Вы здесь

Элементы печи


osnovaremonta.ru

Основные элементы печи

Как вы уже поняли, за исключением частей, которые выполняются из кирпича, у печи есть ряд элементов, что приобретаются в готовом виде, т. е. они изготавливаются на заводах. Можно снять данные части со старой печи (если они находятся в нормальном состоянии). Ниже мы приведем полный их список: 1. Вьюшка. 2. Задвижка. 3. Топочная дверка. 4. Поддувальная дверка (полудверка). 5. Прочистные дверки. 6. Колосники (колосниковые решетки). 7. Чугунный настил. 8. Духовой шкаф.

Вьюшка

Это устройство отвечает за доступ газов, образующихся в процессе горения, в трубу (рис. 6, а). Вьюшка располагается на выходе из печи, непосредственно в точке соединения самой печи с дымовой трубой. Изготавливается этот элемент из чугуна и представляет собой чугунную рамку с отверстием, которое закрывается чугунным диском (в некоторых моделях 2

Рис. 6. Запорные приспособления: а – вьюшка; б – задвижка Задвижка Это приспособление контролирует выход тепла в трубу. После окончания топки, когда весь дым выходит, задвижка закрывается, препятствуя выходу тепла наружу. Задвижка состоит из чугунной рамки с пазами, по которой передвигается стальной или чугунный щиток (рис. 6, б). Выпускаются задвижки следующих размеров (в мм): – 322 х 454; 266 х 393; – 233 х 385; 302 х 345; – 192 х 450; 192 х 340.

Топочная дверка

Этот элемент контролирует доступ в топку. Топочную дверку открывают для загрузки топлива, выравнивания горящего слоя или удаления прогоревших углей. В закрытом состоянии дверка предохраняет помещение от пожара, т. к. очень часто угли вылетают из топки, попадая, к примеру, на деревянный пол. Топочные дверки бывают двух видов: герметические (рис. 7, а) и негерметические (рис. 7, б). Герметические топочные дверки более массивны и имеют специальное полотно с внутренней стороны, которое предохраняет их от перегрева. Они выпускаются следующих размеров (в мм): – 280 х 305; 280 х 235;

– 255 х 255; 234 х 250.

Рис. 7. Дверки печи: а – топочная герметическая; б – топочная негерметическая; в – поддувальная герметическая

Негерметические топочные дверки достаточно легкие и тонкие. Они имеют ручку или щеколду, которая позволяет им плотно прилегать к раме. Их размеры (в мм): – 294 х 270; 386 х 274; – 224 х 270; 230 х 260.

Крепится дверка при помощи специальной петли – кляммера, представляющего собой полоску стали с лапками на конце. Кляммер приваривается к рамке и топочной дверке (рис. 8).

Рис. 8. Топочная дверка: а – дверка; б – рамка; в – кляммеры Поддувальная дверка (полудверка) Главная функция этого элемента – регулировать тягу и поступление воздуха в топку (рис. 7, в). Поддувальная дверка устанавливается под колосниками или в поддувале печи. С ее же помощью чистят зольник. Полудверки бывают герметическими, они выпускаются размерами (в мм): 280 х 170; 176 х 176; 160 х 170; 160 х 105. Также выпускаются негерметические полудверки размерами (в мм): – 160 х 270; 160 х 150; – 170 х 170; 160 х 170. Еще бывают вьюшечные полудверки. Они регулируют доступ к вьюшке на дымовом канале.

Прочистные дверки

Представляют собой либо стационарные металлические дверки, либо вставленный без раствора кирпич, который сверху штукатурится. Через прочистные дверки производится очистка каналов дымоотвода и труб печи. Дверки монтируются как в дымовой трубе, так и на стенках.

Колосниковые решетки, или колосники

Представляют собой чугунные либо стальные решетки или толстые сетки. Укладываются между поддувалом (зольником) таким образом, чтобы отверстия были перпендикулярны к топочной дверке. Другими словами, они размещаются по направлению к задней стенке. Через колосниковую решетку в топку проходит воздух из поддувала, поддерживающий горение (рис. 9). Вторая функция колосника – это извлечение золы из топки. Когда вы ворошите угли кочергой, самые мелкие из них, в том числе и зола, проваливаются через решетку и попадают в зольник, не препятствуя тем самым горению в топке. Как вы поняли арки и своды к элементам печи не имеют отношения.

Рис. 9. Колосниковые решетки: а – корзинка; б – правильное положение решетки; в – неправильное положение решетки Чугунный настил Укладывается сверху, накрывает топку в кухонных плитах или отопительно-варочных печах (рис. 10, а). Может состоять из одной или нескольких плит, снабженных конфорками или без них.

Рис. 10. Печные изделия: а – чугунный настил с конфорками; б – духовой шкаф; в – водогрейный бачок; г, д – заслоны

Конфорки, в свою очередь, состоят из отдельных чугунных колец, диаметр которых уменьшается по мере их приближения к центру, что позволяет регулировать интенсивность пламени при приготовлении пищи. Духовой шкаф Встраивается в кухонную плиту или отопительно-варочную печь. Изготавливается из кровельной стали толщиной 1 мм. Размеры шкафов варьируются в зависимости от размеров плиты. Водогрейный бачок Одновременно с обогревом помещения можно греть и воду. Для этого был создан такой элемент, как водогрейный бачок (рис. 10, в). Он выполняется из оцинкованной стали и встраивается в кухонную плиту.

Заслон

Заслон используется вместо дверки в печах с большим устьем, например в русских. Он изготавливается из стали толщиной 0,5–1 мм (рис. 10 г, д).

www.osnovaremonta.ru

GardenWeb

Категория: Печи

Топливник и дымообороты — основные части печи. Размеры и конструкции топливников, как и системы дымооборотов, зависят от топлива, а также от силы тяги в дымовой трубе.

Функциональные элементы печи — топливник, где создаются оптимальные условия горения топлива, и конвективная система (система дымооборотов), которая обеспечивает полное использование теплоты образовавшихся в топливнике продуктов сгорания.

Печные устройства делят на подтопочную и надтопочную части. Подтопочная часть состоит из зольника, шанцев, гидроизоляции и фундамента, а надтопочная — из конвективной системы, воздушной и варочной камер, вытяжных каналов, баков для подогрева воды, а также дымовой трубы (рис. 1).

Рис. 1. Элементы отопительных печей: 1— шанцы; 2— подтопочный канал нижнего обогрева; 3— топливник; 4— проем в перекрытии топливника (хайло); 5—чистки; 6, 7—задвижки; 8— дымовой канал (дымоход); 9— разделка; 10— перекрытие; 11— теплоизоляция; 12— выдра; 13 -дымовая труба; 14— перекрыша; 15— душники; 16— конвективная система; 17— камера; 18— свод; 19, 21—дверцы; 20— решетка; 22— поддувало (зольник); 23— гидроизоляция; 24— фундамент

В топливник через топочную дверцу загружают топливо. В процессе горения его образуются дымовые газы, которые сначала поднимаются к перекрытию топливника — своду, затем через газовыпускной проем (хайло) поступают в конвективную систему. Здесь горячие газы циркулируют по газоходу, который начинается за хайлом и заканчивается у второй дымовой задвижки. Газоход состоит из одного или нескольких дымооборотов, в которых газы попеременно изменяют свое движение в противоположных направлениях.

Пройдя газоход, продукты сгорания направляются в канал 8 дымовой трубы — дымоход, в котором для регулирования скорости движения потока горячих газов и прекращения их циркуляции установлены задвижки. При толщине разделки более 250 мм пространство между трубой и перекрытием заполняют минеральной ватой или войлоком, смоченным в глине.

Участок дымовой трубы, возвышающийся над кровлей, называют оголовком. Его стенки выкладывают так, чтобы образовался выступ, именуемый «выдрой». Сверху печь перекрывают несколькими (не менее трех) горизонтальными рядами кирпича — перекрытием или перекрышей.

Некоторые конструкции печей снабжают душником, который используется для нагрева помещения в начале процесса топки, когда массив печи еще не прогрелся. Для этого же служат тепло-воздушные камеры,— открытые полости, которые обогреваются дымооборотами, но не сообщаются с ними.

Для поддержания процесса горения в топливник 3 через поддувальную дверку поступает воздух. Пространство под топливником одновременно выполняет две функции: подводит воздух к колосниковой решетке и служит сборником золы. Оно называется поддувалом и зольником.

Чтобы повысить интенсивность прогрева подтопочной части, в некоторых конструкциях печей прокладывают подто-почный канал нижнего обогрева, находящийся ниже колосниковой решетки. Иногда подтопочная часть содержит сообщающиеся с помещением небольшие, тепловоздушные каналы, через которые циркулирует воздух обогреваемого помещения. Благодаря этому повышается эффективность теплоотдачи печи и устраняется перегрев пола, на котором она установлена.

Как правило, массивные печи возводят на собственном фундаменте, который обеспечивает устойчивость всей конструкции, препятствует образованию осадочных трещин. Если фундамент находится во влажном грунте, между ним и кирпичной кладкой печи укладывают слой гидроизоляции.

При эксплуатации печей в нижних точках конвективной системы 16 выпадают сажа и летучая зола. Эти вещества удаляют через чистки 5— небольшие металлические дверки, установленные в местах, где дымовые газы совершают поворот снизу вверх.

Топливники печей представляют собой кирпичную камеру, где на поде, снабженном колосниковой решеткой, сгорает топливо. Воздух для поддержания горения поступает через поддувало (зольник) и распределяется колосниковой решеткой. Количество воздуха, поступающего в топливник, регулируют дверкой зольника, расположенной в стенке топливника.

Топливники печей футеруют огнеупорным или тугоплавким кирпичом. Футеровка — это защитная облицовка внутренней поверхности топливника, предохраняющая стенки и свод печи от действия высоких температур.

Топочная камера — пространство, заключенное между стенками, подом и перекрытием (сводом), она соединяется с конвективной системой проемами (хайлами). Размеры топливника определяют из условия одновременной загрузки в него всего количества топлива на одну топку.

В топливнике должно полностью сгорать топливо, не попадая в дымообороты в виде несгоревших частиц, засоряющих их и снижающих нагревание стенок. Топливники делают такой высоты, чтобы после укладки топлива между ними и перекрытием оставалось пространство, необходимое для того, чтобы все проходящие по нему несгоревшие частицы топлива могли сгореть. В этом случае горение заканчивается внутри топливника и топливо используется полностью.

Для равномерной подачи воздуха к сгораемому топливу применяют колосниковые решетки и поддувальные отверстия. Решетки изготовляют из чугуна, который слабо окисляется под воздействием кислорода при высокой температуре. В топливниках теплоемких печей колосники и колосниковые решетки укладывают на кирпичи или вытесанные в них четверти.

Чтобы зола и мелкий шлак проваливались через промежутки (зазоры) между колосниками, их выполняют клинообразной или конусной формы. Форма колосников, их толщина и сечение решетки зависят от вида топлива и размеров его кусков (поленьев). Топливо, в котором преобладают большие куски, с большим выходом летучих веществ (дрова, брикет), лучше сгорает на балочных колосниках, сформированных в блок с сечением 20—40% по отношению ко всей площади решетки. При сжигании топлива из мелких кусков, а также многозольного с малым выходом летучих веществ (тощие угли, торф) применяют плиточные колосниковые решетки с сечением 10—15%. Общая площадь решетки определяется ее наружными размерами.

Зазоры в колосниковых решетках из брусчатых элементов образуются в результате выступов размером 3 мм на торцах брусков. Такие колосники, уложенные вплотную один к другому, образуют зазор 6 мм. Для сжигания бурого угля, брикетов из торфа, дров и другого неспекающегося топлива такой зазор наиболее приемлем. Для сжигания антрацита и других подобных углей применяют колосниковые решетки с балочными колосниками, имеющими уширенный торец (12 мм) и увеличенные выступы (4 мм), благодаря чему зазоры достигают необходимых размеров (8 мм).

При установке колосниковой решетки в печи между ее сторонами и кладкой топливника оставляют деформационный шов размером не менее 5 мм, что обеспечивает тепловое расширение колосников при нагреве. Верх решетки располагают ниже кромки топочной дверки не менее чем на 50 мм, что устраняет опасность выпадения горящих углей из печи. Решетку устанавливают таким образом, чтобы топливо размещалось на широкой горизонтальной плоскости колосников. При неправильном положении решетки зазоры забиваются золой и шлаком, что ведет к неполному сгоранию топлива и перегреву колосников.

Рис. 2. Топливник для дров: 1— поддувало; 2— топливник; 3— свод

Колосниковые решетки устанавливают с небольшим уклоном к топочной дверке, что обеспечивает хорошее отделение пламени от дыма и способствует сгоранию удаленного от топочной дверки топлива.

В зависимости от топлива различают топливники для дров, каменного угля и антрацита, торфа и т. д.

Размеры топливника определяются условиями, обеспечивающими полное сгорание расчетного количества топлива и оптимальное тепловое напряжение топочного объема. Дрова и торф содержат много летучих веществ и дают при горении большое пламя. Они должны иметь большой объем топочного пространства.

Высота топливника для дров, считая от колосниковой решетки, колеблется от 800 до 1000 мм (рис. 2). При недостаточной высоте топливника горение протекает плохо, летучие вещества не успевают сгореть и в значительном количестве заполняют газоход, где вследствие небольших температур процесс горения прекращается. Это приводит к тому, что несгоревшие частицы осаждаются на плоскостях каналов, образуя слой сажи, ухудшающий аккумуляцию теплоты массивом печи. Печь с такой топкой неэкономична.

Под топливника имеет откосы-скаты к решетке для скатывания углей. Колосниковую решетку ставят ниже уровня топочной дверки, поэтому решетку заглубляют на один ряд кладки против нижней кромки топочной дверки. Дрова укладывают плашмя или клеткой. Если высота топлива 300—400 мм, то свободное пространство над ними должно быть 500— 600 мм. Дверки можно применять любые, но лучше герметические. Топливник рекомендуется футеровать (облицовывать) огнеупорным кирпичом.

Топливник для каменного угля и антрацита. Каменный уголь для горения требует значительно большего поступления воздуха в топливник, чем при сжигании дров (приблизительно на 70%). В связи с этим сечение и площадь колосниковой решетки у топливников для сжигания угля должны быть также больше (рис. 1, а). Колосники у таких решеток выполняют выше, чем для дров, в противном случае они будут деформироваться от теплового напряжения, возникающего при сжигании угля.

Рис. 3. Топливник для каменного угля (а) и антрацита (б): 1—колосниковая решетка; 2, 3—дверцы; 4—свод; 5—газоход; 6—футеровка; 7— шахта; S— емкость с водой

Для эффективного сжигания антрацита требуется толстый слой топлива, в котором развивается достаточно высокая температура. Антрацит горит небольшим пламенем, с малым выходом летучих веществ, поэтому объем топочного пространства топливника для антрацита может быть почти в два раза меньше, чем для дров (рис. 6,6). Антрацит не спекается, продукты его негорючей массы легко отделяются и из топливника проваливаются в зольник.

