Vývoj oprav žárovzdorných vyzdívek pomocí monolitických směsí

Žárovzdorné vyzdívky se vlivem provozních podmínek postupně opotřebovávají, degradují. Při určitém stupni rozrušení je nutno přistoupit k jejich opravě, ať už celkové, nebo preventivní. Předložený příspěvek popisuje nový přístup k provádění oprav, který je podmíněn existencí vhodného mixu opravárenských monolitických materiálů a užitím vhodné kombinace instalačních metod. Uvedeným přístupem dochází k výraznému urychlení a zefektivnění oprav. V příspěvku jsou také uvedeny příklady úspěšných aplikací především v energetických agregátech.

Úvod

Provoz většiny tepelných agregátů bývá doprovázen prováděním oprav žárovzdorných vyzdívek v nich nainstalovaných. Jejich rozsah, časová a finanční náročnost mohou dosahovat poměrně velkých objemů. Každé zmenšení objemu opravy, její zrychlení a snížení spotřeby opravárenského materiálu přestavuje výrazné finanční úspory. Dlouholetou úzkou spoluprací výrobce monolitických žáromateriálů a firmy realizující instalaci vyzdívek se dospělo k níže popsané změně přístupu k provádění oprav. Ze strany výrobce šlo o vývoj nových žáromonolitů pro různé způsoby aplikace. Ze strany realizátora oprav vyzdívek pak o optimalizaci bouracích prací a zvolení optimálního a rychlého způsobu instalace nové vyzdívky.

Provádění oprav – nový přístup

Jak již bylo popsáno, rozšířily se během několika let vývoje monolitických opravárenských směsí možnosti pro provádění oprav. Díky tomu lze provádět opravy cíleně, zmenšovat jejich rozsah, tím pádem je urychlovat. Což vede ke snížení jejich nákladů, úspoře času pro vlastní provedení opravy a také pro prvotní temperaci vyzdívky.

Kategorie oprav se často mění z generální opravy (GO) na střední opravu (SO), či běžnou opravu (BO). GO se provádí v nutných případech při velké destrukci vyzdívky, ale i při ní lze výhodně použít nových materiálů. Po dohodě se zákazníkem o provedení modifikované opravy, kdy se provádí různé kategorie oprav na různých místech, dle poškození se postupuje následovně:

• a) Provede se posouzení stability jednotlivých částí vyzdívky – to znamená posouzení stavu fixačních prvků, tvaru vyzdívky, soudržnosti jednotlivých částí, posouzení vlivu koroze atd. Opravy se provádějí na všech typech vyzdívek cihelných i monolitických.
• b) Podle výsledků prohlídky se rozhodne o způsobu opravy jednotlivých částí vyzdívky a o nutných přípravných pracích. Způsob se volí už s ohledem na materiály a technologie, které jsou k dispozici pro opravu. Například tam, kde je vyzdívka hodně narušená a popraskaná, se, pokud je stále stabilní, volí místo kompletní výměny oprava nástřikem slabší vrstvy speciální směsi.
• c) Někde bude nutno provést kompletní demontáž, někde stačí očištění oškrábáním, odlomením, případně pískováním. Nepostupuje se tedy způsobem - jde o GO, tak se musí všechno vyměnit.
• d) Příprava vyzdívky pro speciální opravu spočívá tedy hlavně v co nejlepším očištění vyzdívky, instalaci fixačních prvků (žárovzdorné kotvičky, kotvy, hmoždinky přímo do vyzdívky tam, kde jde o potřebu silnější vrstvy). Velmi důležitá je též zkouška netečnosti podkladové vrstvy (původní vyzdívky) k pojivu, které je použito pro nástřik. V případě, že dochází k reakci, je nutné tuto podkladovou vrstva natřít pojivem a nechat vyreagovat (vyšumět) nečistoty. Pokud bychom toto opatření neudělali, došlo by v brzké době k narušení soudržnosti staré a nové vyzdívky. Je též nutno obnovit dilatace a tam, kde je to potřeba, vymezit pracovní pole pro aplikaci opravárenské hmoty.
• e) Provedení vlastní opravy probíhá podle harmonogramu tak, aby bylo možno případně použít co největší množství mechanizace kvůli urychlení prací. Souběžně s opravou probíhají úklidové práce, což přispívá k rychlému ukončení prací.
• f) Použité materiály je většinou možno samotné temperovat takovou rychlostí, že se musí brát ohled na okolní vyzdívku a zařízení. Je proto nutno stanovit pro každou opravu speciální temperační křivku.
• g) Nové opravárenské směsi též umožňují provádět opravy za horka. Tyto opravy se provádějí výjimečně při požadavku udržet zařízení v provozu po nějakou kratší dobu (dokončení zakázky apod.) Nové materiály možno použít v rozmezí teplot 300-900°C. Každému je jasné, že z hlediska bezpečnosti práce a ochrany zdraví vyžadují tyto opravy specifické podmínky pro jejich provedení.

