Особенности защитной отделки печей
При регулярном пользовании печью на все материалы, из которых она сделана, воздействуют очень высокие температуры. Они зависят от температур горения конкретных веществ, которые используются в качестве топлива. Конечно, стенки печки делают из огнеупорных материалов, но экстремальные термические воздействия изменяют их структуру и свойства, что приводит к постепенному разрушению. Именно для защиты от таких воздействий используется футеровка.
Футеровка станет лучшей внутренней защитой вашего очага от прогорания и других повреждений
В каких случаях применяется
Если речь идет о небольшом очаге, который используют периодически – для обогрева дачного домика в выходной день или приготовления пищи на свежем воздухе (барбекюшницы), то здесь дополнительная защита не нужна. В таких случаях если разрушения и происходят, то они минимальны и не повредят устройству в ближайшем будущем.
Обязательная футеровка потребуется для следующих типов топочных изделий:
- Больших бытовых и промышленных.
- Предназначенных для очень длительного пользования – например, постоянного обогрева жилища.
- Жаровых камер, которые устраиваются для регулярного приготовления пищи в «русских» и других подобных печках.
- Топливных агрегатов, дымовые каналы которых устроены прямо вдоль стенок топки.
- В случаях использования высококалорийного топлива с исключительно высокой температурой горения.
Виды футеровки
Футеровочные работы проводятся прямо внутри топливника металлических, каменных и кирпичных устройств. Это можно сделать разными способами в зависимости от того, какой ожидается эффект и какие должны быть достигнуты цели:
- Возможно использование специальных защитных экранов теплоизолирующего действия. Они будут оказывать влияние на процент нагрева дымовых газов, поглощая значительную часть тепло-лучевых потоков и удаляя большую часть тепла через дымоходы.
- Применение материалов, которые возьмут большую часть теплового воздействия на себя – огнестойких с низкой теплопроводностью, замедляющих процесс нагрева материалов топки и исключающих их непосредственный контакт с огнем.
Футеровочные работы в кирпичной топке проводятся посредством выкладывания кирпичной кладки
Общие понятия о футеровке
Что же кроется под термином «футеровка»?
Футеровка — это облицовка внутренних поверхностей камер печи, постоянно контактирующих с открытым огнем. Задача этого облицовочного слоя — осуществлять защитные функции, предохранять внешние стенки от всевозможных термических, механических, химических и физических повреждений. Футеровку делают для защиты не только бытовых отопительных приборов — в горно-металлургической промышленности такая технология широко используется в мощных плавильных печах различной конструкции.
Кроме защитной функции, жаростойкие материалы, которыми облицованы внутренние поверхности топки, значительно снижают тепловые потери
Однако, здесь есть и «обратная сторона медали» — очень важно правильно рассчитать толщину футеровки, иначе стенки печи будут плохо прогреваться. А тепло будет просто уходить в дымовую трубу, а не в комнаты дома. Коэффициент полезного действия печи может существенно понизиться, что приведет к ощутимому возрастанию затрат на топливо, так как его потребуется слишком много, чтобы прогреть толстые стенки топочной камеры
Коэффициент полезного действия печи может существенно понизиться, что приведет к ощутимому возрастанию затрат на топливо, так как его потребуется слишком много, чтобы прогреть толстые стенки топочной камеры.
Способы футеровки и материалы для ее выполнения
Футеровка топок может производиться различными способами. Наиболее подходящий из них выбирается в зависимости от материала, из которого построена печь, и от того, когда решено произвести операцию укладки защитного материала.
Итак, методы создания защитной облицовки заключаются в следующем:
- Облицовка внутренних поверхностей кирпичом или панелями из жаропрочного материала, имеющими низкую теплопроводность. Этим способом процесс футеровки может быть проведен как при постройке печи, так и уже в готовом отопительном сооружении.
- Нанесение на внутренние поверхности стенок топки различных жаростойких растворов. Этот способ применяют тоже в уже готовых приборах отопления или же в кирпичных — при их постройке.