Учитывая, что при горении развивается высокая температура, стенки топливника и перекрытия выкладывают из огнеупорного кирпича, так как обыкновенный кирпич быстро разрушается. Колосниковую решетку заглубляют на 300—350 мм. Топливник для антрацита требует значительного сужения нижней части его над решеткой, чтобы антрацит горел сравнительно толстым слоем. Колосниковую решетку ставят тяжелую, выдерживающую высокую температуру. В дымовых задвижках или вьюшках просверливают отверстия, чтобы после их закрытия могли проходить газы и вытягивался запах.

Топливник для торфа оборудуется такой же колосниковой решеткой, как и для дров. Дровяные топливники эффективны только для сжигания сухих торфяных брикетов, прошедших длительную сушку, а торф влажностью 25—30% может сжигаться в топливниках с колосниковыми решетками увеличенных размеров (рис. 4, а). Стенки топливника должны иметь скаты к колосниковой решетке. Высота топливника —650— 750 мм. Торф закладывают в топку слоем 250 мм, чтобы над топливом оставалось пространство 400—500 мм. Зольник изготовляют особой конструкции, более емкий, так как при сгорании торфа образуется много золы. Лучше всего под колосниковой решеткой установить металлический ящик, из которого по мере заполнения можно удалять золу через поддувальную дверку.

Рис. 4. Топливники для торфа: а—влажного; б—сухого; 1, 2—колосниковые решетки; 3—5 —дверцы; 6—па-роотводящая щель; 7— хайло

Влажный торф следует просушить. Для торфа повышенной влажности применяют топливник специального типа с двумя колосниковыми решетками (рис. 7, б) Высота топливника — 820, ширина —455 мм. Учитывая большое количество водяных паров, образующихся при сгорании, для их выхода вверху топливной камеры устраивают специальное отверстие. Воздух для горения поступает через поддувальную дверку, а шуровку топлива выполняют через дверку, расположенную над поддувалом или между двумя колосниковыми решетками. Зазоры в колосниковых решетках делают не более 8—10 мм. Дымовая задвижка или вьюшка также должны иметь сквозные отверстия.

Шахтный топливник применяют в печах, где происходит длительная топка кусковым топливом (рис. 5). Для разжигания печи на колосниковую решетку кладут мелкие дрова или другую растопку, на которую через топочную дверку засыпают немного угля и зажигают дрова. Когда они разгорятся, загружают остальное топливо. По мере сгорания нижних слоев верхние постепенно опускаются. В таких печах возможно скопление газов, поэтому для их отвода в дымоходе, вверху топливника, устроено сквозное отверстие. Кладку топливника выполняют из огнеупорного кирпича, колосниковые решетки или колосники должны быть массивными, гарнитура герметичной. В задвижке или вьюшке устраивают сквозные отверстия. В таком топливнике можно сжигать кусковой торф или торфяные брикеты.

Дымообороты — каналы, расположенные внутри массива печи, которые соединяются с топливником и дымовой трубой. Предназначены для восприятия тепла от сгораемого топлива, тепло передается массив) печи.

Рис. 5. Шахтный топливник: 1— противень; 2— колосниковая решетка; 3— поддувальная дверца; 4— шуровочная дверца; 5— шахта; 6 — загрузочная дверца; 7— газовыпускное отверстие

Каналы бывают вертикальные (стоячие) и горизонтальные (лежачие), а также подъемные и спускные. Переход из одного канала в другой поверху — перевал, такой же переход внизу — подвертка. Сечение каналов: кирпич на кирпич (260X260 мм), кирпич на половину (260X130 мм), половина кирпича на половину (130Х130 мм). Внутренние поверхности каналов должны быть гладкими и ровными, что уменьшает сопротивление проходу дымовых газов. Нормальная температура отходящих из печи газов перед выходом в дымовую трубу —120—140°. Если температура достигает 250—300°, это свидетельствует о заниженной поверхности дымооборотов, слишком низкая температура (ниже 100°) —значит, излишне велики поверхности стенок дымооборотов. Это может привести к выпадению конденсата, который, проникая через кладку, постепенно разрушает ее. Печь должна равномерно прогреваться. Перегрев верхней части нежелателен, так как в этой зоне тепло мало ощущается. Немалую роль играет общая протяженность дымооборотов, особенно количество поворотов, усиливающих сопротивление.

Системы дымооборотов в печах бывают разными: канальными, бесканальными и смешанными, малооборотными и многооборотными. Малооборотные системы имеют один подъемный канал и один или несколько опускных, соединенных параллельно, газы в которых идут в одном направлении (с одним и многими опускными каналами, рис. 6, с). В многооборотных системах дымовой канал состоит из последовательно соединенных вертикальных и горизонтальных участков, где газы, направляясь к трубе от топливника, преодолевают большое количество оборотов (рис. 6, б). Печи с такой системой оборотов прогреваются неравномерно, требуют повышенной тяги, обилие оборотов повышает оседание сажи. Их трудно очищать.

В бесканальной системе — колпаковой — дымовые каналы отсутствуют, а над топливником имеется камера в виде колпака (рис. 7). Из топливника под камерой проходит входное отверстие, а также боковое для отвода охлажденных газов.

Рис. 6. Малооборотные и многооборотные системы печей: 1— с вертикальными каналами; 2— с горизонтальными каналами

Горячие газы попадают из топливника в колпак, поднимаются до перекрыши печи, расходятся по стенкам и нагревают их, а остывая, опускаются вдоль стен к низу камеры и через второе боковое отверстие попадают в трубу. Для лучшего нагревания в колпаке иногда делают продольные перегородки на всю его высоту, образуя как бы колодцы. Эта система проста в выполнении, имеет наименьшее газовое сопротивление, тепловая энергия топлива используется наиболее полно. В системе с преимущественным нижним прогревом обеспечивается наибольший нагрев нижней части печи (рис. II). Сначала горячие газы из топливника опускаются вниз, нагревая нижнюю часть печи. Слегка охладившись они направляются вверх. Верхняя часть делается однооборотной или в виде колпака. Такая система наиболее эффективна.

Дымовая труба — неотъемлемая часть каждого очага. Назначение ее — отвод из печи наружу дымовых газов, образующихся при сгорании топлива в топливнике, и одновременно содействие подсосу воздуха для горения. Чтобы заставить дымовые газы пройти из топливника через дымообороты печи до дымовой трубы, преодолев все встречающиеся на пути сопротивления, необходимо затратить некоторое усилие, большее чем сопротивление, которое испытывают дымовые газы при движении. Эту силу называют силой тяги печи.

Рис. 7. Бесканальная система печи (колпаковая)

Рис. 8. Схема печи с преимущественным нижним прогревом

Все газы, в том числе и окружающий воздух, имеют вес. При нагревании они расширяются, становятся легче, при охлаждении сжимаются — тяжелеют. Температура дымовых газов, заполняющих трубу, составляет около 150°—значительно выше температуры наружного воздуха. В результате в печи возникает движение дымовых газов и воздуха в определенном направлении, т. е. в направлении тяги.

Сила тяги тем выше, чем больше разность температур между дымовыми газами в трубе и наружным воздухом и чем выше труба. Чтобы усилить тягу, нужно увеличить высоту трубы или повысить температуру уходящих газов. Первое условие не всегда осуществимо, а второе — невыгодно. Следовательно, конструкция печи должна быть такой, чтобы сопротивление движению газов по дымооборотам по возможности было минимальным. Для этого необходимо соблюдать следующие правила: дымообороты печи должны быть небольшой протяженности и иметь малое число поворотов; размеры (сечение) дымовой трубы соответствовать количеству отводимых дымовых газов; дымовые газы при выходе в трубу должны иметь температуру 120—140°; высота дымовой трубы, считая от колосниковой решетки, не ниже 5—6 м (для одноэтажных зданий).

Печи - Функциональные элементы печей

gardenweb.ru

Конструктивные элементы печи

У каждого печника есть одна или несколько любимых конструкций печей, в которых, меняя геометрические размеры и расположение отдельных конструктивных элементов, добиваются максимальной эффективности использования тепловой энергии. В результате многовековых поисков разработано множество конструкций печей, теплотехнические параметры которых адаптированы к тем или иным эксплуатационным условиям.

Фундамент печи принимает на себя вес печи и дымоходов, передавая нагрузки на грунт. От надежности фундамента во многом зависит безопасность эксплуатации печного оборудования, так как любые просадки влекут за собой появление трещин в массиве печи и в дымовых трубах, через которые в помещение дома могут проникать дым и искры. Фундамент под печь должен воспринимать нагрузку только от самой печи и ни в коем случае не воспринимать на себя вес конструктивных элементов дома. Поэтому в случае близости фундамента печи к фундаменту стен их не объединяют, а наоборот, устраивают промежуток размером 3-5 см. Этот промежуток засыпают песком или прокладывают двумя слоями гидроизоляционного материала, чтобы фундаменты стен и печи имели возможность свободно перемещаться относительно друг друга при их осадке.

Поперечные размеры фундамента должны быть на 120 - 150 мм больше самой печи, а глубина его заложения зависит от несущей способности грунта. Несущую способность фундамента рассчитывают, исходя из соображений, что вес одного кубического метра печи составляет 1350 - 1400 кг. В любом случае фундамент должен опираться на материковый непросадочный грунт, но для тяжелых печей, которые сооружают в домах с эпизодическим проживанием, глубина котлована под фундамент своей нижней отметкой должна быть опущена ниже точки промерзания грунта. Фундамент под печь можно возводить из бутового камня, хорошо обожженного кирпича или бетона (рис. 101 и 102). Для этого дно вырытого котлована выравнивают по уровню, затем в него насухо втрамбовывают щебень из кирпича или камня, образовав подошву фундамента. Подошву проливают жидким цементным раствором. Если фундамент кирпичный или каменный, кладку ведут правильными рядами, соблюдая перевязку швов. При этом наружные ряды кладут на растворе под лопатку, а внутреннюю часть выполняют забутовкой. На верхнюю площадку фундамента наносят слой цементного раствора и тщательно его выравнивают правилом с уровнем, чтобы он имел строго горизонтальную поверхность.

Рис. 101. Сплошные фундаменты для печей: А - фундамент из мелкого камня, гравия и кирпичной щебенки; 1 - пол; 2 - два ряда кирпичной кладки; 3, 6 - гидроизоляция; 4, 7 - выравнивающие слои из цементного раствора; 5 - наружный фундамент из шлакобетона; 8 - фундамент на грунте из кирпичного щебня и гравия; 9 - грунт; Б - фундамент из бутового камня и кирпичной кладки; 1 - пол; 2 - кирпичная кладка; 3 - гидроизоляция; 4 - выравнивающий слой; 5 - фундамент; 6 - грунт

Рис. 102. Столбчатый фундамент для печей: А - первый вариант: 1 - пол; 2 - выравнивающий слой; 3 - кладка; 4 - кирпичный щебень и гравий; 5 - гидроизоляция; 6 - грунт; Б - второй вариант; 1 - пол; 2 - гидроизоляция; 3 - выравнивающий слой; 4 - железобетонные перемычки или плита; 5 - фундамент в грунте из бутового камня и щебня; 6 - грунт; 7 - столбики из кирпичной кладки

Кладку любого фундамента заканчивают ниже уровня чистого пола на 140 - 150 мм, то есть на два ряда кирпичной кладки. Далее устраивают гидроизоляцию из двух слоев рубероида, толя или другого материала с аналогичными гидроизолирующими свойствами. Гидроизоляционный слой защитит печь от капиллярной влаги, просачивающейся из грунта.

Шанцы и зольниковая камера

Шанцы печи представляют собой несколько рядов кирпичной кладки, с помощью которых печь поднимают над фундаментом. Это, как правило, два - три ряда кладки, которые позволяют стать низу печи теплоотдающим.

Зольниковая камера

Зольниковая камера (поддувало) имеет две функциональные нагрузки. Первая - подвод в топливник горения воздуха, необходимого для поддержания процесса горения. Кроме того, в зольниковой камере оседает зола, накопляющаяся по мере сгорания топлива. Для этого между поддувалом и топливником устанавливают колосниковую решетку в виде стальных или чугунных полос с промежутками между ними (рис. 103). Дверка зольниковой камеры во время топки печи должна быть открыта (полностью или частично), а после окончания топки ее закрывают, чтобы из помещения не уходил теплый воздух.

Рис. 103. Устройство колосниковых решеток для различных видов топлива: 1 - топливник; 2 - колосниковая решетка под дрова; 3 - колосник под уголь; 4 - колосник под торф; 5 - дверца топки; 6 - дверца поддувала; 7 - поддувало; А - правильная установка колосниковой решетки; Б - неправильная установка

Рис. 104 . Топливники печи: А - топливник для дров; Б - топливник для угля; 1 - топка; 2 - дверца топки; 3 - поддувало; 4 - дымоход; 5 - огнеупорная кладка; 6 - колосниковая решетка; 7 - под; 8 - свод; 9 - хайло

Топливник

Топливник печи представляет собой камеру внутри массива печи и предназначен для сжигания топлива (рис. 104). Для того чтобы пламя и искры не попадали в помещение, топливник закрывают металлической дверкой. Нижнюю часть топливника называют подом, а верхнюю - сводом. Отверстие в своде, предназначенное для выхода продуктов сгорания, печники называют хайлом.

Размеры топливника должны быть таковы, чтобы в его объеме вмещалось такое количество топлива, которое необходимо для нормального нагрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство, в котором догорают несгоревшие в пламени частицы. Для того чтобы топливо полностью и равномерно сгорало, под каждый его вид делают свою конструкцию и размеры топливника.

Топливники, предназначенные для сжигания дров или торфа, должны иметь большой объем, так как эти виды топлива содержат большое количество летучих веществ и при горении дают высокое пламя. В поде топливника устраивают скосы-скаты к колосниковой решетке, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не вываливались через топочную дверку, ее устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосниковой решетки. Топливники, предназначенные для сжигания угля, футеруют огнеупорным кирпичом. Это значительно продлит срок службы печи, так как обыкновенный глиняный кирпич под действием высоких температур быстро разрушается.

Дымообороты

Дымообороты (дымовые каналы) предназначены для отбора тепла, и от их размеров и расположения во многом зависит эффективность печи. Дымообороты могут быть вертикальными, горизонтальными, подъемными и опускными (рис. 105). Переход из одного канала в другой поверху называют перевалом, а переход внизу - подверткой. Дымовые газы, проходящие через каналы, нагревают и стенки, от которых тепло передается массиву печи. Стараясь отобрать максимум тепла, длину дымооборотов увеличивают, меняя их направление. Именно в этом заложены основы правильного конструирования печи. Неправильное устройство дымооборотов снизит тягу печи или, наоборот, большое количество тепла, не задерживаясь, улетучится в атмосферу.

