Katelde tulekindlad voodrid ja isolatsioon

Katla tulekindel vooder on projekteeritud terviksüsteem

Katla vooder koosneb harva ainult ühest materjalist. Kuuma pinna kiht peab taluma leegikiirgust, põlemisgaase, tuhka, sadestisi ja puhastamist, tugikiht aga piirab soojusvoogu katla kestale. Mördid, ankrud, paisumisvuugid, toruseinte liitekohad, põletiavad, uksed ja läbiviigud peavad toimima koos mõlema kihiga. Ühe komponendi asendamine kõrgema temperatuuritaluvusega tootega ei kõrvalda keemilist kokkusobimatust, ebapiisavat paisumisvaru, ankurduste purunemist ega sobimatut kontrollitud kuivatamise protseduuri.

Tulekindel vooder kaitseb põlemiskambrit ja annab sellele vajaliku kuju, kuid see ei moodusta katla survepiiri. Torude, trumlite, kesta, kollektorite, ventiilide ja kaitseseadiste seisukorda tuleb hinnata katla tootja nõuete ning kohaldatava surveseadmete kontrollikorra alusel. Surveosade võimalikku korrosiooni, pragusid ega lekkeid ei tohi tulekindla parandusmaterjaliga kinni katta.

Materjalide ülesanded katla voodris

Tihedad kuuma pinna, vuukimise ja parandamise materjalid

Tihedad tooted sobivad kohtadesse, kus vooder peab säilitama kuju ning taluma otsest kokkupuudet põlemisprotsessi ja mehaanilise kulumisega. Tavaliselt salvestavad ja juhivad need rohkem soojust kui kiudisolatsioon, mistõttu ei näita kõrge temperatuuritaluvus automaatselt väikest soojusjuhtivust.

Sobivust ei määra ainult temperatuur. Võrrelge mahumassi, näivat poorsust, tugevust, jäävat joonkahanemist või -paisumist, soojusjuhtivust ning vastupidavust tegelikule tuhale või sadestisele. Tsirkoonkatet ei tohi kasutada liikumisvuukide ületamiseks, puuduva voodripaksuse taastamiseks ega ebakindla aluspinna varjamiseks.

Paindlikud isolatsiooni-, tihendus- ja paigaldustooted

Kiudmattide avaldatud tihedus on 128 kg/m³, kuid isolatsioonikihi paksus tuleb siiski määrata soojusülekandearvutusega, kasutades soojusjuhtivuse andmeid asjakohastel keskmistel temperatuuridel. Arvestada tuleb kõigi voodrikihtide, vuukide, metallankrute, kesta, ümbritsevate tingimuste ja lubatud välispinna temperatuuriga. Mati maksimaalne temperatuuritaluvus ei näita katla kesta temperatuuri.

Liim ja jäigastusaine on abimaterjalid, mitte projekteeritud ankurduste ega vastupidava tulekindla kuuma pinna kihi asendajad. Kiudpinna jäigastamine ei muuda seda sobivaks otsese leegi, tugeva osakeste põhjustatud erosiooni ega konstruktsioonikoormuse jaoks. Kandilise klaaskiust tihendusnööri temperatuuritaluvus on 550 °C ning seda ei tohi valida kuumemasse kohta üksnes seetõttu, et teistel sama kategooria toodetel on kõrgemad näitajad.

Materjalide valimine katla tüübi järgi

Kest- ja suitsutorukatlad

Tulekindlat voodrit võib leiduda põleti suudmetes, kolde esiseintes, pöördkambrites, ustes ja gaasitee üleminekutes. Parandustöödel tuleb säilitada ligipääs, toruotste vahekaugused, paisumisvaru ja põlemiskambri algne geomeetria. Enne külgnevate toruplaatide, tõmmitsapiirkondade ja kestapindade sulgemist uue voodri taha tuleb need üle kontrollida. Kohalik voodrikahjustus võib olla leegi vale suuna, gaasilekke või metalli ja tulekindla materjali liitekohas toimuva liikumise nähtav tagajärg.

Veetorukatlad

Veetorukateldes võib tulekindlat voodrit kasutada põleti suudmedetailides, kolde nurkades, kollektorite juures, põrandates, kontrollavades ja piirkondades, mida membraanseinad täielikult ei varja. Torude liikumine ja erinev soojuspaisumine on määrava tähtsusega. Projekteeritud vahesid ei tohi jäigalt ühendada ega kanda parandusmaterjali surveosadele ilma katla projekteerija vastava lahenduseta. Suure kiirusega gaas ja lendtuhk võivad nõuda kaitstud tugikihi isolatsioonist erosioonikindlamat kuuma pinna kihti.