- Установка теплоотражающих экранов — этот способ футеровки эффективен для банных металлических печей-каменок. Если же использовать экраны в других моделях печей, то это может привести к снижению их эффективности, так как выработанное тепло не будет прогревать стенки, а, отражаясь внутрь топки, уйдет в дымоходную трубу.
Защитные материалы для футеровки печей, каминов и котлов изготавливаются из глины или измельченных или переработанных горных пород. Они подразделяются на классы, в зависимости от их основы.
— «А» — это материалы, изготовленные на основе кремнезема.
— «В» — для основы этих футеровочных составов, кирпичей или панелей используется специально подобранная глина.
— «С» — комбинированная футеровка, изготавливаемая из нескольких компонентов, не подходящих под класс «А» или «В».
Материалы для футеровки
Футеровочные материалы для усиления печной конструкции делятся на классы качества:
- А класс — в состав материалов входит кремнезем, выдерживающий температуру до 1730˚С и обладающий повышенной прочностью. Цена товара высокая, поэтому использовать премиальный материал для бани или дома будет невыгодно.
- Б класс — материалы состоят из глины с небольшой долей посторонних примесей, идеально подходят для защиты банных печей (шамотный кирпич). Находясь в среднем ценовом сегменте, материал показывает высокие защитные свойства. Максимальная температура использования — 1670˚С.
- В класс — низкокачественные материалы, состоящие из нескольких компонентов. Температурный предел — 1590˚С.
В футеровке металлических и кирпичных печей есть свои особенности. Начиная футеровочные работы с металлической топкой, следует помнить, что металл при нагреве расширяется. Следовательно, защитная кладка делается на небольшом расстоянии от внутренних стенок печи, а в образовавшуюся пустоту укладывается стекловата — так расширяющийся металл не повредит кирпич, а вата увеличит теплообмен.
Варианты осуществления футеровки
Футеровка топки камина шамотом
Процедуру проводят разными способами, самый подходящий выбирают с учетом материала, из которого изготовлена печь либо камин. Также на выбор влияет время проведения укладки облицовочного слоя.
Облицовка внутренней части печи готовыми кирпичами шамота
Шамотные материалы считаются наиболее популярным способом для футеровки приборов отопления. Шамот представляет собой специальную глину, обожженную при максимальной температуре до 1500 градусов. После нагретый природный материал измельчают, затем изготавливают из него панели, кирпичи либо сухие смеси. Покупатели чаще выбирают шамотные материалы из-за их качества, эффективного применения и доступной стоимости.
Монтаж теплоотражающих экранов
Ставить экраны, отражающие тепловое излучение, целесообразно на стенки банных печей-каменок из металла. При использовании их в печных агрегатах другого типа низкая эффективность экранов может значить, что они были установлены неправильно. Вырабатываемое тепло не будет прогревать стены полностью и вместо этого начнет уходить в дымоходную трубу с учетом модернизации системы.
Применение обтесанного камня из натуральных горных пород
Камни из натуральных горных пород относятся к материалам класса А, чаще всего для облицовки используется песчаник, кварц или гранит. Рекомендуется использовать их для футеровки топок каминов, а не печей, поскольку эти материалы имеют низкий уровень теплопроводности и растрескиваются под воздействием сильного огня.
Использование рулонных материалов или пластин
Специальные пластины и рулонные материалы подходят для поверхностей с низкой теплопроводностью. Футеровку такого типа можно проводить во время постройки печи или в уже готовом отопительном приборе.
Покрытие стенок специальными растворами или веществами
Вещества или растворы с повышенной устойчивостью к огню наносят на внутренние поверхности стен печных топок. Это могут быть сухие смеси, из которых нужно готовить огнестойкий раствор, или термостойкая клеевая масса, используемая также для шамотной кладки и стен из кирпича.
Раствор для футеровки Карбид кремния огнеупорный
Теплоотражающий экран
Клей и раствор
Огнеупорный раствор для кладки шамотного кирпича
Помимо качества и характеристик материалов на эффективность процедуры футеровки также влияет их правильная укладка с применением специальных веществ.
