проволоки диаметром 4 мм; 5 -прорезь в известково-кремнеземистом изделии; 6 - пластина; 7 - анкер; 8 - каркас из уголка; 9 - усадочный шов



Рис. 13. Детали армирования панелей из легкого жаростойкого бетона с отверстиями:

а - с прямоугольным отверстием; б - с отверстием для гляделки; 1 - легкий жаростойкий бетон; 2 - арматурная сетка; 3 - анкеры; 4 - усадочные швы



Рис. 14. Вариант конструкции однослойной сводовой панели с керамическими анкерами:

1 - металлическое основание; 2 - бетонная футеровка; 3, 4 - шпильки диаметром 8 мм; 5 - керамические анкеры; 6 - уголки жесткости 50 х 5 мм

4.36. Сводовые панели из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов должны иметь металлическое основание. Панели свода выполняют однослойными или многослойными в зависимости от расчетной температуры в рабочем пространстве агрегата и свойств применяемых бетонов и теплоизоляционных материалов.



Рис. 15. Конструкция двухслойной сводовой панели с керамическими анкерами:

1 - металлическое основание; 2 - керамические анкеры; 3 - легкий жаростойкий бетон с объемной массой 300 - 500 кг/м3; 4 - легкий жаростойкий бетон с объемной массой 900 - 1000 кг/м3; 5 - анкеры из жаростойкой стали; 6 - стальные анкеры; 7 - окантовочный уголок

4.37. Крепить слой бетона к металлическому основанию сводовых панелей в зависимости от расчетной температуры следует при помощи стальных или керамических анкеров. Вариант конструкции сводовых однослойных панелей показан на рис. 14, двухслойных - на рис. 15.

4.38. Панели свода целесообразно крепить к несущим элементам каркаса с помощью металлических подвесок. При необходимости устройства в своде съемных участков их нужно выполнять также в виде подвесных плит (рис. 16). Устройство вкладышей, опирающихся на бетонные консоли панелей, недопустимо.



Рис. 16. Вкладыши свода:

1 - панели свода; 2 - вкладыши; 3 - подвески; 4 - высокоглиноземистое волокно; 5 - металлическое основание; 6 - опорные уголки 45 х 4 - 50 х 4 мм; 7 - анкеры

4.39. Поды тепловых агрегатов целесообразно проектировать двух- или трехслойными с использованием теплоизоляционных материалов. По теплоизоляционным материалам выполняют защитный слой из жаростойкого бетона, либо из сборных плит жаростойкого бетона, либо из огнеупорного кирпича. Пример конструирования пода из жаростойкого бетона приведен на рис. 17.



Рис. 17. Пример конструирования футеровки пода печи:

1 - панели стен радиантной части печи; 2 - панели из легкого жаростойкого бетона; 3 - монолитные участки из жаростойкого бетона; 4 - горелочный камень



Рис. 18. Монолитные ограждающие конструкции:

1 - кожух; 2 - сетка 200/200/5/5; 3 - шпильки; 4 - легкий жаростойкий бетон; 5 - минераловатные маты; 6 - анкеры; 7 - шайбы; 8 - слой теплоизоляционного бетона

4.40. Монолитные футеровки из легкого жаростойкого бетона, выполняемые укладкой в опалубку или нанесением на кожух агрегата, например, торкретированием, необходимо применять в ограниченном количестве и только в тех местах, где применение сборных конструкций нецелесообразно. Монолитные футеровки и отдельные монолитные узлы конструируют с учетом пп. 4.12 - 4.31 настоящей инструкции. Для сцепления слоя торкрет-бетона с кожухом к последнему следует приваривать сетку из круглых спиралей по ГОСТ 2715-44.

В зависимости от расчетной температуры монолитные ограждающие конструкции выполняют однослойными (рис. 18, а), с теплоизоляционным слоем (рис. 18, б) или двухслойными (рис. 18, в).