В период с 4 по 10 февраля 2025 года компанией ООО «Веллонс.РУ» выполнены работы по замене огнеупорной футеровки переходного участка плоского свода (Bullnose) термомасляной установки (ТМУ-2). Данные работы велись на условиях EPC-контракта, включая инжиниринг, подбор и поставку материалов, а также непосредственно монтажные работы по устройству новой огнеупорной футеровки свода ТМУ.
ИНЖИНИРИНГ
В рамках договора подряда на выполнение футеровочных работ, специалисты компании ООО «Веллонс.РУ» разработали непосредственно проект конструкции огнеупорной футеровки переходного участка Bullnose, с подбором технических решений и необходимых огнеупорных материалов, анкерной продукции (керамических и металлических анкеров) и их расчетом. На основе графической и расчетной части проекта были размещены заказы на изготовление огнеупорных, теплоизоляционных материалов, а также на изготовление анкерной продукции.
Изделия были изготовлены по индивидуальным чертежам. Все материалы были готовы в максимально сжатые сроки и доставлены на площадку комбината до начала согласованного срока работ.
Все материалы подобраны в соответствии с техническими условиями эксплуатации котельной установки с учетом необходимого «запаса прочности» по рабочим температурным режимам. Применяемый, в рамках данного проекта, огнеупорный бетон с содержанием Al2O3>55% рекомендован для футеровки тепловых агрегатов, имеющих рабочую температуру до 1400-1450°С, керамические анкера с содержанием Al2O3>70% имеют рабочую температуру применения более 1500°С, жаропрочные металлические анкера выполнены из жаропрочной стали AISI 310S, теплоизоляционные стекловолокнистые огнеупорные плиты, имеет рабочую температуру применения 1250°С. Таким образом, применение данных материалов гарантирует исполнение требований технических условий Заказчика и значительно превышает требования указанного нормального температурного режима 950-1050°С в топке термомасляной установки с учетом возможных кратковременных повышений температуры до 1300°С в процессе эксплуатации термомасляной установки.
Данная техническая документация легла в основу фактической реализации проекта замены огнеупорной футеровки переходного участка (Bullnose) плоского свода термомасляной установки №2.
ВЫЛОМКА ОГНЕУПОРА
Перед началом демонтажных работ, для предотвращения падения кусков огнеупорного лома и их попадания в зону зольного транспортера были возведены монтажные леса, и плотный, перекрывающий всё сечение, деревянный настил как вверху, в зоне непосредственной выломки огнеупора, так и в течке зольного транспортера.
Визуальный осмотр состояния карт переходного участка плоского свода топки котла Bullnose подтверждает предварительные выводы причин обрушения огнеупорного бетона на данном участке. На наш взгляд, основной причиной обрушения футеровки рабочего слоя является конструктивные недостатки данного узла, допущенные при проектировании. Более полно данный вопрос рассмотрен в Проекте замены футеровки.
Перед началом основной выломки огнеупорного бетона были выдолблены небольшие участки / окна в каждой карте существующей футеровки. В данные окна были установлены дополнительные упоры / суппорта которые обеспечивают безопасное проведение работ по выломке футеровки, а главное предотвращают возможное дальнейшее разрушение существующей футеровки наклонного свода, а именно «сползания» верхних карт из-за отсутствия каких-либо поддерживающих устройств (суппортов) в оригинальной футеровке наклонного свода.
Максимально подробно выломка огнеупора плоского свода котла показана в видеоролике «ЗАМЕНА ФУТЕРОВКИ BULLNOSE ТМУ-2».
