熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道內(nèi)襯施工技術(shù)總結(jié)

農(nóng)世兆

摘 要：通過通俗易懂的語言，圖文并茂的結(jié)構(gòu)，較全面地總結(jié)了某廠熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道耐材施工過程，重點(diǎn)以圖示方式歸納了無人孔熱風(fēng)爐球頂?shù)膬?nèi)襯施工工藝與熱風(fēng)管道無拱胎上半圓內(nèi)襯砌筑施工工藝。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐；熱風(fēng)管道；耐火材料

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.095

1 前言

熱風(fēng)爐是一種加熱高爐用熱風(fēng)的加熱設(shè)備，現(xiàn)代高爐普遍采用的是蓄熱式熱風(fēng)爐，這種熱風(fēng)爐由蓄熱室和燃燒室兩大部分組成。其工藝流程是：首先借助煤氣燃燒將蓄熱室內(nèi)格子磚（或耐火球）加熱，然后再將冷風(fēng)通入格子磚中，冷風(fēng)被加熱。由于燃燒和送風(fēng)是交替工作的，為保證向高爐連續(xù)供風(fēng)，故每座高爐至少需配置2座熱風(fēng)爐，一般配置3～4座。

蓄熱式熱風(fēng)爐根據(jù)燃燒室位置不同分為內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐，但在內(nèi)襯結(jié)構(gòu)上基本類似，熱風(fēng)爐的內(nèi)襯砌體主要包括大墻、燃燒室、蓄熱室、爐頂、陶瓷燃燒器、管道以及各孔砌體等，根據(jù)其工作溫度、應(yīng)力變化和化學(xué)侵蝕等特點(diǎn)，各部位的砌體選用不同性能的耐火材料和結(jié)構(gòu)。

下面就以矩形截面陶瓷燃燒器內(nèi)燃室熱風(fēng)爐為例，對熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道的內(nèi)襯施工工藝總結(jié)如下。

2 矩形截面陶瓷燃燒器內(nèi)燃室熱風(fēng)爐耐材內(nèi)襯結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)

2.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

熱風(fēng)爐由蓄熱室、燃燒室與球頂三部分組成，前兩者之間由中心隔墻分隔而成，球頂砌體由爐頂鋼結(jié)構(gòu)托圈作為支撐且與爐墻脫開。其中蓄熱室由坐落在爐箅子上部的七孔格子磚交錯(cuò)交合砌筑而成，沿高度方向共設(shè)不同材質(zhì)的格子磚，格子磚之間、格子磚與大墻隔墻工作層之間均設(shè)有不同寬度的膨脹縫。蓄熱室墻體設(shè)多層輕質(zhì)磚與單層重質(zhì)磚，重質(zhì)磚與中心隔墻之間留設(shè)脹縫，成獨(dú)立結(jié)構(gòu)，高度方向分不同材質(zhì)的耐材。燃燒室內(nèi)設(shè)矩形截面陶瓷燃燒器一座，它坐落在燃燒室底部的澆注料上面，由煤氣道、空氣道、混合室等通道組成，燃燒室墻體也設(shè)多層輕質(zhì)磚與單層重質(zhì)磚結(jié)構(gòu)，工作層沿著高度方向分不同材質(zhì)的耐材。中心隔墻是分隔燃燒室與蓄熱室的墻體，由兩層重質(zhì)磚與多層輕質(zhì)磚組成，工作層的材質(zhì)變化與同部位的燃燒室及蓄熱室工作層的材質(zhì)變化一致。球頂采用懸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，球頂不設(shè)檢修人孔，設(shè)多層輕質(zhì)磚與單層重質(zhì)磚，其中保溫層之間，保溫層與重質(zhì)磚之間設(shè)有膨脹縫，填充EP，且在重質(zhì)磚及靠重質(zhì)磚的保溫層砌體上各設(shè)有均壓孔，增強(qiáng)了爐頂?shù)臒岱€(wěn)定性能。在整座熱風(fēng)爐中燃燒室、球頂與熱風(fēng)出口等處的溫度變化較大，生產(chǎn)時(shí)環(huán)境差，采用組合磚結(jié)構(gòu)。