Biomassi- ja puidujäätmekatlad

Kütuse niiskus, osakeste suurus, kooresisaldus, saasteained ja põlemise juhtimine mõjutavad kolde temperatuuri ning sadestiste moodustumist. Biomassituhk võib sisaldada leeliseid, kloriide ja muid koostisosi, mis soodustavad räbu teket, klaasistumist või kemikaalide tungimist tulekindlasse voodrisse. Restid, kütuse sisestusalad, koldepõhjad ja tuhaeemalduskohad puutuvad kokku ka mehaanilise kulumisega. Materjal tuleb valida kütuse- ja tuhaanalüüsi, käitusajaloo ning kahjustatud voodri uuringu põhjal, mitte üksnes temperatuuritaluvuse järgi.

Õli- ja gaasikatelde põletitsoonid

Põleti ümbruses esineb tugev kiirgussoojus ja suur kohalik gaasikiirus. Tulekindel valumass või vormdetail peab säilitama põleti ja katla tootja määratud geomeetria ning vahekaugused. Suudme muudetud profiil võib häirida leegi kuju, ringlust ja soojuse jaotumist. Korduvate pragude või ülekuumenemisjälgede põhjust tuleb uurida põleti kasutuselevõtuandmete alusel; kõrgema temperatuuritaluvusega tulekindel materjal ei paranda valesti seadistatud või vastu voodrit suunatud leeki.

Tahkekütuse- ja kodukatelde parandamine

Vormitavat šamottmassi ja kokkusobivat mörti võib kasutada piiratud parandusteks, kui seadme tootja seda lubab ja säilitatav vooder on heas seisukorras. Üldotstarbeliste tulekindlate materjalidega ei tohi muuta põlemisõhu kanaleid, kolde mõõtmeid, deflektoreid ega ettenähtud vahesid. Tänapäevased kondensatsioonikatlad ja tootjapõhised põlemissüsteemid vajavad tavaliselt konkreetsele mudelile mõeldud komponente ja hooldusprotseduure, mitte kohapeal paigaldatavat tulekindlat voodrit.

Materjalide valimine katla tsooni järgi

Temperatuur ning kütuse ja tuha keemiline koostis

Ühe katla seadeväärtuse asemel tuleb registreerida mitu temperatuuri: põlemisgaasi temperatuur, kuuma pinna kohalik temperatuur, temperatuur iga voodrikihi liitekohas ja katla kesta välispinna temperatuur. Leegi poole jääval pinnal võivad tekkida kohalikud tipptemperatuurid, mida gaasi üldtemperatuuri andur ei näita. Samuti ei tähenda tulekindla materjali temperatuuritaluvus 1600 °C või 1700 °C, et katel on projekteeritud või lubatud sellel temperatuuril töötama.

Tuha keemiline koostis võib olla sama oluline kui tipptemperatuur. Leelised, kloriidid, väävliühendid, vanaadiumi sisaldav õlituhk ja madala sulamistemperatuuriga sadestised võivad voodriga reageerida või sellesse tungida. Oksüdeerivad ja redutseerivad tingimused võivad käivitamise, seiskamise või puuduliku põlemise ajal vahelduda. Küsige kavandatava tulekindla materjali ajakohaseid tehnilisi andmeid ning võrrelge nõudlikes tööstusrakendustes neid kütuse, tuha, sadestiste või kahjustatud materjali laborianalüüsidega.

Gaasitee järgnevad osad võivad olla jahedamad, kuid keemiliselt agressiivsemad, kui metalli või voodri temperatuur langeb happe või vee kastepunktist allapoole. Kuivas põlemiskambris toimiv materjal ei pruugi sobida märja happelise kondensaadi jaoks. Ühe materjali kasutamise asemel kogu gaasitee ulatuses tuleb määrata iga asukoha temperatuur ja keemilised tingimused.

Ankrud, paisumine ja voodri paksus

Ankrud tuleb projekteerida voodri paksuse, materjali tiheduse, temperatuurigradiendi, sulami temperatuuri, sammvahe, suuna ja eeldatava liikumise järgi. Pärast vana voodri eemaldamist tuleb säilitatavad ankrud üle kontrollida; varjatud oksüdatsioon, deformatsioon või keevisliite purunemine võib muuta muidu nõuetekohase paranduse ohtlikuks. Kiudmaterjali liim ei asenda mehaanilist kinnitust kohtades, kus ankrud on vajalikud.