ФУТЕРОВОЧНЫЕ РАБОТЫ
В процессе проведения работ по выломке огнеупорной футеровки было обнаружено фактическое несоответствие размеров карт огнеупорной футеровки малого наклонного свода разработанному ранее проекту (сторона термомасляного теплообменника). В связи с отсутствием каких-либо чертежей от завода изготовителя, на этапе разработки проекта предполагалось, что размеры карт «малого» наклонного свода и «большого» равны. Фактически же высота карт «малого» наклонного свода в два раза меньше карт «большого» свода. В процессе выполнения работ, специалистами ООО «Веллонс» было учтено данное отклонение и проект был адаптирован под фактические размеры с сохранением необходимых конструктивных особенностей футеровки данного участка.
Футеровку переходного участка наклонного свода котла ведут согласно чертежу №VB59.02-01-00 на котором детально показана конструкция футеровки, устройство анкеров, карт. Детальные чертежи анкерной продукции показаны на чертеже №VB59.02-02-01 – керамический анкер и на чертеже № VB59.02-02-02 - металлические анкера, суппорта и т.п.
Футеровка переходного участка свода котла многослойная – рабочий слой выполнен из огнеупорного монолитного бетона толщиной 200 мм; теплоизоляционный слой – из теплоизоляционных плит толщиной 50 мм. Общая толщина теплоизоляционного слоя 200 мм.
ФУТЕРОВКА ПЕРЕХОДНОГО УЧАСТКА BULLNOSE ПЛОСКОГО СВОДА ТОПКИ КОТЛА:
Подготовка керамических анкеров: до начала проведения работ по устройству футеровки карт свода топки котла необходимо подготовить керамические анкера к установке путем нанесения битумной мастики в один слой (толщина слоя мастики до 1 мм.). Слой мастики наносится на рабочую поверхность анкера, т.е. на высоту погружения анкера в рабочий слой огнеупора с небольшим запасом. В нашем случае на ~250 мм. Данную работу необходимо выполнить заранее, для обеспечения твердения данного слоя, до момента установки анкеров по месту.
Данный битумный слой выполняет функцию теплового шва между телом керамического анкера и слоем огнеупорного бетона. Данный слой необходим для компенсации различных тепловых расширений анкера и бетона, т.к. материалы имеют различный химический состав и, соответственно, различные коэффициенты теплового расширения.
Теплоизоляционный слой боковых стен / балок корпуса топки котла в местах выломанной футеровки был восстановлен при использовании теплоизоляционный плит Ceratherm Board общей толщиной слоя 200 мм.
Установка анкерной продукции: разметка и установка анкеров (керамических и металлических) производится на основании чертежа проекта №VB59.02-01-00. Монтаж анкерной продукции начинается с разметки и установки суппортов, которые служат для компенсации нагрузок возникающих от верхних карт наклонных сводов на карты непосредственно самого «зуба» (Bullnose) с двух сторон. Данные суппорта позволяют избежать избыточного давления на карты нижнего ряда и предотвращают процесс «выламывания» карт присущий оригинальному проекту футеровки завода изготовителя.
Установка керамических анкеров: навеска керамических анкеров осуществляется на предварительно приваренные к корпусу Т-образные элементы, на которые при помощи специальных элементов крепления подвешиваются керамические анкера. Особое внимание необходимо обратить на крепление керамических анкеров. Анкера должны быть раскреплены клиньями по схеме, показанной в проекте. Процесс установки керамических анкеров подробно показан в «Проекте футеровочных работ».
Установка металлических анкеров ведется в соответствии с проектной документацией. При фактическом исполнении футеровочных работ, при устройстве карт нижнего ряда, было принято решение об установке по два дополнительных металлических анкера для формирования более прочной и надежной конструкции нижних карт непосредственно самого зуба.
Устройство опалубки карт: первым этапом опалубка устанавливается на две боковые карты нижнего ряда «зуба». Опалубку, изготавливают из ламинированной фанеры толщиной 20 мм. Использование ламинированной фанеры позволят достичь «глянцевой» поверхности бетона без использования дополнительных средств для смазки опалубки. Опалубка устанавливается согласно картам бетона рабочего слоя показанных на чертеже №VB59.02-01-00.