2.2 施工程序與進(jìn)料方案

2.2.1 施工程序依次為

爐底澆注、噴涂、爐箅子以下砌筑、直桶段砌筑、球頂砌筑，其中蓄熱室大墻與格子磚交替進(jìn)行，燃燒室待火井砌至熱風(fēng)出口上部后搭保護(hù)棚后再開始砌筑。

2.2.2 進(jìn)料方案

在每座熱風(fēng)爐前立一座50米高的井架，采用耐火磚集裝框連續(xù)運(yùn)輸，重車進(jìn)爐，一次到位的設(shè)施。在熱風(fēng)爐爐外保護(hù)棚及保護(hù)棚下面的地面上鋪設(shè)輕軌與轉(zhuǎn)盤，同時(shí)帶輥道小車系統(tǒng)，沿?zé)犸L(fēng)爐筒身高度方向每隔6～7米的爐殼上開設(shè)900×1000mm的進(jìn)料口數(shù)個(gè)，同時(shí)搭設(shè)相應(yīng)高度的金屬平臺數(shù)層，球頂以下的材料經(jīng)各部平臺重車進(jìn)爐。爐頂材料從支設(shè)于球頂?shù)膯诬壛号c進(jìn)料平臺經(jīng)球頂施工孔垂直運(yùn)入爐內(nèi)。

2.3 各部位的施工工藝

2.3.1 爐底澆注料

在進(jìn)行爐底澆注料施工前應(yīng)清干凈爐底鋼板上的渣子，在爐柱側(cè)面投上標(biāo)高控制點(diǎn)，根據(jù)澆注料的施工說明進(jìn)行加水、攪拌。振搗密實(shí)，表面平整，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高與滿足上部砌體施工的要求。

2.3.2 熱風(fēng)爐爐殼內(nèi)表面噴涂

（1）在爐箅子上表面用彩條布和橡膠皮覆蓋嚴(yán)密，爐箅子四周邊沿和相鄰爐箅子之間用木楔塞緊，以防爐箅子移動，在爐內(nèi)制作噴涂吊盤一個(gè)，利用卷揚(yáng)進(jìn)行升降噴涂吊盤。

（2）立中心管，用半徑輪桿檢查控制噴涂層的橢圓度。首先校核熱風(fēng)爐直筒段爐殼中心與朝天孔中心之間偏移情況，找出一個(gè)最佳的噴涂中心點(diǎn)，然后用鋼絲固定在橫在朝天孔上的工字鋼上，下端固定在爐箅子上，以此作為噴涂中心軸。

（3）噴涂層厚度方格網(wǎng)支設(shè)，噴涂前根據(jù)中心半徑支設(shè)豎向直板與水平環(huán)向弧形板條，間距約1.4×1.4m，經(jīng)過用半徑規(guī)檢查準(zhǔn)確并支設(shè)牢固后就可以進(jìn)行噴涂作業(yè)。

（4）對噴涂層進(jìn)行粗整與精整，每噴完一段后，必須在初凝之前進(jìn)行粗整與精整，即先用鐵抹子和刮尺進(jìn)行休整，然后用半徑規(guī)與刮刀進(jìn)行精整，以確保橢圓度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（5）爐頂噴涂前，先在吊盤上搭設(shè)架子，其余類同。

2.3.3 蓄熱室與大墻砌筑

（1）根據(jù)施工規(guī)范，有噴涂層的熱風(fēng)爐，蓄熱室、燃燒室爐墻，均應(yīng)掛中心線控制半徑進(jìn)行砌筑，這就要求先砌工作層，保內(nèi)徑，然后逐環(huán)向爐皮推進(jìn)，但這往往造成中間隔熱層填充質(zhì)量不理想，尤其是對于熱風(fēng)爐工作層與隔熱層之間設(shè)計(jì)有脹縫與滑動層的結(jié)構(gòu)，如果先砌工作層，則脹縫內(nèi)EP、滑動層的滑動油紙鋪設(shè)就不易操作。采取從爐殼向爐膛依次進(jìn)行砌筑，這就要求噴涂層必須經(jīng)過粗整與精整來達(dá)到砌體既有理想的內(nèi)空尺寸，又有完整的保溫層。