Рис. 105. Конструкции малооборотных и многооборотных систем дымовых каналов

В зависимости от конструктивного исполнения печи сечение дымооборотов может быть разным. Оптимальными считают размеры 130х130, 260х130, 260х260 мм. Но независимо от сечения дымооборотов, все они должны отвечать единым требованиям. Стенки каналов должны быть чистыми и гладкими, но ни в коем случае их не следует штукатурить. Под действием высокой температуры штукатурный слой постепенно разрушается, засыпая каналы раствором. Чистоту поверхности дымовых каналов получают ровной кирпичной кладкой с хорошим заполнением швов раствором. При этом на стенках не должно быть впадин и наплывов раствора, на которых интенсивно оседает сажа, являющаяся продуктом неполного сгорания топлива. Для очистки накопившейся в дымооборотах сажи устанавливают специальные дверки-чистки.

В зависимости от протяженности и направления дымооборотов системы печей могут быть: канальными, бесканальными и смешанными, малооборотными и многооборотными. В печах с малооборотной системой дымовые каналы имеют один подъем и один или несколько спусков, соединенных между собой параллельно. В многооборотных системах дымовые каналы состоят из последовательно чередующихся вертикальных и горизонтальных участков.

Дымовые трубы

Дымовые трубы должны создавать тягу, необходимую для удаления образующихся в топке газов. Для создания нормальной тяги печи трубы выводят за пределы крыши дома (рис. 106). Во всех случаях оголовники дымовых труб надо выводить выше зоны действия ветрового подпора.

Рис. 106. Насадная дымовая труба: 1 - металлический колпак; 2 - оголовок трубы; 3 - шейка трубы; 4 - цементный раствор; 5 - выдра; 6 - кровля; 7 - обрешетка; 8 - стропила; 9 - стояк трубы; 10 - распушка (разделка); 11 - балка с перекрытием; 12 - изоляция; 13 - дымовая задвижка; 14 - шейка печи

Наиболее вредное влияние на тягу печи оказывают подсосы атмосферного воздуха в дымоход через неплотности кладки, а также через неработающие приборы, присоединенные к общему дымоходу. Отрицательное влияние подсосов имеет двоякий характер. С одной стороны при этом снижается температура дымовых газов, что уменьшает гравитационный напор, с другой стороны возрастает объем газов, что требует увеличения тяги, поэтому все неплотности следует выявлять и устранять.

Рис. 107. Формы поперечного сечения дымоходов: А - наиболее оптимальная форма дымохода; Б - хорошая форма дымохода; В - допустимая форма дымохода; 1 - места отложения сажи

Следующее условие сохранения нормальной тяги заключается в обеспечении минимальных гидравлических сопротивлений в дымоходе. На величину этих сопротивлений оказывает влияние форма поперечного сечения и состояние внутренних поверхностей. Лучшей формой считается круглая, далее идет квадрат и, наконец, прямоугольная (рис. 107). Это объясняется тем, что в прямых углах движение газов затруднено и к тому же в них часто откладывается сажа. Поэтому лучше всего для дымоходов использовать асбоцементные или керамические трубы соответствующего диаметра. Но такие трубы трудно подгонять к дымоходу печи, поэтому их чаще всего выкладывают из кирпича. При этом следует избегать наклонных дымоходов, так как в местах поворотов возникает дополнительное сопротивление. Если же повороты неизбежны, то их следует устраивать по вертикали.

Нельзя без нужды увеличивать сечение дымохода, так как в газоходах с большим сечением газы охлаждаются интенсивнее. Опыт подсказывает, что поперечное сечение дымовой трубы составляет 1/10 - 1/12 размера топочного отверстия в свету. Толщина стенки дымовой трубы над крышей должна быть не менее толщины одного кирпича. Наилучшим образом обеспечивает тягу простой оголовник, без завершающих карнизов и выступов. С конструктивной точки зрения эффективен коньковой навес над оголовником дымовой трубы, который свободно обдувает ветер, при этом дымовые газы интенсивно отсасываются и уносятся ветром. Из соображений пожарной безопасности на оголовник устанавливают искроуловитель в виде колпака с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам с ячейкой размером не более 3 мм.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

  • Нагревательные кабели завода «Кирскабель»
  • Калориферы
  • Изгородь из штакетника
© 2000 - 2009 Oleg V. Mukhin.Ru™

www.mukhin.ru

2.3.3 Конструктивные элементы печей

Конструктивные элементы трубчатых печей отличаются большим разнообразием типов и размеров. Они постоянно совершенствуются в связи с освоением печей новых конструкций. Общими для всех печей конструктивными элементами являются: фундаменты, металлические каркасы, стены и своды, трубные змеевики, гарнитура, топливное оборудование, система топливо - воздухо- и пароснабжения, лестницы и площадки для обслуживания и ремонта, дымоходы и дымовые трубы, пароперегреватели и рекуператоры.

Несмотря на большое многообразие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для них являются: каркас, трубчатый змеевик, гарнитура печей, огнеупорная футеровка, оборудование для сжигания топлива (горелки), дымоход, дымовая труба. Конструктивные элементы являются типовыми для всех печей (рисунок 2.73)

1 – металлический каркас; 2 – огнеупорная футеровка; 3 – форсуночная амбразура; 4 – предфорсуночный тамбур; 5 – гляделка; 6, 9, 17 – трубы подового экрана, конвекционной камеры и потолочного экрана; 7 – лежка труб подового экрана; 8 – решетка труб конвекционной камеры; 10, 11, 15 – ретурбендные камеры; 12 – металлическая обшивка стен; 13 – площадка; 14 – кровля; 16 – взрывное окно; 18 – подвески труб потолочного экрана; 19 – подвески для кирпичных блоков

Рисунок 2.73 – Конструкция трубчатой двухскатной печей

Каркас.

Каркас печи несет основную нагрузку от веса труб, двойников, трубных решеток и подвесок, кровли, подвесного свода и стен печи и других деталей.

Металлический каркас представляет собой пространственную раму, обрамляющую стены печи, поэтому конфигурация каркаса соответствует наружной форме печи. В зависимости от ширины трубчатой печи основой конструкции каркаса могут служить рама, ферма, прикрепляемая к колоннам, или целая ферма (рисунок 2.74), которые опорными поверхностями стоек устанавливаются на фундамент и взаимно связываются горизонтальными связями из балок или швеллеров. Ферм может быть разное количество.

а – из простых балок; б – со стойками из балок и фермой для свода; в – из ферм; 1 – рама; 2 – стойки; 3 – ферма; 4 – верхний пояс; 5 – нижний пояс

Рисунок 2.74 – Схемы конструкций каркасов трубчатых печей

Крепление колонн к фундаменту в двух первых случаях выполняется как защемление, целые фермы закрепляют на неподвижных шарнирах, при этом считается, что температурные перемещения поглощаются вследствие упругой деформации рамы или фермы. На рисунках 2.68, 2.75, 2.76 показаны каркасы двухскатной и вертикальной печи.

Рисунок 2.75 – Двухскатная печь

Опорные стойки каждой фермы или рамы при помощи шарнирных узлов и плит крепятся к фундаменту анкерными болтами. Узлы рам крупных печей с большими пролетами ферм имеют шарнирные соединения для компенсации линейного удлинения балок, возникающего при нагреве. В малых печах шарнирные узлы рам отсутствуют, а удлинения балок компенсируются их упругой деформацией.

а)

б)

Рисунок 2.76 – Каркас двускатной печи

Фермы каркаса соединены между собой горизонтальными балками и прогонами для кровли. По нижнему поясу балок закреплены трубные подвески для продуктовых змеевиков, подвески и кронштейны для обмуровочных кирпичей (см. рисунок 2.73).

Стены.

Стены, как и вся обмуровка, предназначены для герметизации топки и камер трубчатой печи, а также образования поверхности для размещения экранов радиантных труб и отражения лучистой энергии. Стены должны быть прочными в условиях высоких температур, герметичными и обладающими незначительной теплопроводностью.

В печах старых конструкций стены трехслойные: внутренний слой, подверженный действию огня и раскаленных дымовых газов, выложен из огнеупорного кирпича, средний – из изоляционного кирпича или плит, наружный – из обыкновенного кирпича повышенной прочности. Хотя толщина этих стен значительна (до 0,7 м), особой долговечностью они не отличаются: сравнительно быстро расслаиваются и разрушаются.

Более просты по конструкции и гораздо надежнее в эксплуатации стены, выложенные только из огнеупорного кирпича на растворе, составленном из огнеупорной глины и шамотного порошка. Для герметизации стены снаружи штукатурят или обшивают металлическими листами.

В зависимости от теплонапряженности топочной камеры огнеупорную кладку выполняют из шамотного кирпича марок А, Б и В, который имеет следующую огнеупорность: кирпич марки А – не ниже 1730 °С, марки Б – 1670 °С, марки В – 1580 °С. Исходя из того, что почти все старые печи работают в форсированных режимах, предпочтительно применение кирпича марки А.

Кирпич марок Б и В в жестких условиях эксплуатации с течением времени оплавляется, в результате толщина стен уменьшается, а под печи покрывается твердыми наростами оплавившегося шамота. В дальнейшем, при ремонтах, эти наросты удаляют с большими трудностями. Особенно недопустимо оплавление стен при наличии подовых трубных экранов.

Стены современных печей имеют блочную конструкцию (рисунок 2.77) и собираются из огнеупорного кирпича разнообразной формы. Например, обмуровку двухскатных печей выполняют из блоков более 80 фасонов и размеров. Геометрическая форма огнеупорных блоков позволяет собирать их на балках и стержнях, прикрепленных к каркасу печи. Сопряженные поверхности соседних блоков снабжены выступами и соответствующими им впадинами, которые образуют замки-лабиринты. Грани блоков, обращенные внутрь печи, гладкие и обеспечивают образование внутренней гладкой поверхности стены печи. Такая обмуровка производится без растворов и имеет большие эксплуатационные преимущества перед монолитной футеровкой, опирающейся на самостоятельный фундамент.

1 – элемент блочной футеровки (блочный кирпич); 2 – несущие горизонтальные шнеллеры; 3 – кронштейны для блоков

Рисунок 2.77 – Блочная конструкция стен трубчатых печей

Благодаря отсутствию раствора каждый блок-кирпич легко воспринимает тепловые деформации и компенсирует их в пределах зазоров в замках. Этому же способствует разгруженность кладки от собственного веса. Нагрузку от кладки почти целиком воспринимает металлический каркас печи.

Замки-лабиринты в соединениях кирпичей обеспечивают надежную герметизацию кладки, что очень важно для снижения тепловых потерь через стены и уменьшения количества подсасываемого в топку воздуха. Объем блочной кладки невелик вследствие малой толщины стен (до 250 мм). Вертикальные стены печей беспламенного горения с излучающими стенами топок полностью или на отдельных участках составлены из керамических панелей. Панели могут чередоваться с кладкой из простых блоков. Керамические панели представляют собой конструктивный элемент горелок, прикрепляемых к каркасу печи. Уплотнения между отдельными горелками, а также между горелками и кладкой осуществляются асбестовой прокладкой или асбестовым шнуром.

В технике кладки печей следует отметить тенденцию к применению в качестве материала для обмуровки жаростойкого бетона. Железобетонные стены печи отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. Однако жаропрочность таких стен и их способность переносить резкие колебания температур пока еще полностью не изучены. В эксплуатации находятся печи из крупноблочного жаростойкого бетона, стены которых являются несущими. Это исключает необходимость в металлическом каркасе.

В наиболее тяжелых температурных условиях работают перевальные стены, поэтому конструктивно они должны быть более прочными и долговечными. Их толщина обычно больше толщины контурных стен.

Благодаря отсутствию раствора каждый блок-кирпич легко воспринимает тепловые деформации и компенсирует их в пределах зазоров в замках. Этому же способствует разгруженность кладки от собственного веса. Нагрузку от кладки почти целиком воспринимает металлический каркас печи.

Замки-лабиринты в соединениях кирпичей обеспечивают надежную герметизацию кладки, что очень важно для снижения тепловых потерь через стены и уменьшения количества подсасываемого в топку воздуха. Объем блочной кладки невелик вследствие малой толщины стен (до 250 мм). Вертикальные стены печей беспламенного горения с излучающими стенами топок полностью или на отдельных участках составлены из керамических панелей. Панели могут чередоваться с кладкой из простых блоков. Керамические панели представляют собой конструктивный элемент горелок, прикрепляемых к каркасу печи. Уплотнения между отдельными горелками, а также между горелками и кладкой осуществляются асбестовой прокладкой или асбестовым шнуром.

Основание печи выкладывается из трех слоев: нижний слой из простого кирпича стелится на бетонную постель плашмя, без раствора; второй слой – из простого кирпича на цементно-глиняном растворе; третий слой (самый верхний) – из огнеупорного кирпича, положенного на ребро, с шамотно-глиняным раствором.

Футеровка печей (рисунок 2.78) – это конструкция из огнеупорных, кислотоупорных, теплоизоляционных и облицовочных материалов и изделий, ограждающая рабочую камеру, в которой протекают печные процессы, от взаимодействия с окружающей средой.

Рисунок 2.78 – Футеровка печи

Во многих печах футеровку выполняют из фасонных шамотных кирпичей с огнеупорностью: 1730 °С – класс А; 1670 °С – класс Б; 1580 °С – класс В.

Футеровка предохраняет металлоконструкции печи, а также обслуживающий ее персонал от воздействия высоких температур и печной среды. Она обеспечивает необходимую газоплотность в рабочей камере печей, т.е. полную герметизацию при работе под высоким давлением, либо достаточную газоплотность при давлениях, близких к атмосферному.

Футеровка один из основных конструктивных элементов печей, который дает возможность осуществления высокотемпературных термотехнологических и теплотехнических процессов в печной среде при наличии механических нагрузок с сохранением в течение длительного времени геометрической формы рабочей камеры, механической и строительной прочности.

Большое разнообразие огнеупорных кирпичей (до 80 типоразмеров) очень усложняет сборку обмуровки. Поэтому в современных печах все чаще применяют блочные обмуровки из жаростойкого бетона и железобетона.

Для печей с металлическим каркасом применяют блоки массой 500 кг и более, монтируемые с использованием кранов, и мелкие блоки массой 50 кг, которые укладывают вручную.

В мировой практике строительства трубчатых печей четко наметилась тенденция перехода от тяжелой кирпичной огнеупорной обмуровки к облегченным жароупорным и теплоизоляционным блокам.

Конструктивно блок комбинируется из сборных теплоизоляционных плит, защищаемых с огневой стороны слоем жаростойкого бетона. Значительное уменьшение массы обмуровки способствует распространению новых конструкций печей с облегченным каркасом.

Трубные змеевики.

Трубчатый змеевик является наиболее ответственной частью печи. Его собирают из дорогостоящих горячекатаных бесшовных печных труб

Печные трубы работают в трудных условиях; они подвержены двустороннему воздействию высоких температур: изнутри – от нагреваемого сырья и снаружи – от дымовых газов и излучающих поверхностей.