Футеровка рабочего слоя Bullnose выполняется из монолитного огнеупорного бетона BORTCAST-55W. Огнеупорный бетон заливается в предварительно установленную опалубку. Перед установкой опалубки, на нижнюю торцевую часть керамического анкера наклеивается рулонный теплоизоляционный материал. Целью данного мероприятия является предотвращение перекрытия бетоном торцевой части керамического анкера в следствии имеющихся неплотностей между анкером и нижним листом опалубки. Торцевая часть керамического анкера, после снятия опалубки, должна остаться открытой, во избежание возможного образования больших сколов, возникающих в процессе эксплуатации оборудования, в результате различных тепловых линейных расширений огнеупорного бетона рабочего слоя и керамического анкера. Для уплотнения бетонной массы используют погружной вибратор.
После заливки огнеупорного бетона в две боковые карты и его твердения, опалубка снимается и устанавливается на среднюю карту, а процедура заливки бетона повторяется, аналогично вышеописанным мероприятиям.
После укладки огнеупорного бетона в среднюю карту можно преступать к устройству теплоизоляционного слоя. Теплоизоляционный слой формируется из теплоизоляционных плит толщиной 50 мм, которые раскраиваются в размер и подгоняются по факту. Общая толщина теплоизоляционного слоя 200 мм.
Футеровка рабочего слоя участков наклонных сводов выполняется аналогично вышеописанной процедуре. За один прием ведется устройство анкерного поля, установка опалубки и прочие работы для четырех карт – по две боковые карты с
каждой стороны. После заливки данных карт огнеупорным бетоном, опалубка переносится на центральные карты с двух сторон. Последним этапом заливаются центральные карты наклонных участков свода котла. Опалубка снимается не ранее чем через 12- 15 часов. Приливы от карманов, через которые заливаются карты, срезаются и шлифуются для обеспечения плоскости поверхности карт.
ПОРТФОЛИО РАБОТ ПО ЗАМЕНЕ ФУТЕРОВКИ ПЛОСКОГО СВОДА ТМУ №2
РЕЗЮМЕ ПРОЕКТА:
За счет использования высококвалифицированных специалистов-футеровщиков, а также помощи специалистов заказчика при решении организационных вопросов, проект замены огнеупорной футеровки переходного участка Bullnose горизонтального свода ТМУ №2 был выполнен в максимально сжатые сроки. Работы по данному проекту от начала работ по выломке огнеупора и до окончания работ заняли 7 суток.
Объем работ по договору подряда по замене огнеупорной футеровки горизонтального участка топки термомасляной установки выполнен в полном объеме.
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:
Специалистами ООО «Веллонс.РУ» в период ремонта был проведен визуальный осмотр огнеупорной футеровки топки котла. Существующие дефекты (трещины в монолитной футеровке, сколы огнеупорного кирпича), на наш взгляд, относятся к естественному износу и не имеют значительных рисков для эксплуатации оборудования на текущий 2025 год. Однако, в связи с длительной эксплуатацией термомасляной установки, внеплановых остановок котла, цикличности работы котла при различных тепловых режимах (повышение нагрузки до пиковых, снижение нагрузки до минимальных значений) присутствует эффект старения футеровки – имеется наличие солевых отложений, которые негативно сказываются на стойкость поверхностного слоя формованного огнеупора (огнеупорного кирпича), трещины в монолитной огнеупорной футеровке, которые могут не прогнозируемо привести к аварийной ситуации, а также наличие конструктивных ошибок в проекте (типичны для всех котлов данного производителя), мы рекомендуем быть готовыми к проведению капитального ремонта замены огнеупорной футеровки термомасляной установки в целом. Как минимум, рекомендуем вам, в качестве подготовки к полной замене футеровки, заказать проект устройства футеровки котла в целом, а после расчета бюджет стоимости полной замены футеровки принимать решение о сроках реализации проекта и включения его в бюджет технического перевооружения комбината.