（2）脹縫與滑動縫留設(shè)：矩形截面陶瓷燃燒器內(nèi)燃式熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一是：由于砌體各種耐火材料的膨脹速度不同，為使各墻體能夠單獨(dú)自由膨脹，各工作層墻體的脹縫設(shè)計(jì)為上下直通結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了使砌體的脹縫能夠吸收最高使用溫度時(shí)的膨脹，又要防止熱流短路，特在膨脹縫內(nèi)填充耐高溫柔性的纖維氈。格子磚之間的膨脹縫在碼格子磚時(shí)夾入聚苯乙烯泡沫即EP，格子磚與大墻、隔墻工作層之間也留設(shè)脹縫，用木楔固定。

2.3.4 各孔洞的砌筑

一般每座熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)有下部人孔2個(gè)，中部人孔1個(gè)（封孔時(shí)留點(diǎn)火孔一個(gè)），煙氣出口2個(gè)，煤氣入口1個(gè)，助燃空氣入口1個(gè)，熱風(fēng)出口1個(gè)，朝天孔1個(gè)。根據(jù)各孔所處部位，生產(chǎn)時(shí)溫度分布情況，一般只在熱風(fēng)出口與朝天孔位置采用組合磚結(jié)構(gòu)，其余孔洞采用T-3、T-23、T-22型號的磚砌筑而成。施工過程中，為了保證熱風(fēng)出口組合磚的砌筑質(zhì)量，特采取了以下幾點(diǎn)保證措施：

（1）把好耐火廠生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)，如每塊磚的外形尺寸及內(nèi)在密實(shí)度以及組合磚的理化指標(biāo)。

（2）把好耐火廠預(yù)裝關(guān)，施工單位協(xié)助業(yè)主派人到耐火廠參加預(yù)砌全過程，嚴(yán)格按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行模擬砌筑，按照設(shè)計(jì)磚縫、弧度、外形尺寸進(jìn)行檢查，并編號后再裝箱。

（3）到現(xiàn)場后砌筑前進(jìn)行開箱檢查，看看有無破損、缺號，收取預(yù)砌圖，也可以在平地上再擺演一次，以加深操作者的熟悉程度。

（4）砌筑時(shí)，必須嚴(yán)格保證組合磚撂底磚層的砌筑標(biāo)高和平整度，確定中心位置和控制砌磚半徑，真正做到“對號入座”。在砌筑中若出現(xiàn)有錯(cuò)臺或三角縫或半徑不吻合的現(xiàn)象時(shí)，不能隨意對組合磚再次加工改型處理，必須及時(shí)檢查原因，重新加以調(diào)整解決。

（5）熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口組合磚里外兩環(huán)的中心標(biāo)高一般不一樣高，施工時(shí)需要支設(shè)兩根中心輪桿，在支設(shè)中心管時(shí)用中心輪桿先檢查一下中心管支設(shè)標(biāo)高是否正確，上半圓支設(shè)拱胎時(shí)先干擺一環(huán)看看合門磚縫是否合適，然后按號進(jìn)行砌筑。

（6）熱風(fēng)口周圍環(huán)寬1m范圍內(nèi)取消輕質(zhì)磚，重質(zhì)磚緊靠噴涂層砌筑，組合磚與熱風(fēng)支管之間的脹縫內(nèi)用纖維氈填充，取消EP脹縫填料。

2.3.5 格子磚砌筑

（1）準(zhǔn)備工作：在碼格子磚之前，先完成兩件事，其一是進(jìn)行選磚分級，即格子磚設(shè)計(jì)厚度一般為100mm，訂材料時(shí)，要求耐火磚生產(chǎn)廠家按照厚度分級：102—101、101—100、100—99、99—98等四個(gè)等級，并且用四種不同顏色分別對每塊磚打上記號，按照不同材質(zhì)各自按照等級包裝發(fā)運(yùn)，到現(xiàn)場后分類堆放。其二是檢查爐箅子。爐箅子的安裝是筑爐的上道工序，在筑爐前必須對爐箅子的平整度用拉線法檢查驗(yàn)收，其誤差不得超過5毫米，爐箅子各格子孔中心線對設(shè)計(jì)位置的誤差不得超過3毫米，同時(shí)爐箅子與爐殼之間的間隙誤差應(yīng)能滿足墻體的砌筑要求，相鄰箅子之間的格孔應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）碼砌方法：