Причины износа труб различны и зависят от гидравлической и теплотехнической характеристик режима эксплуатации и технологических особенностей процесса, учитывающих качество сырья. Величина износа при этом зависит от качества изготовления и металла труб. Внутренние поверхности труб подвержены коррозионному и эрозионному износам. Наибольшая коррозия наблюдается при переработке сернистых нефтей, а также нефтей, содержащих хлористые соли. Эрозионный износ обусловлен содержанием в нагреваемом сырье механических включений и большими скоростями движения среды по трубам. Особенно интенсивно изнашиваются концы труб.

В процессе эксплуатации наружные поверхности труб подвергаются износу из-за коррозии дымовыми газами, окалинообразования и прогаров.

Коррозии дымовыми газами подвержены главным образом поверхности труб первых рядов змеевика конвекционных камер, если температура сырья на входе в печь ниже 50 °С, то есть ниже наиболее вероятной температуры точки росы. При этом дымовые газы, которые непосредственно соприкасаются с поверхностями труб, охлаждаются, водяной пар в них конденсируется и, поглощая из газов сернистый ангидрид, образует агрессивную сернистую кислоту.

Окалинообразование является следствием окисления металла труб, начинающегося с их наружных поверхностей.

Под прогарами печных труб принято понимать разрывы их на некоторых участках. Всякому прогару предшествует образование на трубе отдулин – местных увеличений диаметра вследствие ползучести металла при высоких температурах и давлениях внутри трубы.

В настоящее время применяют печные трубы диаметром 60–152 мм, длиной до 18 м, толщиной стенки до 15 мм.

Применяют бесшовные катаные трубы из углеродистой стали марок 10 и 20 (при температуре до 450 °С) и из легированных сталей 15Х5М и 15Х5ВФ (при температуре до 550 °С). При более высоких температурах нагрева сырья используют трубы из жаропрочных сталей. Трубы из углеродистой стали можно применять только в неагрессивных средах.

Трубы могут соединяться в змеевики двумя способами:

  1. ретурбендами – соединение производится посредством развальцовки концов труб в гнездах;

  2. калачами или двойниками – соединение производится посредством сварки (рисунок 2.79).

Змеевик печи может иметь и комбинированное исполнение: в конвекционной камере или на начальном ее участке – сварной, а на всех остальных участках, испытывающих большую теплонапряженность – на ретурбендах.

Когда по условиям эксплуатации нет необходимости в систематическом вскрытии торцов труб (для чистки или ревизии), предпочтение следует отдавать сварному змеевику как наиболее простому, компактному, дешевому и надежному в работе.

Рисунок 2.79 – Печной двойник

Ретурбенды представляют собой стальные литые или кованые короба, соединяющие трубы в змеевик. Направление потока в них изменяется на прямо противоположное. Конструкция всех ретурбендов такова, что в случае необходимости может быть открыт доступ к внутренней поверхности печных труб.

В последнее время появились печи без ретурбендов и peтурбендных камер. Цельносварной трубный змеевик в таких печах размещается внутри камер и удерживается по концам, как и в промежутках, подвесками вместо трубных решеток.

Трубные змеевики по экранам радиантных камер размещаются в один или в два ряда (рисунок 2.80). При размещении в два ряда трубы одного ряда располагают в створе труб другого ряда, то есть в шахматном порядке. Шаг между трубами обычно составляет 1,7–2 наружных диаметра печной трубы.

Рисунок 2.80 – Различные конструкции трубных змеевиков

Гарнитура печей.

К гарнитуре печей относятся детали, предназначенные для удержания труб от провисания в промежутках между трубными решетками, для сборки блоков футеровки стен и подвесных сводов, а также гляделки и предохранительные окна.

Трубные решетки применяют для удержания труб конвекционных камер (рисунок 2.81). Их крепят к специально выполненному для этой цели участку фундамента печи.

Рисунок 2.81 – Трубные решетки

Решетки конвекционных труб однокамерных печей можно с одной стороны крепить к металлоконструкциям, а с противоположной стороны заделывать в кладку перевальных стен. В местах заделки оставляют достаточные зазоры, чтобы при тепловых деформациях решетки не разрушали кладку.

Для конвекционных труб обычно достаточно надежны решетки из чугуна марки СЧ21-40, и лишь для нескольких верхних рядов, где температура среды высока, целесообразно применять решетки из жароупорной стали или ее заменителей.

Для высоких конвекционных камер решетки составляют из нескольких частей, соединенных болтами из нержавеющей стали. Нижние участки отверстий решеток снабжены приливами, увеличивающими площади опирания труб.

Подвески (рисунок 2.82).

Рисунок 2.82 – Подвески

Подвески используются для крепления труб потолочного экрана. Их прикрепляют к элементам каркаса.

Трубные подвески могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подвески прочнее, но для смены их в случае прогара требуется демонтаж печных труб.

Учитывая их высокую температуру в радиантной камере, подвески и кронштейны изготовляют из высоколегированных жаропрочных сталей. Для литых изделий, например, применяют сталь ЭИ316 (ЭИ319), обладающую жаростойкостью при температурах до 1000 °С в атмосфере сернистых топочных газов. Применяют также хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевокремнистые стали.

По сравнению с печными трубами подвески находятся в более тяжелых рабочих условиях, так как они не охлаждаются потоками нефтепродуктов и нагреваются иногда до 1100 °С.В топочных газах часто содержатся большие количества сернистого газа, водяных паров, оксида углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих коррозию металла подвесок.

Так, ударная вязкость стали 20Х23Н13, из которой сделаны подвески, эксплуатировавшиеся в печах АВТ, в течение полугода снизилось более чем втрое. Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляют следующие основные требования:

  • подвески не должны иметь раковин, короблений, острых углов и резких переходов от одного сечения к другому;

  • отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательно зачищаться от литейного шлака и быть скруглены.

Кронштейны (рисунок 2.83).

Кронштейны используют для крепления труб бокового экрана. Кронштейны крепятся к элементам каркаса.

Рисунок 2.83 – Кронштейны

Гляделки (смотровые окна) (рисунок 2.84).

Гляделки, или смотровые окна, предназначены для наблюдения в процессе работы за состоянием печных труб и работой форсунок (размером и яркостью пламени).

Их изготовляют из чугуна марки СЧ 21–40 и крепят на болтах снаружи кладки к металлоконструкции печи. Для большей обзорности на участке установки гляделок в стенах печи выполняют отверстие, расширяющееся внутрь печи.

Рисунок 2.84 – Гляделки (смотровые окна)

Предохранительные (взрывные) окна (рисунок 2.85).

Предохранительные окна отличаются от гляделок большими размерами. Они предназначены для ослабления силы хлопка (взрыва) в топке печи в случае нарушения нормального режима, при ремонтах ими пользуются как лазами, через которые обслуживающий персонал проникает внутрь печи.

Рисунок 2.85 – Предохранительные окна

Крышки гляделок и предохранительных окон в рабочем состоянии должны плотно прилегать к корпусу под действием собственного веса. Для этого поверхности их сопряжения наклонены к вертикали. Крышки предохранительных окон изнутри покрывают изоляцией для предохранения от больших деформаций и потерь тепла.

Борова – это футерованные каналы для транспортирования отходящей из печей газовой печной среды до выбросных труб. Конструкции боровов типизированы, и они выбираются в зависимости от количества газовой печной среды, ее температуры и химического состава. При температуре отходящих газов до 500 °С борова футеруются глиняным кирпичом марки 75, а при более высоких температурах – шамотным кирпичом класса В или Б на шамотном растворе с несущей конструкцией из глиняного кирпича.

В них предусматривают люки-лазы для осмотра и чистки при ремонтах. Все каналы дымоходов снабжают системой паротушения.

Для регулирования тяги на дымоходах или в самом низу дымовой трубы устанавливают шиберы.

Шиберы – плоские заслонки, частично прикрывающие сечение тракта, по которому проходят дымовые газы, предназначенные для достаточно плотного отключения печей от тяговой установки, а также для достижения легкого и чувствительного регулирования количества газовой печной среды, выходящей из печи, и их давления.

При пожаре шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу.

Шибер ставится при выходе отходящих газов из камеры печи и представляет собой чугунную, керамическую заслонку, опущенную в боров и подвешенную на тросе, перекинутом через блок с противовесом или непосредственно на барабан ручной или электрической лебедки.

Шибера в боровах для зоны с температурой дымовых газов до 600 °С выполняются из чугуна. Для зоны с температурой выше 600 °С шибера для предотвращения коробления выполняются водоохлаждаемыми или керамическими.

Дымовые трубы и газоходы.

Дымовая труба (рисунок 2.86) – это устройство, предназначенное для:

  • создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерах печей;

  • привода газовой печной среды в движение и последующего отвода в окружающую атмосферу.

Рисунок 2.86 – Дымовая труба

Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей.

Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением, работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых нагрузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.

Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент, цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов, антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лестницу, молниезащиту, светофорные площадки.

Диаметр дымовой трубы должен быть таким, чтобы скорость движения газов в ней не превышала допустимого значения (4–6 м/с). Требуемая тяга в газовом тракте печи обусловлена разностью плотностей атмосферного воздуха и дымовых газов. Естественная тяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы, температуры дымовых газов и температуры атмосферного воздуха. Разрежение в топке печи, создаваемое дымовой трубой, обычно составляет 15–20 мм вод. ст.

Современные печные комплексы оснащаются следующими трубами:

  • кирпичными с максимальной высотой 150 м и допустимой температурой проходящей печной среды до 800 °С;

  • железобетонными трубами с максимальной высотой 200 м и допустимой температурой газовой среды до 200°С;

  • металлическими футерованными трубами с максимальной высотой 60 м и допустимой температурой газовой среды до 800 °С.

Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровки и тепловой изоляции не должны нагреваться более 500 °С. Проектирование кирпичных и железобетонных труб осуществляется ВНИПИТеплопроект.

Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего применяются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные из отдельных царг высотой до 150 м, установленных на специальных опорных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубы в случае выхода ее из строя.

Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых труб изготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формы в соответствии с нормалями имеют высоту 30,35 и 40 м при диаметре на выходе до 2000 мм и у основания – до 3200 мм. К фундаменту они крепятся фундаментными болтами (до 16 штук).

Условия эксплуатации дымовых труб определяются возможной коррозией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печных труб или воспламенения сажи – перегревами до высоких температур. В настоящее время повсеместно вводятся в эксплуатацию теплостойкие железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, накапливающейся на стенках труб, их периодически продувают острым паром.

studfiles.net

Конструктивные элементы печи

Есть несколько конструкций печей. Изменяя расположение отдельных элементов конструкции и геометрические размеры можно добиваться наиболее рационального использования тепла, которое выделяется при сжигании топлива.

Фундамент печи.

Этот элемент конструкции служит в качестве основания для печи. Он принимает на себя всю массу печи, а также дымоходов. От правильности постройки фундамента и его надёжности зависят длительность и безопасность работы всего оборудования печи. В результате просадки фундамента будут возникать трещины не только в стенках печи, но и в дымоходной системе. Через трещины в печи в помещение могут проникнуть вредные продукты горения, а также искры. И даже огонь.

Правильно обустроенный фундамент должен взять на себя лишь весь печи, а не части конструкции дома, которая примыкает к печи. Следовательно, если необходимо располагать фундамент печи довольно близко к фундаменту дома, то их ни в коем случае нельзя объединять. Между этими фундаментами должен, наоборот, быть обустроен промежуток шириной, хотя бы, 3-5 см. Этот промежуток между фундаментами надо заполнять песком либо выполнить двухслойную гидроизоляцию.

Фундамент должен быть на 12-15 см шире, чем стенка самой печи. Глубина фундамента зависит от качества грунта. Фундамент может быть выполнен из обожжённого кирпича, бутового камня на цементном растворе либо бетона.

Перед укладыванием фундамента котлован, который был вырыт для фундамента, надо выравнивать. Обязательно пользуйтесь строительным уровнем для этого. После выравнивания, котлован засыпается слоем щебня либо кирпичным боем и тщательно утрамбовывается. Этот слой будет служить своеобразной подушкой (подошвой) фундамента. Далее надо подошву подливать жидким раствором цемента и печка.

Если фундамент составляется из кирпичных блоков либо бутового камня, то кладку надо вести правильными рядами. При этом не забывайте выполнять перевязку швов. Наружные швы укладывают на раствор под лопатку. Внутреннюю часть швов выполняют забутовкой. На верхней площадке фундамента должен быть обустроен слой цементного раствора, который выравнивается правилом с применением строительного уровня.

Кладка фундамента должна быть закончена ниже уровня основания пола примерно на 14-15 см. Затем надо выполнять гидроизоляцию в пару слоев рубероида либо толя. Зольниковая камера и шанцы. Шанцы — это несколько рядов кирпича, которые поднимают печку надо фундаментом. Они выполняются, как правило, в 2-3 ряда кирпичей. Шанцы позволяют нижней части печи также стать теплоотдающим элементом.

Поддувало, или зольниковая камера, выполняет две функции. Первая — подвод воздуха в топку. Эта функция жизненно важна для поддержки нормального горения. Второй функцией зольника (как следует из названия) является забор золы. Зола в процессе горения просто-напросто проваливается через колосниковую решётку, которая смонтирована между поддувалом и топливной камерой сгорания (топкой). Колосник — это решётка, которая выполняется из чугунных либо стальных полос, имеющих между собой промежутки.

В процессе горения дверца поддувала должна быть хотя бы частично приоткрытой. После того, как процессы горения в топке завершились, зольник надо закрыть. Это делается для того, чтобы избежать чрезмерно быстрых утечек тепла из печки в помещение. Ведь печь с толстыми стенками как раз для того и сооружается, чтобы после одного цикла горения как можно дольше отдавать тепло помещению. Такой подход позволяет тратить меньше времени и сил на поддержание в доме комфортного температурного режима. Также закрытый зольник будет предотвращать утечки тёплого воздуха из помещения наружу дома (через дымоход).

Устройство печи

Топливник печи.

Топливником является камера сгорания, которая находится внутри массива печи. В этой камере и сжигается топливо. Чтобы избежать попадания пламени и искр, топливник оснащают металлической дверью. Нижняя часть топки называется «под», верхняя же — «свод». В своде есть отверстие, которое служит для выхода дымовых газов. Это отверстие называется «хайло».

Размеры топливника должны быть такие, чтобы топлива, которое загружается в него, хватило для хорошего разогрева печи. При этом надо массой топлива ещё должно оставаться достаточно много пространства. В этом пространстве топливника над горящими кусками древесины будут дожигаться ещё не догоревшие, но уже улетучивающиеся частицы топлива. Для полного и эффективного сгорания топлива, в идеале, нужно сооружать топливник под конкретный вид топлива: древесину, уголь, торф...

Торфяные либо дровяные топливники должны быть достаточно большими, поскольку в таких видах топлива есть много летучих веществ. Крове того, такие виды топлива дают высокое пламя. В поде топливника надо обустроить скосы. Эти скосы будут служить скатами для колосника. Делают это для того, чтобы зола могла скатываться свободно в поддувало. Чтобы зола и угли на выпали из камеры горения, дверцу топки надо устанавливать примерно на один ряд кладки выше, чем уровень колосников.