Раствор
Термостойкие растворы образуют на стенках топки монолитный тонкий слой, защищающий рабочую поверхность от воздействия пламени. Такому монолиту может потребоваться ремонт по мере его износа. Во время работы с раствором нужно соблюдать основные правила:
- Растворы готовят из сухих смесей корундового, муллитового или шамотного типа, которые разбавляют водой до сметанообразной консистенции. Пропорции компонентов и характеристики смесей обычно указаны на упаковке.
- Сначала слой раствора обжигают паяльной лампой или нагревают в печи до образования твердого покрытия во время обжига.
- Если футеровку проводят при помощи шамотного кирпича, швы стыковки нужно заполнять на всю высоту кладки.
Предлагаем ознакомиться Что лучше и чем ионизатор воздуха отличается от озонатора, увлажнителя, очистителя?
Огнеупорный клей
Огнеупорный клей для выкладки топки
Огнеупорный клей считается более прочным компонентом, он продается в емкостях весом от 2 до 50 кг и чаще всего используется для футеровки. Перед началом работ емкость вскрывают и перемешивают до однородной массы, после наносят на поверхность, соблюдая основные правила:
- Клеевую массу наносят на увлажненную поверхность шпателем слоем не более 3 мм.
- При обмазывании клеем всей полости топки процедуру проводят слоями, соблюдая интервалы в 15 минут после каждого нанесения.
- Чтобы приклеить базальтовый картон на участки по горизонтали, состав с клеем разбавляют водой на 15% не позже чем за 12 часов до начала работы.
- Расход клея составляет от 1 до 4 кг в зависимости от структуры поверхности для обработки и толщины клеевого слоя.
Ранее упоминалось, что необходимо экспериментировать с раствором для кладки футеровки. Чтоб минимально сократить количество испытаний, рекомендуется заготовить сразу несколько вариантов и обжечь в одинаковых условиях. Не забываем наносить обозначения.
Классические каменные или металлические отопительные конструкции в банях постепенно вытесняются более современными и красивыми лепными печами. Они возводятся глинобитным методом. Для них футеровку выложить из шамотного кирпича можно, но мастера рекомендуют прибегать к специальным смесям:
- Муллитовые
- Шамотные
- Корундовые
Для применения названных составов достаточно на месте развести их в теплой воде. Раствор наносится на огнеупорные поверхности. После высыхания монолит не будет трескаться.
О ремонте
Вечным не бывает ничего, в том числе футеровка топочной. Рекомендуется перед началом очередного отопительного сезона проводить осмотр поверхностей и восстанавливать разрушаемые участки.
Немного о промышленной футеровке
Основное отличие промышленной и бытовой футеровки – структура используемого шамотного кирпича. В первом случае он будет подвергаться воздействию больших температур, поэтому требует дополнительного прессования в процессе производства. Они значительно дороже, однако способны выдерживать тепловые удары.
| Материал | Плотность кг/м3 | Максимальная рабочая температура °С |
| Шамот | 1800-2000 | 1300 |
| Каолин плотный | 2400-2500 | 1400 |
| Вермикулит | 150-250 | 1100 |
| Базальтовая вата | 100 | 750 |
| Кирпич глиняный | 1600 | 700 |
В промышленности футеровка выполняет гораздо больше практических функций, чем в быту:
- Уменьшает температуру наружных поверхностей
- Защищает стенки печи от теплового разрушения
- Снижает тепловые потери
- Не позволяет контактировать материалам печи с химическими соединениями или расплавленными металлами
Подводим итоги
Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?
Даже у опытных печников нет однозначного ответа на этот вопрос. Однако, изучив физические свойства шамота, можно убедиться, что в некоторых случаях, перед тем, как сделать футеровку печи, увлажнять кладочный материал просто необходимо:
- когда кладка ведётся бывшим в употреблении кирпичом. Во время предыдущего использования поры материала забились частицами пыли и кладочной смеси, и чтобы открыть капилляры в его структуре, кирпич замачивают. После того, как кирпич вынимают из ёмкости с водой, следует дождаться пока с него стечёт вся жидкость, а уже затем использовать для кладочных работ;
- при возведении отопительного прибора в летний зной, а вот при повышенной влажности осенью или весной уже лучше кирпич не замачивать.
