English
Русский
English Русский15 сентября 2021 года, согласно договору №И01/ХХ на проведение визуальной инспекции состояния существующей огнеупорной футеровки оборудования для обезвреживания отходов (печи-инсинераторы), специалистами компании ООО «Веллонс.РУ», выполнена техническая инспекция, результаты которой описаны ниже.
Прежде чем перейти непосредственно к самому отчету важно отметить, что данные установки не эксплуатировались в полной мере и находятся на этапе пуско-наладочных работ. В общей сложности каждая из установок, отработала не более 100 часов в прерывистом цикле. Полностью отсутствует проект по устройству футеровки - нет чертежей, схем, спецификаций применяемых материалов, их характеристик. Вследствие чего инспекция футеровки проводилась на соответствие правилам общего устройства монолитной футеровки в том числе основываясь на опыте нашей компании при реализации проектов футеровки различных тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности.
1. ФУТЕРОВКА ПЕЧИ–ИНСИНЕРАТОРА №1:
Печь состоит из двух камер – камера горения и камера дожига. Камера горения оснащена сдвижной крышкой, обеспечивающая верхнюю загрузку топливом (крупноразмерные древесные отходы – доски, поддоны, и т.п.) при помощи фронтального погрузчика, и оснащена пятью газовыми горелками, две из которых находятся в надколосниковой зоне, три – в подколосниковой зоне. Данные горелки используются для розжига печи и для поддержания необходимой температуры горения, равной 850°С. Камера дожига оснащена двумя газовыми горелками, использующиеся для обеспечения дожига горючих газов, несгоревших в первой камере. Монтаж футеровки печи выполнен в заводских условиях, сушка футеровки проводилась на месте в период пуско-наладочных работ.
Камера горения печи - имеет двухслойную огнеупорную футеровку общей толщиной 150 мм. Рабочий слой футеровки выполнен из монолитного огнеупорного бетона (предположительно алюмосиликатного), толщина слоя 100 мм. Теплоизоляционный слой – из волокнистой теплоизоляционной плиты (предположительно на основе базальтовых волокон, муллитокремнеземистые плиты или стекловолокнистые каолиновых плиты, или их аналоги), толщина слоя 50 мм.
На момент технической инспекции мы не обнаружили следов разрушений в следствии термического воздействия непосредственно на сам огнеупор, и в связи с небольшими температурами в печи (до 850°С) можно сделать предположение, что огнеупорный бетон (технические характеристики бетона, его химический состав, огнеупорность, огнестойкость и т.п.) подобран в соответствии с условиями горения.
С другой стороны, у заказчика вызывает справедливое опасение наличие большого количества продольных и поперечных трещин по всей площади монолитного огнеупора (по всему периметру камеры горения). Это действительно странно, учитывая, как было сказано ранее, что срок работы данной установки составляет менее 100 часов в прерывистом цикле и только в период проведения пуско-наладочных работ, и опасение за дальнейшее состояние футеровки в процессе промышленной эксплуатации вполне оправдано.
Большое количество трещин в монолитной футеровке, на наш взгляд, может быть следствием неправильной технологии укладки огнеупорного бетона, а именно отсутствие необходимых температурных компенсационных швов при заливке футеровки, достаточно большие карты бетона. Перечисленные выше недостатки, могут являться основными причинами возникновения трещин и сколов в огнеупорной футеровке установок по утилизации и обезвреживании отходов.
Температурные швы. Существующие вертикальные температурные швы, прорезанные при помощи угловой шлифмашинки после снятия опалубки, не несут в себе свойства компенсации теплового расширения в бетоне при его нагреве, даже при таких небольших температурах. Технологию прорезки или устройства температурных швов после укладки бетона можно проводить при использовании набивных масс в качестве рабочего слоя, т.е. при использовании бетонов на химической связке. Такие бетоны набирают свою прочность при воздействии повышенных температур (от 300°С и выше), таким образом, при прорезке температурного шва на глубину не менее 2/3 толщины рабочего слоя в таких бетонах, шов самостоятельно, за счет температурных напряжений, пройдет до конца рабочего слоя, сформировав ровный шов без сколов на всю толщину. Процесс образования шва в бетонах на химической связке (бетоны готовые к применению, пластичные огнеупоры, в составе которых имеются химические добавки для протекания химических реакций при воздействии температур и твердения бетона). протекает до окончания схватывания и набора конечной прочности бетона.