Угольные топливники надо выложить огнеупорными кирпичами. Это значительно продлевает срок эксплуатации печи.

Дымообороты печи.

Дымовые каналы, или димообороты, рассчитываются на максимальное отбирание тепла. Эффективность работы всей печи в значительной степени зависима от конфигурации и размеров дымоходных каналов. Дымовые каналы могут быть опускными, подъёмными, вертикальными либо горизонтальными.

Если переход одного канала в смежный выполнен поверху, то такой канал называется перевалом. Переход же, который выполняется внизу — подвёрткой. Дымовые газы, которые проходят по каналам, отдают тепло стенкам этих каналов. Таким образом, печь нагревается. Чтобы дымовые газы отдавали чем больше тепла печи, как правило, длину печи увеличивают. Также можно прибегать к изменению направления дымовых каналов, либо образовать из дымовых каналов подобие змеевика.

В указанных особенностях и заключается правильное проектирование и конструирование печи. Неверно построенные дымовые каналы могут существенно снизить тягу в печи. Если же дымовые каналы недостаточной длины, то существенное количество тепла и средств, в прямом смысле, улетучивается в трубу.

Самые оптимальные размеры дымооборотов: 13 х 13, 26 х 13, 26 х 26 см. Все димообороты, независимо от сечения, должны соответствовать единым требованиям. Стенки дымоходных каналов должны отличаться ровностью и гладкостью. Они не должны быть оштукатурены, поскольку со временем штукатурка от воздействия высоких температур станет рыхлой, будет разрушаться, и засорять дымовые каналы. В дымовых каналах непременно надо обустраивать дверцы для их очистки. Следовательно, через эти дверцы сажа должна удаляться легко и просто.

Печи, в зависимости от направления и длины дымовых каналов, подразделяют на:

— смешанные;

— канальные;

— бесканальные;

— многооборотные;

— малооборотные.

В малооборотной системе дымообороты наделены одним подъёмом, а также одним либо несколькими спусками. Эти спуски соединяются между собой параллельно. В печах, которые наделены многооборотной системой, дымовые каналы являют собой чередующиеся последовательно горизонтальные и вертикальные участки.

Дымовые трубы печи.

Такие устройства предназначаются для того, чтобы создавать тягу. Эта тяга создаёт нормальные условия для устранения продуктов горения и газов, которые образованы в процессе сжигания топлива. Дымовые трубы выводят за пределы крыши дома, чтобы тяга была хорошей. Независимо от разных условий, оголовники дымовых труб выводятся всегда выше зоны дымового подпора.

Если укладывание дымовой трубы неплотное и в ней имеются щели, то может возникать подсасывание воздуха из атмосферы. Такие оплошности воздействуют на тягу в печи. При этом температура дымовых газов снижена. Это уменьшает гравитационный напор. Также возрастает тот объём газов, который необходим для увеличения тяги. Следовательно, все щели и неплотности надо непременно отыскать и устранить.

Главное условие создания нормальной тяги в дымоходе — это обеспечение наименьших гидравлических сопротивлений в дымоходе. Состояние внутренних поверхностей и форма поперечного сечения дымохода непосредственно влияют на уровень этих сопротивлений. Оптимальная форма дымового отверстия и дымоходных труб — круглая. Затем последовательно идут квадратная и прямоугольная формы.

Выбор формы дымохода обуславливается тем, что в прямых углах гази задерживаются специфически суженной частью дымохода. Кроме того, в этих углах весьма вероятно будет скапливаться сажа. Из-за этого для дымоходов используют керамические либо асбестоцементные круглые трубы требуемого диаметра. Однако круглые трубы достаточно трудно состыковывать с печным дымоходом. Из-за этого трубы зачастую выполняют из кирпича.

Однако не следует забывать, что наклонные дымоходы крайне негативно сказываются на тяге, поскольку в местах поворотов дополнительное сопротивление снижает скорость потока воздуха. Кроме того, в таких местах наиболее вероятно образование сажи. Если же не избегать поворотов, то такие повороты надо обустраивать максимально близко к вертикальному направлению. Также не надо строить дымовую трубу, имеющую большой диаметр. Ведь в такой трубе газы будут остывать гораздо быстрее.

Мнение специалистов таково, что поперечное сечение дымоходной трубы должно быть примерно в 1/10 либо 1/12 диаметра отверстия топки. Над крышей толщина стенки дымохода должна быть не меньше, чем толщина одного кирпича. Оголовник обеспечивает самую хорошую тягу, если он выполнен без выступов и завершающих карнизов.

Для поддержания хорошей тяги надо обустраивать хороший коньковый навес над оголовником дымовой трубы. Коньковый навес должен свободно обдуваться ветром снизу. Это обеспечивает хороший отсос дымовых газов из трубы. Для того чтобы обеспечить пожарную безопасность, на оголовнике надо смонтировать искроуловитель, который являет собой колпак с проволочной сеткой по бокам и глухой крышей. Сетка должна иметь ячейки, которые не больше 3-4 мм.

Инженерное оборудование дома

ingsvd.ru

Глава 4 Печное отопление / Отопление и водоснабжение загородного дома

  • Классификация бытовых печей
  • Проектирование печного отопления
  • Принцип работы печи
  • Конструктивные элементы печи
  • Фундамент
  • Шанцы и зольниковая камера
  • Топливник
  • Дымообороты
  • Дымовые трубы
  • Камины
  • Разновидности каминов
  • Устройство камина
  • Топка камина
  • Дымоход
  • Выбор топлива для камина
  • Газовые камины
  • Конечно, мы все привыкли к централизованному водяному отоплению. Но и в наш век развития техники многие владельцы загородных домов хотят иметь печное отопление и камины. При некоторых определенных условиях печное отопление в загородном доме и на даче является самым оптимальным вариантом.

    Во-первых, не во всех регионах имеется магистральный газ и не в каждом дачном поселке проведены линии электропередач. Во-вторых, в отличие от водогрейных котлов печи и камины обычно работают на древесном топливе – самом дешевом виде в европейской части России. В-третьих, печи и камины возводят из простых, доступных и дешевых строительных материалов.

    Прежде чем возводить отопительное сооружение, следует решить, что вы выбираете – печь или камин. Конечно, камин эффектнее смотрится, его эксплуатация требует меньше времени и физических усилий. Но это не все критерии, которыми стоит руководствоваться.

    Загородные дома, в которых люди живут в теплое время года, можно отапливать каминами и тонкостенными печами. Они быстро разогреваются, но так же быстро и остывают. Поэтому для обогрева большого загородного дома в течение года они не годятся. Для этого нужны толстостенные печи, у которых теплоотдача значительно выше. Они представляют собой довольно сложные устройства, рассчитанные не только на отопление дома, но и на приготовление пищи, нагрев воды и пр.

    Бытовые печи по своему назначению бывают:

    • отопительные;

    • отопительно-варочные;

    • варочные;

    • русские;

    • каменки для русской бани.

    Самым оптимальным вариантом для загородного дома является отопительная или отопительно-варочная печь. Для обогрева жилых помещений нужна печь с высоким КПД. Если печь правильно сложена и правильно эксплуатируется, то ее КПД составляет 80—85%. Это примерно столько же, сколько у электрообогревателей, и немного больше КПД водяных отопительных приборов. Так, КПД камина составляет только 20—35%.

    Рис. 71. Печь, имеющая закрытые поверхности, обращенные в отступки (пространство между печью и стеной): 1 – стена; 2 – теплоизоляционная перегородка; 3 – кладка печи

    Наружная поверхность отопительной печи не должна иметь температуру выше 60° С, а в отдельных ее точках – 80—90° С. Она должна нагреваться медленно и долго сохранять тепло. Все это возможно в том случае, когда толщина стенок печи составляет не меньше 1/2 кирпича.

    Важным моментом в работе печи является ее теплоотдача. В среднем при одной топке в сутки удельная теплоотдача печи должна равняться 290—350 Вт/м2, а при двух топках – 520—580 Вт/м2. В случае когда печь имеет закрытые поверхности, обращенные к стене дома, то теплоотдачу печи рассчитывают, применяя поправочный коэффициент, равный 0,75—1 (рис. 71). Необходимо учитывать, что в течение суток теплоотдача отопительной печи изменяется, а максимального значения достигает примерно через 1,5—2 ч после начала работы для тонкостенных печей и через 2,5—3 ч для толстостенных.

    Через 10 ч печь начнет охлаждаться, температура воздуха в комнате снизится, но станет ровной за счет тепла, отдаваемого нагретыми предметами. При использовании печей с толстыми стенками колебания температуры не так заметны, потому что чем толще стенки, тем дольше печь сохраняет тепло.

    В табл. 50 даны параметры теплоотдачи различных бытовых печей.

    Таблица 50

    Теплоотдача бытовых печей в зависимости от конструкции

    Отопительно-варочные печи не только обогревают помещение, также на них можно готовить пищу. Такого рода печи используются в двойном режиме:

    – в летнем, когда массив печи не прогревается, а горячие газы от варочной плиты поступают в дымовую трубу;

    – в зимнем, когда горячие газы поступают в дымоход печи и отдают свое тепло стенкам.

    Как правило, для обогрева всего дома одной печи бывает недостаточно, потому что она может обогреть не более трех смежных помещений (рис. 72).

    Рис. 72. Оптимальное размещение печи в трехкомнатной квартире

    Тем не менее при проектировании печного отопления следует стремиться минимизировать количество отопительных приборов путем рационального их размещения. Необходимо, чтобы соблюдалось правило, согласно которому теплоотдача выходящей в каждое помещение части нагретой печи полностью возмещала бы его тепловые потери (рис. 73).

    При проектировании печного отопления для кухни, жилых комнат и подсобных помещений печи необходимо соединить в так называемый тепловой узел. При этом дымоходы должны быть объединены в один кирпичный стояк. Такой вариант позволяет значительно снизить финансовые затраты на возведение печей.

    Рис. 73. Варианты размещения отопительных печей: а – в центре или с небольшим смещением от него; б – угловое; в – пристенное с наличием вентиляторов для создания тепловых потоков; 1 – печь; 2 – вентиляторы; 3 – потоки теплого воздуха

    Отопительные печи нужно устанавливать у внутренних стен, потому что возведение их у наружных стен создаст дополнительные проблемы и увеличит расходы на постройку дымовых труб. Печь должна стоять открыто и свободно обогревать помещение.

    Вне зависимости от конструкции принцип работы печи связан с преобразованием энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и последующей передачей тепла в помещение конвекционным способом.

    Печи классифицируют:

    • по толщине стенок;

    • по способу теплоотдачи;

    • по форме;

    • по направлению движения дымовых газов. Печи бывают одноэтажные и многоэтажные.

    По способу топки они подразделяются на печи периодического, т. е. с прерывистым циклом горения, и непрерывного действия. На рис. 74 дана схема отопительной печи.

    Принцип работы печи таков. Кислород, необходимый для горения топлива, поступает в топливник через поддувало, имеющее открытую или полуоткрытую дверцу и сообщающееся с помещением. Топливо сгорает в топочном пространстве, которое в нижней части через колосники сообщается с поддувалом, а в верхней – с системой дымооборотов, отводящих в атмосферу дымовые газы.

    Рис. 74. Принципиальная схема отопительной печи: 1 – шанцы; 2 – поддувало; 3 – поддувальная дверка; 4 – колосниковая решетка; 5 – топочная дверка; 6 – под; 7 – топочное пространство (топливник); 8 – хайло; 9 – свод топливника; 10 – тепловоздушная камера; 11 – наружная теплоотдающая поверхность; 12 – дымообороты; 13 – перекрыша; 14 – дымоход; 15 – дымовая задвижка; 16 – внутренние тепловоспринимающие поверхности

    При прохождении через систему газоходов или дымооборотов дымовые газы нагревают боковые и заднюю стенки печи, которые излучают большое количество тепла. В табл. 51 указана зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций.

    Таблица 51

    Зависимость коэффициента теплоустойчивости от материалов ограждающих конструкций

    Существует несколько конструкций печей, меняя геометрические размеры и расположение отдельных конструктивных элементов которых, можно добиться максимального использования тепловой энергии.

    Этот конструктивный элемент служит основанием для печи и принимает на себя вес печи и дымоходов. От того, насколько правильно построен фундамент, как высока его надежность, зависит безопасность эксплуатации печного оборудования. Результатом любых просадок станут трещины как в массиве печи, так и в дымовых трубах. С появлением трещин в помещение могут проникать дым и искры.

    Правильно возведенный фундамент должен брать на себя только вес печи, а не конструкций дома. Поэтому, если требуется поставить печной фундамент близко к фундаменту дома, их не объединяют, а устраивают между ними промежуток в 3—5 см. Промежуток заполняют песком или выполняют двухслойную гидроизоляцию.

    В поперечнике фундамент должен быть на 120—150 мм больше самой печи, а его глубина зависит от качества грунта. Фундамент можно строить из бутового камня, обожженного кирпича или бетона (рис. 75, 76).

    Для начала дно котлована под фундамент нужно выровнять (обязательно по уровню!). После этого насыпают слой щебня из кирпича или камня и хорошо утрамбовывают. Это будет подошва фундамента. Затем следует подошву пролить жидким цементным раствором.

    В случае если возводится кирпичный или каменный фундамент, кладку следует вести правильными рядами, выполняя перевязку швов. Наружные швы кладут на растворе под лопатку, а внутреннюю часть выполняют забутовкой. На верхней площадке фундамента должен быть слой цементного раствора, который следует выровнять правилом с уровнем.

    Рис. 75. Сплошные фундаменты для печей: а – фундамент из мелкого камня, гравия и кирпичной щебенки: 1 – пол; 2 – два ряда кирпичной кладки; 3, 6 – гидроизоляция; 4, 7 – выравнивающие слои из цементного раствора; 5 – наружный фундамент из шлакобетона; 8 – фундамент в грунте из кирпичного щебня и гравия; 9 – грунт; б – фундамент из бутового камня и кирпичной кладки: 1 – пол; 2 – кирпичная кладка; 3 – гидроизоляция; 4 – выравнивающий слой; 5 – фундамент; 6 – грунт

    Рис. 76. Столбчатый фундамент для печей: а – первый вариант: 1 – пол; 2 – выравнивающий слой; 3 – кладка; 4 – кирпичный щебень и гравий; 5 – гидроизоляция; 6 – грунт; б – второй вариант: 1 – пол; 2 – гидроизоляция; 3 – выравнивающий слой; 4 – железобетонные перемычки или плита; 5 – фундамент в грунте из бутового камня и щебня; 6 – грунт; 7 – столбики из кирпичной кладки

    Рис. 77. Устройство колосниковых решеток для различных видов топлива: а – правильная установка колосниковой решетки; б – неправильная установка колосниковой решетки; 1 – топливник; 2 – колосниковая решетка под дрова; 3 – колосник под уголь; 4 – колосник под торф; 5 – дверца топки; 6 – дверца поддувала; 7 – поддувало

    Кладка фундамента должна заканчиваться ниже уровня «чистого» пола на 140—150 мм. После этого выполняют гидроизоляцию двумя слоями рубероида, толя или аналогичного материала.