Инструкции по футеровке
Для устройства футеровки домашней печки лучше воспользоваться услугами специалистов, но при наличии хотя бы минимальных навыков и старания этот вид работы печного мастера можно выполнить своими руками.
Кирпичной печи
Футерование топки кирпичной печи с использованием шамота выполняется следующим образом:
- Первый ряд. Шамотный кирпич кладут ребром вокруг колосников. Предпочтительнее, чтобы кирпичное изделие имело наклонную грань для обеспечения уклона в сторону колосниковой решётки.
- Второй ряд задней и боковых стен поднимается одновременно. Кирпич также укладывают ребром со сдвигом на ½ длины относительно блока в нижнем ряду. Выполняется армирование шва стальной проволокой диаметром 3 мм или 5 мм.
- Последующие ряды выполняются аналогичным образом до верха топочного отдела. Армируют швы через один ряд кладки.
- В последнюю очередь облицовывают верхнюю плоскость топки, укладывая кирпич плашмя. Между слоями футеровки и основной кладки выполняют тепловую изоляцию из асбеста. Если свод имеет выпуклую форму кладку ведут с применением фасонного (трёхстороннего клинового или пятигранного) кирпича.
Пример футеровки шамотным кирпичом
Пример 2
Пример 3
Пример 4
При этом нужно учитывать, что футеровочный слой и основная кладка стенок должны совпадать по расположению вертикальных швов, не иметь перевязки.
Металлических печей
Футеровка топок металлических печей выполняют аналогично тому, как в кирпичных камерах (инструкция выше), но с одним отличием: между стенами из металла и шамотного кирпича должен оставаться небольшой зазор для компенсации линейного расширения. В это пространство укладывают базальтовые или каолиновые плиты, листы асбеста. Наружную облицовку не рекомендуется проводить кирпичом из-за его низкой теплопроводности.
Футеровка металлической печи
Еще один пример
Твердотопливного котла
В котлах теплоноситель проходит по теплообменным каналам, и почти не теряет энергию на обогрев стен корпуса. Эта особенность твердотопливного оборудования и учитывается при устройстве футеровки.
Выполняют её одним из трёх способов:
- Тяжёлое футерование. Применяется для аппаратов со слабым экранированием. При этом способе внутреннюю облицовку топки выполняют двух или трёхслойной кладкой из шамота.
- Облегчённое футерование. Внутри топочного отдела кладётся однослойная кирпичная кладка. Снаружи котёл облицовывают теплоизоляционными изделиями, способными противостоять высоким температурам и обшивают листовой сталью.
- Натрубной футеровкой. Трубы котла обмазываются снаружи огнеупорным клеем и раствором в 3 — 4 слоя с армированием стекловолоконной сеткой. После застывания образуется монолитный толстый пласт, защищающий от ненужных потерь тепла.
Глиняных печей
Футерование топок лепных глиняных печей проводят шамотным кирпичом. Исключение составляет печь, изготовленная из глинопесчаной смеси и армированная камнем. Её можно обмазать пластичными огнеупорами: алюмосиликатным клеем или мастикой. После застывания слой такого футеровочного материала образует сплошную оболочку, надёжно защищающую глиняные стенки от перегрева.
Футеровка промышленных печей
Футеровочные работы имеют разные цели, поэтому выделяют теплоизоляционную, огнеупорную и кислотоупорную футеровку.
Теплоизоляционная футеровка обеспечивает предохранение оборудования от влияния агрессивных веществ и значительного снижения тепловых потерь. Чаще всего этот вид используют при футеровке промышленных печей. Наиболее популярный материал, используемый при футеровке данного типа, является жаропрочный кирпич – обладает высокими теплоизоляционными показателями и способен выдерживать большие перепады температур.
Назначение кислотоупорной футеровки – обеспечение антикоррозийной защиты внутренних поверхностей оборудования, работающего в агрессивных условиях – под действием кислот, солей, щелочей. В этом случае используется кислотоупорная керамика, базальтовое и диабазовое литьё, углеграфитовые материалы. Выбор состава кислотоупорной футеровки для покрытия производится в зависимости от конкретного оборудования и технических условий его эксплуатации.