碼格子磚與砌大墻交錯(cuò)進(jìn)行，一般一個(gè)班砌大墻另一個(gè)班碼格子磚。

根據(jù)爐子十字中心線放出格子磚A、B、C三種排列線，由木工用墨線彈在已砌的墻體上，碼砌時(shí)拉線進(jìn)行。

由于爐箅子制作和安裝時(shí)總存在一定的誤差，第一層磚如果完全按排列線進(jìn)行砌筑，勢必造成每一層格子磚有少部分磚格孔不正對爐箅子孔，在砌筑時(shí)應(yīng)該采取第一層對準(zhǔn)爐箅格孔，第2、3、4層逐漸向排列線靠攏，但上下兩層格孔錯(cuò)臺最大不得超過3mm。砌筑時(shí)，格子磚往往會出現(xiàn)周邊高與中間低的現(xiàn)象，可以通過選用不同厚度的格子磚進(jìn)行調(diào)整。另外在砌大墻時(shí)會有泥漿散落在周邊格子磚上，在碼格子磚前，必須先清掃干凈覆蓋在格子磚磚面上的橡膠皮，然后揭開它放到大墻上，然后清掃調(diào)整最上一層格子磚后再開始新一輪格子磚的碼砌，脹縫留設(shè)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，否則累計(jì)誤差可能導(dǎo)致上下凸臺與凹槽對不上。

2.3.6 球頂砌筑

（1）拱頂中心線的確定，以朝天孔法蘭實(shí)際中心為基準(zhǔn)。

（2）拱腳磚標(biāo)高的確定，以朝天孔法蘭上表面標(biāo)高為基準(zhǔn)，返測拱腳磚標(biāo)高，再往下返球頂圓柱段的磚層線。在三層托圈上用耐火澆注料對托圈板進(jìn)行找平，然后嚴(yán)格控制磚層厚度進(jìn)行砌筑，層層用輪桿檢查內(nèi)直徑，確保拱頂圓柱段與大墻砌筑尺寸符合設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到大墻與拱頂相互獨(dú)立，各自自由膨脹。

（3）拱胎旋轉(zhuǎn)樣板及腳手架，拱頂砌筑前用不容易變形的木料，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸，用放大樣的方法制造出中心旋轉(zhuǎn)樣板，并用拱頂磚進(jìn)行預(yù)擺檢驗(yàn)，在弧度板上劃出拱頂每層磚的放射線。

除了中心轉(zhuǎn)動樣板外，還應(yīng)制作一個(gè)球頂最上7～8環(huán)磚的插板式拱胎。

搭設(shè)的腳手架應(yīng)離開拱腳磚300mm左右，隨著砌筑高度一步一步搭設(shè)，為了旋轉(zhuǎn)樣板的轉(zhuǎn)動自由，隨著砌筑的進(jìn)行，旋轉(zhuǎn)樣板應(yīng)被逐塊切除。

（4）砌筑方法。

拱頂下部數(shù)十層的內(nèi)孔尺寸主要借助中心轉(zhuǎn)動樣板進(jìn)行控制，一層層往上砌，當(dāng)砌至一定高度時(shí)，開始使用掛鉤卡子，并且同一層磚必須合門后方可以開始砌另一層磚。拱頂輕質(zhì)磚，膨脹縫（用EP填充）及噴涂料填充應(yīng)同步跟上。砌筑時(shí)拱磚高度一般會超出樣板上的層高線及同縫現(xiàn)象，前者可以不予處理，待砌至倒數(shù)3～4層時(shí)再進(jìn)行處理，后者主要是加工一部分薄型磚（也即調(diào)節(jié)磚）進(jìn)行錯(cuò)縫處理。因熱風(fēng)爐球頂不設(shè)人孔，爐頂?shù)牟牧吓c施工人員均從朝天孔進(jìn)入，支設(shè)的中心輪桿必須既是施工人員出入爐內(nèi)的工具，又是控制球頂內(nèi)尺寸的工具。該多功能輪桿結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示。