    Шанцы – это несколько рядов кирпичной кладки, поднимающих печь над фундаментом. Выполняются они обычно в 2—3 ряда кирпичной кладки, которые дают возможность низу печи стать теплоотдающим.

    Зольниковая камера, или поддувало, обладает двумя функциями. Первая заключается в подводе в топливник воздуха, необходимого для поддержания процесса горения. Помимо этого, в поддувало проваливается зола из топливника и накапливается в нем. Для того чтобы зола попадала в зольниковую камеру, между ней и топливником монтируется колосниковая решетка. Она представляет собой решетку в виде стальных или чугунных полос с промежутками между ними (рис. 77). Дверца поддувала во время горения топлива должна быть открыта частично или полностью. После окончания топки ее нужно закрыть во избежание утечки теплого воздуха из помещения.

    Топливник – это камера внутри массива печи, в которой сжигается топливо (рис. 78). Во избежание попадания в помещения искр и пламени топливник оснащен металлической дверкой. Нижняя часть топливника называется «под», а верхняя – «свод». В своде имеется отверстие для выхода дымовых газов, которое называется «хайло».

    Размеры топливника должны позволять загружать такое количество топлива, которого бы хватило для нормального разогрева печи. При этом над топливом должно оставаться свободное пространство для сгорания несгоревших в пламени частиц. В целях эффективного и полного сгорания топлива для каждого его вида имеется своя конструкция топливника.

    Дровяные или торфяные топливники должны быть довольно большого объема, потому что в этих видах топлива содержится много летучих веществ и при горении они дают высокое пламя. В поде топливника устраиваются скосы – скаты к колосникам. Это делается для того, чтобы зола свободно скатывалась в поддувало. Чтобы угли и зола не выпадали из топочной камеры, ее дверку устанавливают на один ряд кирпичной кладки выше колосников.

    Рис. 78. Топливники печи: а – для дров; б – для угля; 1 – топка; 2 – дверка топки; 3 – поддувало; 4 – дымоход; 5 – огнеупорная кладка; 6 – колосниковая решетка; 7 – под; 8 – свод; 9 – хайло

    Угольные топливники выкладывают огнеупорным кирпичом, что значительно продляет срок службы печи.

    Дымообороты, или дымовые каналы, рассчитаны на забор тепла. Эффективность работы печи во многом зависит от их размеров и расположения. Дымовые каналы бывают вертикальными, горизонтальными, подъемными и опускными (рис. 79).

    Рис. 79. Конструкции малооборотных и многооборотных систем дымовых каналов

    Если переход из одного канала в другой выполнен поверху, то его называют перевалом, а переход, выполненный внизу, – подверткой. Проходя по каналам, дымовые газы отдают свое тепло их стенкам, а те, в свою очередь, нагревают саму печь. Для того чтобы дымовые газы отдали как можно больше тепла, обычно увеличивают длину дымооборотов и меняют их направление.

    В этом и заключается правильное конструирование печи. Неправильно построенные дымовые каналы значительно уменьшают тягу в печи, а также большое количество тепла в прямом смысле улетает в трубу.

    Самыми оптимальными размерами для дымооборотов считаются 130 х 130, 260 х 130, 260 х 260 мм. Независимо от сечения все дымообороты должны отвечать единым требованиям. Их стенки должны быть гладкими и ровными, их нельзя штукатурить, т. к. со временем от воздействия высоких температур штукатурка станет разрушаться и засорять каналы. В дымовых каналах обязательно устраивают специальные дверцы-чистки для того, чтобы можно было удалить накопившуюся сажу.

    В зависимости от длины и направления дымовых каналов печи подразделяются на:

    • канальные;

    • бесканальные и смешанные;

    • малооборотные;

    • многооборотные.

    При малооборотной системе дымовые каналы имеют один подъем и один или несколько спусков, которые соединяются между собой параллельно. В печах с многооборотной системой дымообороты представляют собой последовательно чередующиеся вертикальные и горизонтальные участки.

    Данные устройства предназначены для создания тяги, которая создает условия для удаления газов, образующихся при сгорании топлива. Чтобы тяга была хорошей, дымовые трубы выводят за пределы крыши дома (рис. 80). Независимо от каких-либо условий оголовники дымовых труб всегда выводят выше зоны действия дымового подпора.

    Рис. 80. Надсадная дымовая труба: 1 – металлический колпак; 2 – оголовок трубы; 3 – шейка трубы; 4 – цементный раствор; 5 – выдра; 6 – кровля; 7 – обрешетка; 8 – стропила; 9 – стояк трубы; 10 – распушка (разделка); 11 – балка с перекрытием; 12 – изоляция; 13 – дымовая задвижка; 14 – шейка печи

    В случае если кладка дымовой трубы была выполнена неплотно, в ней остались щели, может возникать подсос воздуха из атмосферы. Такие подсосы оказывают неблагоприятное воздействие на тягу в печи. Снижается температура дымовых газов, что уменьшает гравитационный напор, а также возрастает объем газов, требующий увеличения тяги. Поэтому все неплотности обязательно нужно выявлять и устранять.

    Одним из главных условий сохранения нормальной тяги является обеспечение минимальных гидравлических сопротивлений в дымоходе. На уровень этих сопротивлений оказывают влияние форма поперечного сечения и состояние внутренних поверхностей. Оптимальной формой считается круглая, далее идет квадратная и потом – прямоугольная (рис. 81).

    Рис. 81. Формы поперечного сечения дымоходов: а – наиболее оптимальная форма дымохода; б – хорошая форма дымохода; в – допустимая форма дымохода; 1 – места отложения сажи

    Выбор формы обусловлен тем, что в прямых углах движение газов затруднено и в них часто откладывается сажа. В связи с этим для устройства дымоходов используют асбестоцементные или керамические трубы нужного диаметра. Но круглые трубы довольно трудно состыковать с дымоходом печи, поэтому дымовые трубы, как правило, делают из кирпича. Нужно не забывать, что следует избегать наклонных дымоходов, т. к. в местах поворотов возникает дополнительное сопротивление. Если же поворотов не избежать, то их необходимо выполнять по вертикали. Не стоит строить дымовую трубу большого диаметра, потому что в такой трубе газы будут остывать намного быстрее.

    Согласно мнению специалистов, поперечное сечение дымовой трубы должно равняться 1/10—1/12 размера топочного отверстия. Толщина стенки дымовой трубы над крышей должна быть не менее толщины одного кирпича. Самую хорошую тягу обеспечит оголовник, выполненный без завершающих карнизов и выступов. Хорошим подспорьем для усиления тяги станет коньковый навес над оголовником трубы. Его должен свободно обдувать ветер, чтобы дымовые газы интенсивно отсасывались. Для обеспечения пожарной безопасности на оголовнике монтируется искроуловитель, представляющий собой колпак с глухой крышей и проволочной сеткой по бокам. Сетка должна иметь ячейки не более 3 мм.

    Слово «камин» в переводе с латинского означает «очаг». В своем первозданном виде камин появился еще в эпоху неолита. Первые сооружения такого типа представляли собой каменную конструкцию, выложенную вокруг костра. На очаге готовили пищу и им же отапливали жилье. Дым уходил в отверстие в крыше. Спустя годы над очагом стали устанавливать конусообразные трубы. В средние века были широко распространены отопительные печи с открытыми очагами.

    КПД камина из-за открытой топки снижается до 15—20%. В этом камин сильно проигрывает любой печи. Он не аккумулирует тепло и обогревает воздух в помещении не за счет теплоотдачи, а за счет лучистой энергии открытого пламени. Камин будет обогревать жилище столько, сколько будет гореть пламя. При этом он обогревает ту часть комнаты, которая находится перед топочным отверстием. В топку камина поступает в 10 раз больше воздуха, чем нужно. Этот лишний воздух забирает огромную долю тепла и уносит через дымоход. Да и сам прямой дымоход не способствует накоплению тепла.

    Вообще, камины предназначены не для основного отопления загородного дома, а выбираются из эстетических соображений, а также являются символом благополучия и успеха. Нередко весь интерьер помещения строится вокруг камина.

    Но вместе с тем камин незаменим, если необходимо быстро прогреть помещение. Его часто устанавливают там, где нет других источников тепла.

    Иногда камин объединяют с печью, что является очень эффективным средством для обогрева помещения. Камин быстро нагревает комнату, а печь поддерживает в ней тепло.

    По способу размещения камины бывают (рис. 82):

    • встроенные;

    • пристенные;

    • угловые;

    • отдельно стоящие.

    Рис. 82. Варианты размещения каминов: а – встроенный в стену; б – пристенный; в – угловой; г – встроенный в перегородку; д – встроенный камин, выполняющий роль перегородки; е – отдельно стоящий камин

    Первая разновидность каминов имеет топочную часть и дымоход, встроенные в капитальную стену, поэтому они занимают мало места. Такие камины устанавливаются во время строительных работ, одновременно с кладкой стены.

    У пристенных каминов рабочая часть закрывается декоративной фальш-стенкой, которую строят отдельно. Такого рода камины возводятся в полностью отделанном помещении.

    Отдельно стоящий камин, как правило, располагается в центре комнаты, открыт со всех сторон. Он смотрится наиболее эффектно, но занимает слишком много места. Если вы не ограничены полезной площадью, т. е. имеете помещение довольно больших размеров, то стоит выбрать именно отдельно стоящий камин. Помимо прочего, он обладает большой теплоотдачей и равномерным распределением тепла по комнате. Такой камин нужно устанавливать на небольшом возвышении. Дымоход должен свешиваться с потолка непосредственно над топочной частью.

    По конструкции и теплоотдаче топочной части камины бывают:

    • открытого типа (с открытой топкой);

    • закрытого типа (с топкой, закрытой дверцами из огнеупорного стекла).

    Камины закрытого типа имеют более высокий КПД, чем камины открытого типа. Дверцы не дают холодному воздуху проникать в топку камина, но при этом позволяют любоваться огнем. Кроме этого, стеклянные дверцы существенно повышают безопасность эксплуатации камина.

    По способу излучения тепла камины бывают с одной, двумя и тремя излучающими поверхностями (рис. 83).

    Рис. 83. Разновидности каминов по виду излучения тепла: а – односторонняя поверхность излучения; б – двухсторонняя поверхность излучения; в – трехсторонняя поверхность излучения

    Самыми распространенными являются камины с односторонним излучением, т. к. они недорого стоят, просты в эксплуатации и, как ни странно, обладают большей теплоотдачей. Излучение энергии в них происходит за счет отражения тепла от задней и боковых поверхностей топливника.

    Камины с двумя излучающими поверхностями требуют большего притока воздуха, а также увеличения площади защищенной поверхности перед камином. При этом теплоотдача у них намного ниже.

    Камины с тремя излучающими поверхностями имеют больше недостатков. Единственным их положительным свойством является эффектный внешний вид.

    По способу подачи тепла существуют камины:

    • в которых эффект излучения усиливается за счет наклона задней и боковых стенок топливника, при этом наклонные стенки облицовывают зеркальными отражателями, изготовленными из нержавеющей стали;

    • в которых воздух нагревается за счет естественной циркуляции внутри двойных боковых и задней стенок топливного пространства.

    По назначению камины подразделяются на:

    • традиционные, предназначенные для быстрого нагрева помещения;

    • каминные печи (печи-камины), попеременно работающие то в режиме печи, то в режиме камина;

    • камины, на которых можно готовить пищу (с устройством для барбекю и гриля);

    • водогрейные.

    Водогрейные камины имеют в задней стенке топочной камеры трубы с водой. Такого рода камин можно подключать к системе водяного отопления загородного дома. При этом топка с трех сторон изолирована специальным материалом, защищающим от потерь тепла.

    По внешнему виду камины не классифицируют. Многообразие их видов обусловлено оригинальностью порталов, которые могут быть изготовлены из любого материала. Чаще всего для облицовки портала используют природные материалы: песчаник, известняк, мрамор или каменное литье под природный камень.

    Основными конструктивными элементами камина являются:

    • фундамент (если в нем есть необходимость);

    • корпус;

    • топливник;

    • дымосборник;

    • дымоход.

    Камины весом более 700 кг строят на отдельном фундаменте, аналогично печи. Простейшая конструкция камина имеет в своем составе следующие элементы (рис. 84):

    – портал, представляющий собой внешнее декоративное обрамление топки;

    – дымовой карниз, представляющий собой выступ, расположенный над топочным отверстием;

    – каминный стол, изготовленный из огнеупорного материала. Это основание, изолирующее топочную часть камина от сгораемых конструкций здания;

    – жаростойкий под, находящийся в нижней части топливника;

    – топливник (топка) – камера, в которой горит топливо;

    – колосниковая решетка, изготовленная из металла и предназначенная для поддержания топлива и распределения поступающего снизу воздуха (не всегда имеется в камине);

    Рис. 84. Элементы конструкции камина: 1 – портал; 2 – дымовой карниз; 3 – каминный стол; 4 – жаростойкий под; 5 – топливник; 6 – колосник; 7 – зольник; 8 – задняя каминная плита; 9 – дымосборник; 10 – дымовой зуб; 11 – дымоход

    – зольниковая камера, которая представляет собой металлический ящик для сбора золы и несгоревших частиц топлива;

    – задняя каменная плита из огнеупорного материала;

    – воронковидный дымосборник (хайло);

    – дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, предотвращающий попадание дыма в отапливаемое помещение, а также проникновение сажи и холодного наружного воздуха из дымохода в каминную топку;

    – дымоход – дымовой канал.

    Топка обычного камина имеет специальную конструкцию, т. е. задняя и боковые стенки топливника выполнены с небольшим уклоном внутрь. Это позволяет увеличить тягу и теплоотдачу камина за счет более полного отражения лучистой энергии. Топка делается квадратной, прямоугольной и полукруглой формы.

    В настоящее время каминные топки изготавливают из чугуна, стального листа, специального бетона или огнеупорного кирпича. Металлические топки – это готовые изделия, которые легко монтировать. Кроме этого, уровень теплоотдачи у них значительно выше, чем у кирпичных топок. Габаритные размеры металлических и бетонных каминных топок рассчитывают, исходя из размеров отапливаемого помещения.

    При определении размеров кирпичной топки следует учитывать размеры кирпича, т. е. ширина кирпичной топки должна быть кратна длине кирпича (плюс ширина кладочных швов), а высота – кратна рядам кирпичной кладки (плюс ширина швов). Толщина боковых стенок должна составлять не менее 20 см, задней стенки – не менее 10 см. После кладки внутренние поверхности топки можно футеровать, т. е. облицевать съемными огнеупорными металлическими, стальными или бронзовыми пластинами. Зазор между футеровкой и кирпичной кладкой можно заполнить щебнем из кирпича и известковым раствором.

    В табл. 52 даны размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения.