Paisumisvuugid ja kokkusurutavad liitekohad tuleb teha algse projekti või insenertehnilise paranduslahenduse järgi. Mördiga täidetud paisumisvahed, ülemäära kokkusurutud tihendusnöör ja jäigad paranduskihid liikuvate toru- või kestaliidete kohal võivad pingeid üle kanda ning põhjustada pragunemist või nihkumist. Säilitada tuleb põletite, andurite, kontrollavade ja torude paisumisvahed.

Paigaldamine, järelhooldus ja kontrollitud kuivatamine

Eemaldage lahtine materjal kuni tugeva tulekindla aluspinnani ja tehke kindlaks, kas kahjustus on kohalik või osa ulatuslikumast rikkest. Enne lammutamist dokumenteerige voodrikihid, mõõtmed, ankrud, vuugid ja avad. Valmistage aluspinnad ette, paigaldage raketis ja kaitske surveosi heakskiidetud tööjuhendi kohaselt.

Tulekindla valumassi puhul tuleb puhas vesi täpselt mõõta, segada puhaste seadmetega, paigaldada materjal ettenähtud tööaja jooksul ja tihendada ilma koostisosade eraldumiseta. Liigne vesi võib suurendada poorsust, kahanemist ja eemaldamist vajava niiskuse hulka. Tellisemörte tuleb kasutada ettenähtud vuugipaksusega; need ei ole mõeldud suurte tühimike täitmiseks. Vormitav tulekindel mass tuleb süstemaatiliselt paigaldada või tampida tugevale ja nõuetekohaselt ettevalmistatud aluspinnale.

Järelhooldus ja kontrollitud kuivatamine on eraldi etapid. Keemiliselt seotud materjal peab esmalt saavutama ettenähtud sideme, seejärel tuleb vaba ja seotud niiskus järk-järgult eemaldada. Liiga kiire kuumutamine võib põhjustada sisemist aururõhku, pragunemist või plahvatuslikku pinnakoorumist. Graafik tuleb koostada tootejuhiste, paranduskihi paksuse, vett sisaldava kogumahu, voodri ehituse, ventilatsiooni ja katla tootja käivituspiirangute alusel. Toatemperatuuril kuivamise aeg ei anna luba katelt kohe täiskoormusel käivitada.

Kontroll ja hooldus

• Jälgige kesta temperatuuri muutust: võrrelge näite samaväärse koormuse ja ümbritsevate tingimuste korral ning uurige uusi või laienevaid kuumi alasid.
• Kontrollige kuuma pinna kihti: kaardistage avanenud vuugid, nihkunud tellised, praod, pinnakoorumine, klaasistumine, keemiline läbitungimine ja materjalikadu.
• Kontrollige põleti ümbrust: otsige leegi otsese mõju jälgi, kulunud suudmeid, muutunud geomeetriat ja avade ümbruse kuumakahjustusi.
• Hinnake ankruid ja liitekohti: paljastunud, deformeerunud või korrodeerunud ankrud ning korduvad praod metalliliidete juures võivad viidata sügavamale kahjustusele.
• Kontrollige tihendeid: asendage kõvastunud, narmendav, pöördumatult kokkusurutud või nõutavat sulgumist mitte tagav nöör või tihendusmaterjal.
• Kontrollige surveosi eraldi: tulekindla voodri seisukord ei kinnita torude, trumlite, kesta, kollektorite ega kaitseseadiste terviklikkust.
• Dokumenteerige tööd: säilitage andmed tootepartii, asukoha, paksuse, lisatud vee koguse, paigalduse, järelhoolduse, kontrollitud kuivatamise ja käivitusjärgse kontrolli kohta.

Väikesed stabiilsed praod ei vaja alati kohe parandamist, kuid kitsas pragu, mis on seotud liikumise, kuuma gaasi leviku või ankru purunemisega, võib olla oluline. Hinnake asukohta, sügavust, laiust, muutumist aja jooksul ja kuuma pinna taga oleva kihi seisukorda. Korduv kahjustumine nõuab järjestikuste pinnaparanduste asemel algpõhjuse analüüsi.

Survesüsteemi ja hooldustööde ohutus

Suurbritannias töökohal kasutatavate katelde puhul peavad nõuetele vastavatel survesüsteemidel olema kindlaks määratud ohutud tööpiirid ja sobiv kirjalik kontrollikava vastavalt määrusele Pressure Systems Safety Regulations 2000. Kohustuslik kontroll ei asenda korralist hooldust ning tulekindla voodri hooldus ei asenda survesüsteemi kontrolli. Tööd tuleb vajaduse järgi kooskõlastada katla omaniku või kasutaja, pädeva isiku ja seadme tootjaga.