Существующая футеровка выполнена из алюмосиликатного огнеупора на гидравлической связке, т.е. при приготовлении бетона используется вода, в качестве воды затворения, и прочность бетона достигается за счет естественного твердения (по аналогии с обычным строительным бетоном на основе портландцемента, но за более короткое время). Таким образом, при формировании температурных швов путем их прорезания невозможно достичь правильных швов именно за счет уже набранной прочности бетона. Швы превращаются в трещины и в большинстве случаях проходят не по намеченным резам. К сожалению, в этом случае данные швы не имеют ничего общего с температурными швами, они не могут компенсировать температурные расширения и бетон лопается в произвольных местах, в местах максимальных тепловых напряжений. Именно эта ситуация и наблюдается в существующей футеровке. Более того, если посмотреть на угловые швы, то можно увидеть, что ни один из них не сработал так, как планировалось, по вышеописанным причинам, а также недостаточной глубине реза. Рекомендованная глубина реза должна быть не менее 2/3 толщины рабочего слоя, по факту не более 1/3. Глубина вертикальных резов в футеровке стен также не достаточна, по факту составляет не более половины толщины рабочего слоя (даже не принимая в расчет что данный тип швов для бетонов на гидравлической связке не рекомендуется в принципе). К сожалению, бетон лопается везде, но только не по прорезанному шву.
Размеры карт бетона в существующей футеровке, на наш взгляд, очень большие, особенно для толщины футеровки 100 мм. Фактический размер карт составляет от 1300х850 мм (передняя стена) до 1300х1550 мм (задняя стена) минимум (в надколосниковой зоне), а с учетом того, что данные карты уходят в подколосниковую зону, высота карт значительно больше указанной. Оптимальный размер карт монолитной футеровки составляет ориентировочно 750х750 мм, размер карт может конечно же отличаться в большую или меньшую сторону, в зависимости от конструкции установки, но стремиться нужно именно к этому размеру. На представленных фотографиях слева можно увидеть, что практически ровно посередине сформировались трещины, которые поделили существующую карту пополам, сформировав еще один «температурный шов». Аналогичная ситуация и с горизонтальными трещинами. Все это говорит о том, что если бы на этапе укладки монолитного огнеупора были сформированы «правильные» карты, то данных трещин не возникло бы, ни горизонтальных, ни вертикальных. Футеровка находилась бы в нормальном рабочем состоянии.
К сожалению, при устройстве футеровки в заводских условиях, специалисты завода-изготовителя пошли по наиболее легкому пути – устройство опалубки на всю камеру горения и заливки бетона рабочего слоя в один прием. Ну а после схватывания бетона и снятия опалубки приступили к формированию «температурных швов».
Устройство карт и температурных швов — это один неразрывный процесс, если мы говорим о бетонах на гидравлической связке. Заливка карт производится в шахматном порядке, через одну, на предварительно подготовленное анкерное поле и теплоизоляционный слой. После снятия опалубки с карты боковые грани карты обклеиваются теплоизоляционным рулонным материалом и заливается
следующая карта. Для ускорения данного процесса заливку рекомендуется вести через карту, подготавливая для заливки несколько карт одновременно. Толщина теплоизоляционного рулонного материала, используемого для формирования швов, составляет от 6 до 10–12 мм. Это расчетный параметр, который зависит от характеристик материала, а именно от коэффициента его линейного расширения и температурного режима работы оборудования. При нагреве, данный материал сжимается, предоставляя место для расширения бетона, при охлаждении и усадке бетона данный материал закрывает трещины, предотвращая попадания в них пыли, золы и подобных материалов в межшовное пространство.
Колосниковая решетка – выполнена из бетонных наборных сегментов колосников. Данные блоки-колосники имеют оригинальную конструкцию, и при выходе их из строя (тепловая нагрузка, попадание тяжелого каменного/бетонного блока или металла или большого объема загрузки из ковша фронтального погрузчика или …) потребуется их изготовление по оригинальным чертежам. К сожалению, чертежей на изготовление опалубки для данных блоков-колосников нет. Отсутствует информация по техническим характеристикам огнеупорного материала для изготовления данных деталей.
Крышка камеры горения – футеровка выполнена из мягкого теплоизоляционного материала, состояние хорошее. Необходимо обратить внимание операторов установки и погрузчика на недопустимость перегрузки установки по сжиганию отходов, и «выравниванию» слоя кипы за счет движения крышки. В случае наличия вертикально стоящей доски, арматуры и т.п. в слое топлива, данная теплоизоляционная футеровка легко повреждается.