    Таблица 52

    Размеры камина в зависимости от площади отапливаемого помещения

    В табл. 53 даны размеры закрытых и полуоткрытых каминов.

    Таблица 53

    Размеры закрытых и полуоткрытых каминов при высоте дымовой трубы 10 м

    Каминный дымоход – это прямой, без сужения по направлению к дымовой трубе, канал. По этому каналу дымовые газы выбрасываются в атмосферу. Дымооборотов в камине нет.

    По принципу привязки к конструкциям здания каминные дымоходы бывают:

    • коренные, требующие возведения самостоятельного фундамента;

    • насадные, опирающиеся на камин;

    • стенные, встроенные в несущие стены или внутренние перегородки здания;

    • подвесные к несущим конструкциям крыши, потолочным перекрытиям или стенам.

    Самыми распространенными являются коренные дымоходы. Их выполняют по месту установки камина. Кирпичный дымоход выполняется в 1/2 или в 1 кирпич на отдельном фундаменте в виде стояка.

    Самыми экономичными считаются стенные дымоходы. Для них не нужно строить фундамент, их выкладывают в ходе строительных работ. В этом случае появляется небольшое неудобство: на этапе проектирования загородного дома нужно точно решить, какой будет конструкция камина, его размеры, местоположение и пр. Встроенные дымоходы, как правило, устанавливают во внутренних капитальных стенах дома. В наружных стенах располагать их можно только в крайнем случае, потому что дымовые газы будут сильно охлаждаться и на стенках дымохода появится конденсат.

    На входе в дымоход выполняется хайло, или дымосборник, который бывает несущим и облегченным. На задней стороне хайла выкладывается дымовой зуб (гусек), представляющий собой газовый порог, не дающий дыму попадать в помещение, а также предотвращающий проникновение холодного воздуха и сажи в каминную топку. Ширина гуська должна соответствовать проходному сечению дымохода. В чердачном помещении дымоход переходит в дымовую трубу, которая напоминает дымовые трубы печей. Разделку трубы в потолочном перекрытии и ее вывод на крышу устраивают с соблюдением тех же правил, что и при кладке печей.

    Главное, для чего предназначен дымоход, – это создание хорошей тяги. Для традиционных каминов это важно еще и потому, что топка у них открытого типа. Чтобы дымовые газы и сажа не попадали через топку в помещение, нужен дымоход с мощной тягой.

    Для лучшего вывода дымовых газов наружу внутренние стенки дымовых каналов должны быть гладкими и ровными, а также герметичными. Для этого нужно выбирать круглое сечение дымохода, т. к. при квадратных и прямоугольных формах возникают завихрения воздушных потоков в прямых углах. Помимо этого, в дымоходе лучше не устраивать наклонных участков. На них будет скапливаться сажа и мешать выходу дымовых газов.

    Для предотвращения образования конденсата на стенках дымохода нужно снаружи утеплить дымоход и дымовую трубу.

    Обычно для топки каминов используют дрова. Некоторые модели могут работать на каменном угле или торфе. Камины в выборе топлива более привередливы, чем печи: топить камин нужно только тем топливом, на которое он рассчитан.

    Большинство моделей каминов работают на дровах из лиственных пород. Следует знать, что дуб или бук при сгорании отдают больше тепла, чем древесина мягких пород, которая быстро сгорает, образуя множество искр. Древесина хвойных пород имеет в своем составе много смолы, поэтому при сгорании коптит, искрит и выбрасывает в воздух отапливаемого помещения вредные вещества, а также образует много сажи. Прекрасно горят березовые дрова. Но при их сгорании также образуется много сажи. Дрова из осины и ольхи способствуют сгоранию сажи. Поэтому самым оптимальным вариантом для топки камина станет смесь березовых, осиновых или ольховых дров.

    Помимо дров, для топки камина можно использовать старые газеты. Их нужно выкладывать 10-сантиметровым слоем поверх тлеющих углей. Горение бумаги должно быть медленным и происходить в центре стопки.

    Если в том регионе, где стоит ваш загородный дом, имеется газовая магистраль, то можно установить в доме камин, оборудованный газовой горелкой. Топливом для такого камина будет служить природный газ или сжиженный пропан-бутан. При выборе газового камина нужно обратить внимание, на какое газовое топливо он рассчитан. К примеру, камин, работающий на природном газе, не будет работать на пропан-бутане и наоборот.

    Многие модели газовых каминов имеют автоматическую систему управления, отвечающую за безопасность работы горелки. При нарушении условий горения система отключает подачу газа. Некоторые модели укомплектованы блоком дистанционного управления. Интенсивность горения можно отрегулировать и вручную.

    Менее дорогостоящим проектом станет установка автономной газовой горелки в уже имеющийся дровяной камин. Перед монтажом горелки нужно тщательно очистить внутренние поверхности дымохода и каминного топливника от золы. Но горелку должен устанавливать специалист.

    В табл. 54 дано описание некоторых импортных моделей газовых каминов.

    Таблица 54

    Газовые камины «Appalachian Stove & Fabricators».  (США)

    www.razlib.ru

    Конструктивные элементы печей

    Конструктивные элементы трубчатых печей отличаются большим разнообразием типов и размеров. Они постоянно совершенствуются в связи с освоением печей новых конструкций. Общими для всех печей конструктивными элементами являются: фундаменты, металлические каркасы, стены и своды, трубные змеевики, гарнитура, топливное оборудование, система топливо - воздухо- и пароснабжения, лестницы и площадки для обслуживания и ремонта, дымоходы и дымовые трубы, пароперегреватели и рекуператоры.

    Несмотря на большое многообразие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для них являются: каркас, трубчатый змеевик, гарнитура печей, огнеупорная футеровка, оборудование для сжигания топлива (горелки), дымоход, дымовая труба. Конструктивные элементы являются типовыми для всех печей (рисунок 2.73)

    1 – металлический каркас; 2 – огнеупорная футеровка; 3 – форсуночная амбразура; 4 – предфорсуночный тамбур; 5 – гляделка; 6, 9, 17 – трубы подового экрана, конвекционной камеры и потолочного экрана; 7 – лежка труб подового экрана; 8 – решетка труб конвекционной камеры; 10, 11, 15 – ретурбендные камеры; 12 – металлическая обшивка стен; 13 – площадка; 14 – кровля; 16 – взрывное окно; 18 – подвески труб потолочного экрана;

    19 – подвески для кирпичных блоков

    Рисунок 2.73 – Конструкция трубчатой двухскатной печей

    Каркас.

    Каркас печи несет основную нагрузку от веса труб, двойников, трубных решеток и подвесок, кровли, подвесного свода и стен печи и других деталей.

    Металлический каркас представляет собой пространственную раму, обрамляющую стены печи, поэтому конфигурация каркаса соответствует наружной форме печи. В зависимости от ширины трубчатой печи основой конструкции каркаса могут служить рама, ферма, прикрепляемая к колоннам, или целая ферма (рисунок 2.74), которые опорными поверхностями стоек устанавливаются на фундамент и взаимно связываются горизонтальными связями из балок или швеллеров. Ферм может быть разное количество.

    а – из простых балок; б – со стойками из балок и фермой для свода; в – из ферм; 1 – рама; 2 – стойки; 3 – ферма; 4 – верхний пояс; 5 – нижний пояс

    Рисунок 2.74 – Схемы конструкций каркасов трубчатых печей

    Крепление колонн к фундаменту в двух первых случаях выполняется как защемление, целые фермы закрепляют на неподвижных шарнирах, при этом считается, что температурные перемещения поглощаются вследствие упругой деформации рамы или фермы.На рисунках 2.68, 2.75, 2.76 показаны каркасы двухскатной и вертикальной печи.

    Рисунок 2.75 – Двухскатная печь

    Опорные стойки каждой фермы или рамы при помощи шарнирных узлов и плит крепятся к фундаменту анкерными болтами. Узлы рам крупных печей с большими пролетами ферм имеют шарнирные соединения для компенсации линейного удлинения балок, возникающего при нагреве. В малых печах шарнирные узлы рам отсутствуют, а удлинения балок компенсируются их упругой деформацией.

    а) б)
    Рисунок 2.76 – Каркас двускатной печи

    Фермы каркаса соединены между собой горизонтальными балками и прогонами для кровли. По нижнему поясу балок закреплены трубные подвески для продуктовых змеевиков, подвески и кронштейны для обмуровочных кирпичей (см. рисунок 2.73).

    Стены.

    Стены, как и вся обмуровка, предназначены для герметизации топки и камер трубчатой печи, а также образования поверхности для размещения экранов радиантных труб и отражения лучистой энергии. Стены должны быть прочными в условиях высоких температур, герметичными и обладающими незначительной теплопроводностью.

    В печах старых конструкций стены трехслойные: внутренний слой, подверженный действию огня и раскаленных дымовых газов, выложен из огнеупорного кирпича, средний – из изоляционного кирпича или плит, наружный – из обыкновенного кирпича повышенной прочности. Хотя толщина этих стен значительна (до 0,7 м), особой долговечностью они не отличаются: сравнительно быстро расслаиваются и разрушаются.

    Более просты по конструкции и гораздо надежнее в эксплуатации стены, выложенные только из огнеупорного кирпича на растворе, составленном из огнеупорной глины и шамотного порошка. Для герметизации стены снаружи штукатурят или обшивают металлическими листами.

    В зависимости от теплонапряженности топочной камеры огнеупорную кладку выполняют из шамотного кирпича марок А, Б и В, который имеет следующую огнеупорность: кирпич марки А – не ниже 1730 °С,марки Б – 1670 °С, марки В – 1580 °С. Исходя из того, что почти все старые печи работают в форсированных режимах, предпочтительно применение кирпича марки А.

    Кирпич марок Б и В в жестких условиях эксплуатации с течением времени оплавляется, в результате толщина стен уменьшается, а под печи покрывается твердыми наростами оплавившегося шамота. В дальнейшем, при ремонтах, эти наросты удаляют с большими трудностями. Особенно недопустимо оплавление стен при наличии подовых трубных экранов.

    Стены современных печей имеют блочную конструкцию (рисунок 2.77) и собираются из огнеупорного кирпича разнообразной формы. Например, обмуровку двухскатных печей выполняют из блоков более 80 фасонов и размеров. Геометрическая форма огнеупорных блоков позволяет собирать их на балках и стержнях, прикрепленных к каркасу печи. Сопряженные поверхности соседних блоков снабжены выступами и соответствующими им впадинами, которые образуют замки-лабиринты. Грани блоков, обращенные внутрь печи, гладкие и обеспечивают образование внутренней гладкой поверхности стены печи. Такая обмуровка производится без растворов и имеет большие эксплуатационные преимущества перед монолитной футеровкой, опирающейся на самостоятельный фундамент.

    1 – элемент блочной футеровки (блочный кирпич); 2 – несущие горизонтальные шнеллеры; 3 – кронштейны для блоков

    Рисунок 2.77 – Блочная конструкция стен трубчатых печей

    Благодаря отсутствию раствора каждый блок-кирпич легко воспринимает тепловые деформации и компенсирует их в пределах зазоров в замках. Этому же способствует разгруженность кладки от собственного веса. Нагрузку от кладки почти целиком воспринимает металлический каркас печи.

    Замки-лабиринты в соединениях кирпичей обеспечивают надежную герметизацию кладки, что очень важно для снижения тепловых потерь через стены и уменьшения количества подсасываемого в топку воздуха. Объем блочной кладки невелик вследствие малой толщины стен (до 250 мм). Вертикальные стены печей беспламенного горения с излучающими стенами топок полностью или на отдельных участках составлены из керамических панелей. Панели могут чередоваться с кладкой из простых блоков. Керамические панели представляют собой конструктивный элемент горелок, прикрепляемых к каркасу печи. Уплотнения между отдельными горелками, а также между горелками и кладкой осуществляются асбестовой прокладкой или асбестовым шнуром.

    В технике кладки печей следует отметить тенденцию к применению в качестве материала для обмуровки жаростойкого бетона. Железобетонные стены печи отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. Однако жаропрочность таких стен и их способность переносить резкие колебания температур пока еще полностью не изучены. В эксплуатации находятся печи из крупноблочного жаростойкого бетона, стены которых являются несущими. Это исключает необходимость в металлическом каркасе.

    В наиболее тяжелых температурных условиях работают перевальные стены, поэтому конструктивно они должны быть более прочными и долговечными. Их толщина обычно больше толщины контурных стен.

    Благодаря отсутствию раствора каждый блок-кирпич легко воспринимает тепловые деформации и компенсирует их в пределах зазоров в замках. Этому же способствует разгруженность кладки от собственного веса. Нагрузку от кладки почти целиком воспринимает металлический каркас печи.

    Замки-лабиринты в соединениях кирпичей обеспечивают надежную герметизацию кладки, что очень важно для снижения тепловых потерь через стены и уменьшения количества подсасываемого в топку воздуха. Объем блочной кладки невелик вследствие малой толщины стен (до 250 мм). Вертикальные стены печей беспламенного горения с излучающими стенами топок полностью или на отдельных участках составлены из керамических панелей. Панели могут чередоваться с кладкой из простых блоков. Керамические панели представляют собой конструктивный элемент горелок, прикрепляемых к каркасу печи. Уплотнения между отдельными горелками, а также между горелками и кладкой осуществляются асбестовой прокладкой или асбестовым шнуром.

    Основание печи выкладывается из трех слоев: нижний слой из простого кирпича стелится на бетонную постель плашмя, без раствора; второй слой – из простого кирпича на цементно-глиняном растворе; третий слой (самый верхний) – из огнеупорного кирпича, положенного на ребро, с шамотно-глиняным раствором.

    Футеровка печей (рисунок 2.78) –это конструкция из огнеупорных, кислотоупорных, теплоизоляционных и облицовочных материалов и изделий, ограждающая рабочую камеру, в которой протекают печные процессы, от взаимодействия с окружающей средой.

    Рисунок 2.78 – Футеровка печи

    Во многих печах футеровку выполняют из фасонных шамотных кирпичей с огнеупорностью: 1730 °С – класс А; 1670 °С – класс Б; 1580 °С – класс В.

    Футеровка предохраняет металлоконструкции печи, а также обслуживающий ее персонал от воздействия высоких температур и печной среды. Она обеспечивает необходимую газоплотность в рабочей камере печей, т.е. полную герметизацию при работе под высоким давлением, либо достаточную газоплотность при давлениях, близких к атмосферному.

    Футеровка один из основных конструктивных элементов печей, который дает возможность осуществления высокотемпературных термотехнологических и теплотехнических процессов в печной среде при наличии механических нагрузок с сохранением в течение длительного времени геометрической формы рабочей камеры, механической и строительной прочности.

    Большое разнообразие огнеупорных кирпичей (до 80 типоразмеров) очень усложняет сборку обмуровки. Поэтому в современных печах все чаще применяют блочные обмуровки из жаростойкого бетона и железобетона.

    Для печей с металлическим каркасом применяют блоки массой 500 кг и более, монтируемые с использованием кранов, и мелкие блоки массой 50 кг, которые укладывают вручную.