Назначение огнеупорной футеровки – защита от воздействия высоких температур, снижение тепловых потерь, эффективное использования тепла. Материал, используемый для этого – огнеупорный кирпич.
Так как футеровка на 90% производится вручную, качество и долговечность такого защитного покрытия напрямую зависят от квалификации специалиста.
В ООО «Схид-будконструкция», Киев к работам по футеровке допускаются только высококвалифицированные мастера. Компания внимательно подходит и к выбору поставщиков огнеупорных материалов. Это, как правило, крупнейшие производители Украины и Европы, качество которых проверено годами. Работы ведутся с соблюдением СНиПов и других регулирующих документов. На все футеровочные работы распространяется полная гарантия качества. Компания «Схид-будконструкция», Киев имеет богатый опыт сотрудничества с крупнейшими промышленными предприятиями Украины и предлагает следующие виды услуг:
футеровку промышленных печей и дымовых труб;
футеровку паровых и водогрейных котлов;
кислотоупорную футеровку;
обслуживание и ремонт футеровки печей.
Огнеупорная футеровка печи изнашивается и для поддержания ее в рабочем состоянии необходимо регулярно ремонтировать ее наиболее пострадавшие участки. Поэтому периодически печь тщательно осматривают, подину прощупывают железным штырем, выявляют все поврежденные места и проводят ремонт футеровки печи и дымоходов.
Футерование труб может быть представлено не только кирпичной выкладкой, но и другими видами. В зависимости от химических свойств выделяют три вида огнеупорных веществ, которые могут использоваться в качестве футеровочных материалов: кислые, нейтральные и основные. Разделение обусловлено различной реакцией разных веществ на вещества, образуемые в процессе горения топлива.
Работы по теплозащите печиЗащитить внутреннюю поверхность топки можно двумя способами:
обработать внутреннюю поверхность материалом с низкой тепловой проводимостью;
использовать защитные экраны, которые будут отражать тепловое излучение. При этом тепло от этого излучения будет уходить из печи вместе с дымом.
При первом способе не стоит путать теплоизоляцию и теплозащиту. При теплоизоляции тепло, выделяемое в печи, остается в рабочей зоне. Теплозащита же только предохраняет определенный участок поверхности от теплового излучения, не задерживая при этом тепло внутри рабочей зоны. Именно для этого при футеровке печи используются теплозащитными, а не теплоизоляционными материалами.
Как уже говорилось ранее, внутреннюю поверхность можно защищать специальными экранами, что зависит от назначения печи. Если в котлах отопления экран не нужен, так как произойдет напрасное расходование тепла, то в банных печах они вполне могут быть применимы.
Раньше для создания печей использовались обычные кирпичи, которые быстро разрушались под тепловым воздействием высоких температур. На смену им пришли кирпичи с более плотной структурой (М-300), которые использовались долгое время, пока не появились шамотные материалы. Они изготавливаются из глины, которая смешана с порошком из обожженной глины с последующим обжигом при высоких температурах.
Шамотный кирпич (ГОСТ 390-96) в настоящее время является оптимальным материалом для футеровки тепловых агрегатов. Основным его отличием от обычных кирпичей являются ярко выраженные теплозащитные свойства. Технология обкладывания шамотным кирпичом внутренней поверхности топки и называется, в большинстве случаев, футеровкой.
Что такое футеровка?
Футеровка печи — внутренняя кладка топочной конструкции, при которой используются футеровочные кирпичи. Главное качество — теплозащита, огнеустойчивость и продление срока службы печи и топки. Футеровка проводится не только из кирпичей, применяются другие материалы. Классификация зависит от веществ, которые вырабатывает топка в процессе своей работы. Различают 3 разновидности огнеупорных веществ:
- кислые;
- основные;
- нейтральные.