Enne katlasse sisenemist või lammutustöid tuleb kütuse-, elektri-, mehaanilised, auru-, kuumavee- ja surveenergia allikad isoleerida ning ohutuks muuta. Seade tuleb heakskiidetud ohutu töösüsteemi kohaselt jahutada, tühjendada ja õhutada ning kindlaks teha, kas on vaja rakendada kinnise ruumi ohutusmeetmeid ja atmosfääri kontrolli. Biomassikütuse hoidlad võivad põhjustada eraldi süsinikmonooksiidi ja hapnikupuuduse ohtu.

Enne tulekindlate ja kiudmaterjalide lõikamist, segamist, pihustamist, pühkimist või eemaldamist tutvuge kehtivate ohutuskaartidega ja koostage tööpõhine COSHH riskihinnang. Kasutage sobivat tolmutõrjet või kohtäratõmmet ning ettenähtud hingamis-, silma- ja nahakaitsevahendeid. Vanemates kateldes ja katlaruumides võib leiduda asbesti sisaldavat isolatsiooni, nööre, tihendeid, toruisolatsiooni või plaate; enne olemasolevate materjalide puutumist tuleb kindlaks teha, kas need sisaldavad asbesti.

Korduma kippuvad küsimused

Milliseid tulekindlaid materjale kateldes kasutatakse?

Katelde kuuma pinna kihis võib kasutada tihedaid šamotttelliseid või tulekindlat valumassi, tellisevuukides kokkusobivat mörti, kindlaksmääratud parandustes vormitavat tulekindlat massi ning kuuma pinna taga isolatsiooniks või liikumise võimaldamiseks kiudmaterjali. Õige kombinatsioon sõltub katla konstruktsioonist ja tsoonist.

Kas katlas tuleks kasutada šamotttelliseid või tulekindlat valumassi?

Tellisvooder tagab kontrollitud mõõtmetega elemendid ja vuugid ning võimaldab kohalikke osi vahetada. Valumassist saab põletite, uste ja keerukate liitekohtade ümber moodustada monoliitseid kujusid, kuid see vajab sobivat ankurdust, täpset segamist, järelhooldust ja kontrollitud kuivatamist. Paljudes katlavoodrites kasutatakse mõlemat.

Kas tulekindel valumass Grade 1600 on isolatsioonimaterjal?

See on tihe tulekindel betoon, mis on mõeldud kuuma pinna ja konstruktsioonilise voodri jaoks. Temperatuuritaluvus 1600 °C ei muuda seda väikese tihedusega kiudisolatsiooniga samaväärseks. Isolatsioonikihi projekteerimisel kasutage mõõdetud või avaldatud soojusjuhtivuse andmeid.

Kas kogu katlas võib kasutada kõige kõrgema temperatuuritaluvusega toodet?

Ei. Kõrgem temperatuuritaluvus ei taga vajalikku soojusjuhtivust, termolöögikindlust, kulumiskindlust, sobivust tuhaga ega liikumisvõimet. Iga tsoon tuleb spetsifitseerida selle tegelike kasutustingimuste ja mehaanilise funktsiooni järgi.

Mille poolest erinevad 1200 °C, 1260 °C ja 1430 °C kiudmatid?

Need on eri kvaliteediklassi kiudmaterjalid, mille avaldatud maksimaalsed temperatuurid erinevad. Valikul tuleb arvestada ka kahanemist, soojusjuhtivust, tihedust, klassifikatsiooni ja käitlemisandmeid kavandatud pideva töörežiimi juures. Materjali ei tohi valida üksnes nimetuses esitatud temperatuuri järgi.

Kas keraamilise kiu matt võib olla otseses kokkupuutes katla leegiga?

Ainult juhul, kui terviklahenduse sobivus on kohaliku temperatuuri, leegi kuju, gaasikiiruse, keemiliste tingimuste ja kinnitussüsteemi alusel kinnitatud. Kaitstud tugikihi isolatsioonina hästi toimiv paindlik matt võib toestamata kuuma pinna kihina kasutamisel kuluda või kokku tõmbuda.

Milleks kasutatakse keraamilise kiu jäigastusainet?

See kõvendab kokkusobiva keraamilise kiu välispinda ja võib vähendada piiratud pinnaerosiooni. See ei muuda kiudmatti konstruktsiooniliseks tulekindlaks materjaliks ega sobivaks põleti tugeva otsese mõju jaoks. Toote avaldatud temperatuuritaluvus on 1000 °C.

Kas keraamilise kiu liim võib asendada katlavoodri ankruid?

Mitte juhul, kui konstruktsioon nõuab mehaanilist kinnitamist. Liim võib toetada ettenähtud liimühendust, kuid voodri koormuste kandmise ning temperatuuri ja liikumise talumise peavad tagama nõuetekohased ankrud, nende sulam, sammvahe ja paigaldus.