    В мировой практике строительства трубчатых печей четко наметилась тенденция перехода от тяжелой кирпичной огнеупорной обмуровки к облегченным жароупорным и теплоизоляционным блокам.

    Конструктивно блок комбинируется из сборных теплоизоляционных плит, защищаемых с огневой стороны слоем жаростойкого бетона. Значительное уменьшение массы обмуровки способствует распространению новых конструкций печей с облегченным каркасом.

    Трубные змеевики.

    Трубчатый змеевик является наиболее ответственной частью печи. Его собирают из дорогостоящих горячекатаных бесшовных печных труб

    Печные трубы работают в трудных условиях; они подвержены двустороннему воздействию высоких температур: изнутри – от нагреваемого сырья и снаружи – от дымовых газов и излучающих поверхностей.

    Причины износа труб различны и зависят от гидравлической и теплотехнической характеристик режима эксплуатации и технологических особенностей процесса, учитывающих качество сырья. Величина износа при этом зависит от качества изготовления и металла труб. Внутренние поверхности труб подвержены коррозионному и эрозионному износам. Наибольшая коррозия наблюдается при переработке сернистых нефтей, а также нефтей, содержащих хлористые соли. Эрозионный износ обусловлен содержанием в нагреваемом сырье механических включений и большими скоростями движения среды по трубам. Особенно интенсивно изнашиваются концы труб.

    В процессе эксплуатации наружные поверхности труб подвергаются износу из-за коррозии дымовыми газами, окалинообразования и прогаров.

    Коррозии дымовыми газами подвержены главным образом поверхности труб первых рядов змеевика конвекционных камер, если температура сырья на входе в печь ниже 50 °С, то есть ниже наиболее вероятной температуры точки росы. При этом дымовые газы, которые непосредственно соприкасаются с поверхностями труб, охлаждаются, водяной пар в них конденсируется и, поглощая из газов сернистый ангидрид, образует агрессивную сернистую кислоту.

    Окалинообразование является следствием окисления металла труб, начинающегося с их наружных поверхностей.

    Под прогарами печных труб принято понимать разрывы их на некоторых участках. Всякому прогару предшествует образование на трубе отдулин – местных увеличений диаметра вследствие ползучести металла при высоких температурах и давлениях внутри трубы.

    В настоящее время применяют печные трубы диаметром 60–152 мм, длиной до 18 м, толщиной стенки до 15 мм.

    Применяют бесшовные катаные трубы из углеродистой стали марок 10 и 20 (при температуре до 450 °С) и из легированных сталей 15Х5М и 15Х5ВФ (при температуре до 550 °С). При более высоких температурах нагрева сырья используют трубы из жаропрочных сталей. Трубы из углеродистой стали можно применять только в неагрессивных средах.

    Трубы могут соединяться в змеевики двумя способами:

    а) ретурбендами – соединение производится посредством развальцовки концов труб в гнездах;

    б) калачами или двойниками – соединение производится посредством сварки (рисунок 2.79).

    Змеевик печи может иметь и комбинированное исполнение: в конвекционной камере или на начальном ее участке – сварной, а на всех остальных участках, испытывающих большую теплонапряженность – на ретурбендах.

    Когда по условиям эксплуатации нет необходимости в систематическом вскрытии торцов труб (для чистки или ревизии), предпочтение следует отдавать сварному змеевику как наиболее простому, компактному, дешевому и надежному в работе.

    Рисунок 2.79 – Печной двойник

    Ретурбенды представляют собой стальные литые или кованые короба, соединяющие трубы в змеевик. Направление потока в них изменяется на прямо противоположное. Конструкция всех ретурбендов такова, что в случае необходимости может быть открыт доступ к внутренней поверхности печных труб.

    В последнее время появились печи без ретурбендов и peтурбендных камер. Цельносварной трубный змеевик в таких печах размещается внутри камер и удерживается по концам, как и в промежутках, подвесками вместо трубных решеток.

    Трубные змеевики по экранам радиантных камер размещаются в один или в два ряда (рисунок 2.80). При размещении в два ряда трубы одного ряда располагают в створе труб другого ряда, то есть в шахматном порядке. Шаг между трубами обычно составляет 1,7–2 наружных диаметра печной трубы.

    Рисунок 2.80 – Различные конструкции трубных змеевиков

    Гарнитура печей.

    К гарнитуре печей относятся детали, предназначенные для удержания труб от провисания в промежутках между трубными решетками, для сборки блоков футеровки стен и подвесных сводов, а также гляделки и предохранительные окна.

    Трубные решетки применяют для удержания труб конвекционных камер (рисунок 2.81). Их крепят к специально выполненному для этой цели участку фундамента печи.

    Рисунок 2.81 – Трубные решетки

    Решетки конвекционных труб однокамерных печей можно с одной стороны крепить к металлоконструкциям, а с противоположной стороны заделывать в кладку перевальных стен. В местах заделки оставляют достаточные зазоры, чтобы при тепловых деформациях решетки не разрушали кладку.

    Для конвекционных труб обычно достаточно надежны решетки из чугуна марки СЧ21-40, и лишь для нескольких верхних рядов, где температура среды высока, целесообразно применять решетки из жароупорной стали или ее заменителей.

    Для высоких конвекционных камер решетки составляют из нескольких частей, соединенных болтами из нержавеющей стали. Нижние участки отверстий решеток снабжены приливами, увеличивающими площади опирания труб.

    Подвески(рисунок 2.82).

    Рисунок 2.82 – Подвески

    Подвески используются для крепления труб потолочного экрана. Их прикрепляют к элементам каркаса.

    Трубные подвески могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подвески прочнее, но для смены их в случае прогара требуется демонтаж печных труб.

    Учитывая их высокую температуру в радиантной камере, подвески и кронштейны изготовляют из высоколегированных жаропрочных сталей. Для литых изделий, например, применяют сталь ЭИ316 (ЭИ319), обладающую жаростойкостью при температурах до 1000 °С в атмосфере сернистых топочных газов. Применяют также хромомарганцевоникелевые и хромомарганцевокремнистые стали.

    По сравнению с печными трубами подвески находятся в более тяжелых рабочих условиях, так как они не охлаждаются потоками нефтепродуктов и нагреваются иногда до 1100 °С.В топочных газах часто содержатся большие количества сернистого газа, водяных паров, оксида углерода, водорода и других агрессивных агентов, вызывающих коррозию металла подвесок.

    Так, ударная вязкость стали 20Х23Н13, из которой сделаны подвески, эксплуатировавшиеся в печах АВТ, в течение полугода снизилось более чем втрое. Исходя из условий работы подвесок, к их литью предъявляют следующие основные требования:

    – подвески не должны иметь раковин, короблений, острых углов и резких переходов от одного сечения к другому;

    – отверстия боковых креплений и отверстия труб должны тщательно зачищаться от литейного шлака и быть скруглены.

    Кронштейны (рисунок 2.83).

    Кронштейны используют для крепления труб бокового экрана. Кронштейны крепятся к элементам каркаса.

    Рисунок 2.83 – Кронштейны

    Гляделки(смотровые окна) (рисунок 2.84).

    Гляделки, или смотровые окна, предназначены для наблюдения в процессе работы за состоянием печных труб и работой форсунок (размероми яркостью пламени).

    Их изготовляют из чугуна марки СЧ 21–40 и крепят на болтах снаружи кладки к металлоконструкции печи. Для большей обзорности на участке установки гляделок в стенах печи выполняют отверстие, расширяющееся внутрь печи.

    Рисунок 2.84 – Гляделки (смотровые окна)

    Предохранительные (взрывные) окна (рисунок 2.85).

    Предохранительные окна отличаются от гляделок большими размерами. Они предназначены для ослабления силы хлопка (взрыва) в топке печи в случае нарушения нормального режима, при ремонтах ими пользуются как лазами, через которые обслуживающий персонал проникает внутрь печи.

    Рисунок 2.85 – Предохранительные окна

    Крышки гляделок и предохранительных окон в рабочем состоянии должны плотно прилегать к корпусу под действием собственного веса. Для этого поверхности их сопряжения наклонены к вертикали. Крышки предохранительных окон изнутри покрывают изоляцией для предохранения от больших деформаций и потерь тепла.

    Борова – это футерованные каналы для транспортирования отходящей из печей газовой печной среды до выбросных труб. Конструкции боровов типизированы, и они выбираются в зависимости от количества газовой печной среды, ее температуры и химического состава. При температуре отходящих газов до 500 °С борова футеруются глиняным кирпичом марки 75, а при более высоких температурах – шамотным кирпичом класса В или Б на шамотном растворе с несущей конструкцией из глиняного кирпича.

    В них предусматривают люки-лазы для осмотра и чистки при ремонтах. Все каналы дымоходов снабжают системой паротушения.

    Для регулирования тяги на дымоходах или в самом низу дымовой трубы устанавливают шиберы.

    Шиберы– плоские заслонки, частично прикрывающие сечение тракта, по которому проходят дымовые газы, предназначенные для достаточно плотного отключения печей от тяговой установки, а также для достижения легкого и чувствительного регулирования количества газовой печной среды, выходящей из печи, и их давления.

    При пожаре шибером прикрывают боров, что резко снижает тягу и интенсивность горения и предотвращает попадание пламени в дымовую трубу.

    Шибер ставится при выходе отходящих газов из камеры печи и представляет собой чугунную, керамическую заслонку, опущенную в боров и подвешенную на тросе, перекинутом через блок с противовесом или непосредственно на барабан ручной или электрической лебедки.

    Шибера в боровах для зоны с температурой дымовых газов до 600 °С выполняются из чугуна. Для зоны с температурой выше 600 °С шибера для предотвращения коробления выполняются водоохлаждаемыми или керамическими.

    Дымовые трубы и газоходы.

    Дымовая труба (рисунок 2.86) – это устройство, предназначенное для:

    - создания необходимого разрежения в рабочей и топочной камерах печей;

    - привода газовой печной среды в движение ипоследующего отвода в окружающую атмосферу.

    Рисунок 2.86 – Дымовая труба

    Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей.

    Дымовая труба является ответственным инженерным сооружением, работающим в чрезвычайно тяжелых условиях высоких ветровых нагрузок, температуры и агрессивного воздействия дымовых газов.

    Трубы имеют основные конструктивные элементы: фундамент, цоколь, ствол, оголовок, зольное перекрытие, бункер, вводы боровов, антикоррозионную защиту, теплоизоляцию, футеровку, ходовую лестницу, молниезащиту, светофорные площадки.

    Диаметр дымовой трубы должен быть таким, чтобы скорость движения газов в ней не превышала допустимого значения (4–6 м/с). Требуемая тяга в газовом тракте печи обусловлена разностью плотностей атмосферного воздуха и дымовых газов. Естественная тяга, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы, температуры дымовых газов и температуры атмосферного воздуха. Разрежение в топке печи, создаваемое дымовой трубой, обычно составляет 15–20 мм вод.ст.

    Современные печные комплексы оснащаются следующими трубами:

    - кирпичными с максимальной высотой 150 м и допустимой температурой проходящей печной среды до 800 °С;

    - железобетонными трубами с максимальной высотой 200 м и допустимой температурой газовой среды до 200°С;

    - металлическими футерованными трубами с максимальной высотой 60 м и допустимой температурой газовой среды до 800 °С.

    Железобетонные трубы из обычного бетона при наличии футеровки и тепловой изоляции не должны нагреваться более 500 °С. Проектирование кирпичных и железобетонных труб осуществляется ВНИПИТеплопроект.

    Для выброса агрессивной печной среды из печей чаще всего применяются металлические трубы (нержавеющая сталь), собранные из отдельных царг высотой до 150 м, установленных на специальных опорных конструкциях, позволяющих заменить любую часть ствола трубы в случае выхода ее из строя.

    Большая часть эксплуатируемых в настоящее время дымовых труб изготовлена из стали Ст3. Металлические трубы конической формы в соответствии с нормалями имеют высоту 30,35 и 40 м при диаметре на выходе до 2000 мм и у основания – до 3200 мм. К фундаменту они крепятся фундаментными болтами (до 16 штук).

    Условия эксплуатации дымовых труб определяются возможной коррозией их тонких стенок дымовыми газами, а в случае прогаров печных труб или воспламенения сажи – перегревами до высоких температур. В настоящее время повсеместно вводятся в эксплуатацию теплостойкие железобетонные трубы. Во избежание возможного загорания сажи, накапливающейся на стенках труб, их периодически продувают острым паром.

    Показатели работы печей

    Каждая трубчатая печь характеризуется тремя основными показателями:

    - производительностью;

    - полезной тепловой нагрузкой;

    - коэффициентом полезного действия.

    Производительность печи выражается количеством сырья, нагреваемого в трубных змеевиках в единицу времени (обычно в т/сутки).Она определяет пропускную способность печи, т.е. количество нагреваемого сырья, которое прокачивается через змеевики при установленных параметрах работы (температуре сырья на входе в печь и на выходе из нее, свойствах сырья и т.д.).

    Таким образом, для каждой печи производительность является наиболее полной ее характеристикой.

    Полезная тепловая нагрузка– это количество тепла, переданного в печи сырью (МВт, Гкал/ч). Она зависит от тепловой мощности и размеров печи. Тепловая нагрузка большинства эксплуатируемых печей 8–16 МВт.

    Перспективными являются более мощные печи с тепловой нагрузкой 40–100 МВт и более.

    Коэффициент полезного действия печи характеризует экономичность ее эксплуатации и выражается отношением количества полезно используемого тепла Qпол к общему количеству тепла Qобщ, которое выделяется при полном сгорании топлива.

    Полезно использованным считается тепло, воспринятое всеми нагреваемыми продуктами (потоками): сырьем, перегреваемым в печи паром и в некоторых случаях воздухом, нагреваемым в рекуператорах (воздухоподогревателях).

    Значение коэффициента полезного действия зависит от полноты сгорания топлива, а также от потерь тепла через обмуровку печи и с уходящими в дымовую трубу газами.

    Трубчатые печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, имеют к.п.д. в пределах 0,65–0,87.

    Повышение коэффициента полезного действия печи за счет более полного использования тепла дымовых газов возможно до значения, определяемого их минимальной температурой. Как правило, температура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру, должна быть выше начальной температуры нагреваемого сырья не менее чем на 120…180°С.

    Эксплуатационные свойства каждой печи наряду с перечисленными показателями характеризуются:

    - теплонапряженностью поверхности нагрева;

    - тепловым напряжением топочного объема;

    - гидравлическим режимом в трубном змеевике при установившейся работе.

    От комплекса этих показателей зависят эффективность работы трубчатых печей и срок их службы.

    Центробежные насосы

    Общие сведения о насосах

    Насос – машина, предназначенная для преобразования механической энергии привода в гидравлическую энергию потока перекачиваемой жидкой среды с целью ее подъема и перемещения (рисунок 2.87) [1, 14–22].

    Рисунок 2.87 – Центробежный консольный горизонтальный насос

    

    infopedia.su


    Смотрите также