Все работы по отделке проводятся только после проектного согласования чертежей и подбора материалов инженером-строителем. Материалы для футеровки изделия являются предохранителями топливной части и самой печи от механического и химического воздействия. Таким образом эта облицовка печи, камина или котла служит для предохранения стенок и свода конструкции от действия высоких температур при работе механизма.
Когда нужна футеровка? Материал использования
Футеровка печей предназначена для предохранения материалов, из которых изготовлена сама печь, от деструктивных последствий перегрева конструкции. Проводится рабочими, используемый материал — огнеупорные кирпичи, но применяются и плиты по типу кирпича. При растапливании печи углями идет очень высокий нагрев стенок, особенно это чувствуется внизу топливника. Изделие дольше прослужит, если использовать в области топливника огнеупорный кирпич — у него выше коэффициент теплового расширения. Отступ при футеровке между кирпичной кладкой и стенками топки — не менее 5 мм. Это требуется при расширении материалов под действием температур.
Футерованные работы рекомендуются при использовании старой печи. Для них готовятся огнестойкие смеси, растворы, замазки. Производители сюда добавляют шамотные микроскопические волокна, связующие добавки, которые улучшают огнеупорные свойства футерованной конструкции. Такие смеси используют для затирки появившихся трещин.
Рекомендуется проводить футеровочные работы для таких конструкций:
- большие бытовые или промышленные виды топочных изделий;
- жаровые камеры;
- топливные агрегаты, у которых жаровые проходы построены вдоль стенок топки;
- при применении высококалорийного вида топлива.
Футерованные работы проводятся непосредственно внутри топки. Используются и защитные экраны с теплоизолирующим действием, которые влияют на процент нагрева производимых дымовых газов, вбирают в себя часть тепло-лучевых потоков, удаляют часть тепла через дымоход. Так как экраны поглощают часть выделяемого тепла, их не используют в печах, предназначенных для обогревания помещений.
3 Другие виды футеровок и критерии выбора
Начнем с металлической защиты. Для этой цели нашли свое применение хромистая, марганцовистая стали, а также разные типы чугуна. А вот чтобы создать защиту для деталей нестандартной формы, делают резиновую футеровку, в которой используют вулканизированную резину
Данный материал плавится и заливается в нужную форму, кроме того, он отличается довольно длительным сроком службы, что не так уж маловажно!
В пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности в основном применяют полимерные виды футеровок. Перечень их достоинств можно продолжать очень долго, основными из них являются: устойчивость к химическому воздействию, агрессивным средам, высоким температурам. Кроме того, они отличаются великолепной износостойкостью, ударной вязкостью и водоотталкивающими свойствами. Еще один вид, который достоин внимания – защита с помощью базальтовых материалов.
В основном применяется она для различных бункеров, емкостей и желобов, подверженных негативному воздействию щелочей с кислотами. Также применение такой футеровки будет весьма эффективно и как антикоррозионное покрытие. Кроме того, обработанной поверхности будет совершенно не страшен износ от взаимодействия с абразивными частичками.
В промышленности, которая отличается тяжелыми условиями эксплуатации, такими, как воздействие чрезмерно высоких температур, сильный абразивный износ, повышенный уровень влажности, актуально применять сверхвысокомолекулярный полиэтилен, отличающийся низкой склонностью к истиранию, отличной сопротивляемостью агрессивным средам, гидрофобностью и довольно длительным эксплуатационным сроком. Выбирая параметры защитного слоя для печей, следует руководствоваться следующими показателями: толщина корпуса и наружной облицовки, а также температура, которая будет внутри топки.
Кроме того, практически все материалы подвержены температурному расширению, так что обязательным является и небольшой зазор (не более 10 мм). Что же насчет футеровочного слоя, так он может быть как двойным, так и одинарным, все зависит опять-таки от вышеперечисленных факторов. Между собой шамотные элементы крепятся посредством металлических штырей, таким образом осуществляется и армирование конструкции, что выступает гарантией дополнительной прочности.
Учтите, что ни в коем случае нельзя использовать одновременно разные типы кирпичей, так как они отличаются различной теплопроводностью и степенью линейного расширения. Так постепенно возникают трещины, и приходится переделывать все заново.