Kas kandilise klaaskiust tihendusnööriga saab tihendada katla ust?

See võib sobida juhul, kui nõutav ristlõige, kokkusurumine, sulgemislahendus ja kokkupuutetingimused jäävad temperatuuritaluvuse 550 °C piiridesse. Kontrollige katla tootja määratud tihendiprofiili ning ärge kasutage toodet kuumemas või otsese leegiga kokkupuutuvas kohas ilma sobivust tõendamata.

Millist tulekindlat mörti tuleks kasutada šamotttellistega?

Mört tuleb sobitada tellise keemilise koostise, temperatuuri, kivistumismeetodi ja ettenähtud vuugipaksusega. Silcas A ja Vitset 45 avaldatud temperatuuritaluvused on erinevad ning need võivad sobida erinevateks töödeks. Mört on vuukimistoode, mitte puuduva tellisepaksuse asendaja.

Kas vormitava tulekindla massiga saab parandada pragunenud katlavoodrit?

Sellega saab parandada kindlaksmääratud ala, kui säilitatav tulekindel vooder, ankrud ja aluspind on heas seisukorras. Eemaldage lahtine materjal, selgitage välja kahjustuse põhjus ning järgige ettenähtud ettevalmistus-, tihendus- ja kuumutusmeetodit. Kahjustatud surveosi ei tohi parandusmaterjaliga kinni katta.

Miks katla tulekindel vooder praguneb?

Põhjused võivad olla termotsüklid, takistatud paisumine, paigaldamisel kasutatud liigne vesi, liiga kiire kuivatamine, purunenud ankrud, leegi otsene mõju, keemiline kahjustus, vibratsioon ning liikumine metalliliidete juures. Pragu laius üksi ei näita põhjust ega vajalikku parandusviisi.

Miks on tulekindla voodri kontrollitud kuivatamise graafik vajalik?

Valumassid ja mördid sisaldavad pärast paigaldamist niiskust. Liiga kiirel kuumutamisel võib aururõhk voodri pragundada või põhjustada plahvatuslikku pinnakoorumist. Kuivatamisgraafik peab arvestama toodet, paksust, paranduse kogumahtu, ventilatsiooni ja katla käivituspiiranguid.

Mis põhjustab katla kestal kuuma ala?

Võimalikud põhjused on puuduv või kokkusurutud isolatsioon, avanenud vuugid, pragunenud tulekindel vooder, purunenud ankrud, kuuma gaasi levik ja leegi otsene mõju. Enne parandusviisi valimist võrrelge temperatuure samalaadse koormuse juures, kontrollige voodrit ja põlemissüsteemi.

Kas biomassikatlad vajavad teistsugust tulekindlat voodrit?

Võivad vajada. Biomassituhk võib sisaldada leeliseid ja kloriide ning kütuse muutlikkus mõjutab temperatuuri, räbu ja sadestiste teket. Restid ja tuhakäitlus põhjustavad täiendavat mehaanilist kulumist. Tegelike kasutustingimuste kindlakstegemiseks kasutage kütuse- ja tuhaanalüüsi ning käitusajalugu.

Kas tulekindel pinnakate võib ära hoida katla igat liiki korrosiooni?

Ei. Pinnakatte toimivus sõltub aluspinnast, pealekandmisest, temperatuurist ja konkreetsest keemilisest keskkonnast. Tsirkoonil põhinev kate ei kaitse varjatud surveosi, ei kompenseeri happelist kondensatsiooni ega taasta konstruktsiooniliselt ebakindlat voodrit ilma sobivust tõendava aluseta.

Kas tulekindla voodri parandamine muudab katla survesüsteeme käsitlevate õigusaktide nõuetele vastavaks?

Ei. Tulekindla voodri hooldus ja survesüsteemi nõuetele vastavus on eri valdkonnad. Nõuetele vastaval töökohal kasutataval katlal peavad olema kindlaks määratud ohutud tööpiirid ja sobiva kirjaliku kontrollikava kohane ülevaatus koos korralise hoolduse ning ohutu kasutamisega.

Millist teavet on vaja katlavoodri spetsifitseerimiseks?

Esitage katla tootja ja mudel, katla tüüp, kütuse- ja tuhaanalüüs, joonised, tava- ja häireolukorra temperatuurid, põletiandmed, gaasi kiirus, olemasoleva voodri kihtide ehitus, kahjustuste kaart, ankrute seisukord, kesta sihttemperatuur, võimalik seisakuaeg ning nõutavad järelhoolduse ja kontrollitud kuivatamise tingimused.