Přínosy výše uvedených oprav jsou následující:

• Zkracuje se doba trvání opravy.
• Šetří se množství vybouraného a použitého materiálu.
• Většinou dochází k úsporám financí s porovnáním s předchozí opravou.
• Šetří se topné medium pro provedení temperace (převažuje plyn).
• Oprava se provádí s menším personálním obsazením.
• Šetří se životní prostředí.

Existence vhodného portfolia monolitických opravárenských směsí

Podmínkou pro shora popsaný způsob oprav je existence a dostupnost portfolia vhodných monolitických žárovzdorných směsí. Uvedená změna systému oprav vyzdívek může být samozřejmě použita v různých tepelných agregátech. V následujícím však bude zvolen pouze jeden typ agregátu - elektrárenský fluidní kotel pro spalování biomasy. Pro tento případ byly spolupracující instalační firmě nabídnuty následující žáromonolity. Bylo přihlédnuto ke specifickým podmínkám provozu fluidního kotle na biomasu (především abraze, alkalická koroze aj.) Záměrem k urychlení oprav byl také požadavek na rychlejší a bezpečnější první ohřev. Byly vybrány následující směsi:

• CHG-Chemicky vázaný jakostní torkretovací Základní parametry uvedených žáromonolitů jsou uvedeny v tabulce 1.

Z uvedeného portfolia lze pokrýt převažující objem nové monolitické vyzdívky. Zde nastupuje v rámci přípravy opravy spolupráce realizátora opravy vyzdívky (projekt manager + projektant) a dodavatele materiálů. Na základě rozsahu poškození se volí typ žárovzdorného monolitického materiálu.

Kdy se zohledňuje:

• Objem opravy.
• Požadavek na materiál v daném místě tepelného agregátu.
• Optimální způsob instalace.
• Způsob prvního ohřevu aj.

K aplikovaným materiálům ještě jedna poznámka. Opravu od opravy narůstá podíl chemicky vázaných žáromonolitů, především torkretovacích.

Důvody jsou následující:

• Torkretování je velice efektivní metoda instalace.
• Torkretování většinou nevyžaduje zhotovování bednění (časově i finančně nákladná záležitost).
• Torkretovací chemicky vázané žárobetony vykazují vysoké mechanické parametry blížící se licím LCC materiálům, jaké lze u jiných torkretovaných materiálů těžko dosáhnout.
• Dále vykazují vysokou chemickou odolnost, ve zmiňovaném prostředí spalující biomasu hlavně odolnost alkalickému odlupování (alkalibursting).
• Chemicky vázané žárobetony, ať už pojené fosfátovými pojivy, nebo typu sol-gel, nevyžadují zdlouhavý první ohřev.
• U typu sol-gel používají neagresivní pojivo, zde koloidní roztoky SiO₂.
• Je u nich prokázána i lepší odolnost změnám teploty oproti hydraulicky vázaným žárobetonům stejného nebo obdobného složení, lepší přilnavost aj.

Příklady dosavadních aplikací

Agregáty, ve kterých byla uplatněna popsaná metodika oprav, se vyznačují především velkým objemem vyzdívky a mnohdy její tvarovou komplikovaností. Vzhledem k odbornému zaměření autorských společností se doposud nejvíce uplatnil nový způsob oprav v agregátech:

• Elektrárenské fluidní kotle na tuhá paliva.
• Velké kotle pro spalování biomasy.
• Spalovny odpadů.
• Pece na tavení a rafinaci hliníkového šrotu a jeho slitin.

Na výše uvedených obecně informativních obrázcích je vidět přibližný rozdíl mezi opravami prováděnými novým způsobem (Obr. 1) a stejným místem opravované vyzdívky v minulosti (Obr. 2). Je vidět rozdíl v množství demontovaného a použitého materiálu. Nezřídka se stává, že při kompletní demontáži pracovní vrstvy se naruší také izolační vrstva a někdy i fixační prvky. Potom je spotřeba materiálu a práce, potřebné k provedení opravy, výrazně rozdílná. Je nutno zdůraznit, že rozhodující pro způsob opravy je hlavně stabilita stávající vyzdívky. Pokud je vyzdívka narušená tak, že je na první pohled nutná kompletní výměna, při stabilním stavu této vyzdívky je možno provést její částečnou opravu.

Závěr

Je celkem jasné, že během provozování zařízení musí někdy dojít k provedení generální opravy vyzdívky. Je to při souběhu destrukčních vnějších narušení vyzdívky vlivem provozu zařízení a zjištění nestability převážné části vyzdívky. Nový přístup k opravám však může prodloužit intervaly mezi jednotlivými GO, což jistě není zanedbatelná úspora pro provozovatele. Úsilí, které je vynaloženo při dosavadním provádění pravidelných GO, je nutno přesunout do improvizovaných projektů při navrhování způsobů oprav.

David Mikulášek, Vojtěch Kavan
DITHERM, a.s.

Milan Henek
Průmyslová keramika, spol. s r.o.