Камера дожига – не обследовалась, отсутствовал доступ во внутрь камеры. Футеровка выполнена из материала, аналогичному материалу использованного при футеровке крышки. Визуально футеровка камеры дожига в хорошем состоянии.
2. ФУТЕРОВКА ПЕЧИ–ИНСИНЕРАТОРА №2:
Все дефекты и причины их возникновения, описанные в разделе выше, по печи–инсинератору №1, полностью справедливы и для данной печи. Дополнительно, по данной печи необходимо отметить следующее:
Футеровка стен (передней и правой боковой) – дополнительно ко всем дефектам наблюдается выдавливание футеровки внутрь камеры печи. На фотографии видно, что после пуско-наладочных работ стенка отошла от корпуса печи, от первоначального положения минимум на 10 мм по всей длине стены.
Аналогичная ситуация и с боковой стенкой камеры горения (показано на фотографии ниже). Наряду с наличием трещин в теле бетона, отсутствием «рабочих» температурных швов за счет температурного воздействия и теплового расширения стенку начинает выдавливать во внутрь. К сожалению, по причине отсутствия чертежей, схем футеровки мы не знаем количество анкеров и не можем судить о их достаточности. Надеемся, что установленные анкера выполнены их жаропрочной стали, установлены они в достаточном количестве, что позволит предотвратить отслоение стены при дальнейшей эксплуатации установки.
Колосниковая решетка – выполнена из бетонных наборных сегментов колосников. Как было описано выше, наличие запасных блоков-колосников является необходимостью. На представленной фотографии видно, что после небольшого срока эксплуатации один колосник треснул. Принимая во внимание то, что горение происходит как в верхней части камеры, так и в нижней (в подколосниковой зоне), а также верхнюю загрузку крупногабаритного топлива, которое падает из ковша фронтального погрузчика с определенной высоты, нагрузки на колосниковую решетку оказываются значительными. Эти нагрузки могут привести к выходу из строя данных блоков-колосников и необходимо иметь их запас, или оснастку для изготовления как минимум.
Основные дефекты, выявленные в процессе визуального осмотра печи №2 представлены на фото:
ИТОГО: проведенный визуальный осмотр огнеупорной футеровки установок для обезвреживания отходов позволяет сделать заключение о нарушениях в технологии укладки огнеупорной футеровки, являющимися, на наш взгляд, основными причинами возникновения описанных дефектов (многочисленные трещины, сколы, отслоение футеровки). Наличие таких дефектов не является чем-то не обычным на оборудовании, проработавшем не менее двух-трех лет. Однако основная проблема в том, что данные установки проработали очень небольшой срок (не более 100 часов) при прерывистом цикле работы (период ПНР). Трудно сказать, будут ли данные дефекты прогрессировать при постоянной эксплуатации оборудования, в том числе и при значительных минусовых температурах (скорее «да», чем «нет»). Подача топлива с повышенной влажностью, или со снегом в зимний период, отрицательные значения температур – все это отрицательно сказывается на стойкости футеровки.
РЕКОМЕНДАЦИИ:
На вопрос «Что делать с футеровкой и нужно ли заделывать трещины? можно дать простой ответ: на данный момент заделывать трещины не нужно. Данные трещины фактически сформировали рабочие карты огнеупорной футеровки, сняв внутренние напряжения в бетоне. Конечно, они не являются компенсационными тепловыми швами, но напряжения в бетоне сняли. В случае их раскрытия более 6–8 мм. данные трещины необходимо заделывать рулонным теплоизоляционным материалом (огнеупорным). Если же раскрытие трещин будет более указанных пределов, тогда их необходимо разделать на глубину не менее 2/3 толщины футеровки и ширину не менее 15–20 мм и восстановить при помощи огнеупорных набивных пластичных масс, или специальных ремонтных огнеупорных смесей. Если не принимать во внимание технологию укладки огнеупора, срок его службы, можно сказать, что огнеупор находится в удовлетворительном состоянии, но окончательное решение о его дальнейшей эксплуатации необходимо принимать после окончания ПНР и сдачи оборудования в эксплуатацию.
До принятия оборудования в эксплуатацию мы рекомендуем следующее:
Все представленные фотографии, а также фотографии, не вошедшие в данный отчет, совместно с видеоотчетом технической инспекции футеровки, переданы в электронном виде представителям заказчика.