2.3.7 矩形截面陶瓷燃燒器砌筑

（1）幾點(diǎn)要求：每座熱風(fēng)爐火井下部設(shè)計(jì)燃燒器一座，由煤氣入口、煤氣道、空氣入口、空氣道、混合區(qū)組成，矩形截面燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用耐火磚磚型多，一般有60多個(gè)磚號，砌筑質(zhì)量要求高，砌筑時(shí)應(yīng)注意：（a）需嚴(yán)格控制各部位的標(biāo)高，使各部位能有機(jī)地銜接。（b）要保證砌體有良好的氣密性，泥漿必須飽滿，防止空氣與煤氣互相竄漏。（c）要求各截面尺寸準(zhǔn)確，從而使空氣與煤氣通道及混合區(qū)截面尺寸準(zhǔn)確，達(dá)到最佳燃燒效果。（d）脹縫留設(shè)必須正確合理，使砌體在高溫時(shí)保持正常的膨脹狀態(tài)。

（2）對線尺寸的具體控制措施。

a.測量與放層高控制線及各部位的標(biāo)高（燃燒器示意圖見附圖2）。

煤氣通道位于矩形燃燒器中心位置，標(biāo)高從h1到h2（即高度為h2～h1），每層層高a，計(jì)n層；混合區(qū)m層，標(biāo)高從h2到h3（即高度為h3～h2），每層層高也為a；空氣道對稱地布置在煤氣道四周，標(biāo)高從h4到h2（即高度為h2～h4），每層層高a/2，計(jì)n層。煤氣通道n層和空氣通道n層共同作為矩形燃燒器混合區(qū)砌體的底座，砌體標(biāo)高嚴(yán)格控制在h2，為此，在兩個(gè)氣體通道不同層數(shù)，不同層高的狀況下，必須按照各自的設(shè)計(jì)尺寸，嚴(yán)格控制層高，才能達(dá)到h2的一致標(biāo)高。同時(shí)煤氣入口竄過煤氣道墻，空氣入口竄過空氣道墻，它們各自用已經(jīng)加工好的異型磚進(jìn)行配層砌筑，為此非常有必要用層數(shù)線進(jìn)行控制各部位的層高。根據(jù)砌體的端面特征進(jìn)行了特殊的標(biāo)高控制，具體措施如下：復(fù)測煤氣入口與空氣入口中心標(biāo)高之間的實(shí)際間距，調(diào)整h1標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，確保煤氣入口，空氣入口砌體平緩過渡，再以h1標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，用水平儀測出煤氣道第20層頂面標(biāo)高與煤氣道第40層頂面標(biāo)高，及燃燒器頂面標(biāo)高，然后以此標(biāo)高點(diǎn)為基準(zhǔn)在火井工作層的墻體上返出各煤氣道墻的層高線。砌筑煤氣道墻時(shí)，層層拉線檢查。由于空氣道墻的層高是煤氣道墻的層高的一半，可以以所砌煤氣道各層表面標(biāo)高為基準(zhǔn)找平空氣道墻的底座標(biāo)高。

b.用等腰梯形木樣板控制煤氣斜道截面的斜度。

煤氣通道一般設(shè)有橫截面為一等腰梯形的上下過渡段，為了確保砌體斜面一致，降低斜面截面尺寸誤差，減少錯(cuò)臺，可以按照截面尺寸制作兩副等腰梯形木樣板，并且固定在斜面的兩端墻上，使樣板中心對準(zhǔn)燃燒器的中心線，將相應(yīng)標(biāo)高返在樣板頂面上，以該標(biāo)高為基準(zhǔn)往下返過渡段的磚層線，兩側(cè)墻按照梯形樣板兩側(cè)斜邊上的層高線，層層拉線砌筑以此控制斜道的內(nèi)空尺寸、墻面斜度及每層砌體的表面平整度。

c.其它措施。

空氣道墻、煤氣道墻的垂直脹縫留設(shè)，砌筑時(shí)先用按照設(shè)計(jì)尺寸制作的脹縫木板條，砌完一層后取出木板條再填入加工好的纖維氈，由于煤氣道墻的凸臺朝上。凹槽朝下，砌筑時(shí)采取兩面打灰，確保泥漿飽滿，增強(qiáng)砌體的氣密性。

3 熱風(fēng)管道內(nèi)襯施工

熱風(fēng)管道主要包括熱風(fēng)主管（含倒流休風(fēng)管）、熱風(fēng)支管和熱風(fēng)圍管。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)一般為圓環(huán)砌體，各三岔口部位（指熱風(fēng)支管、倒流休風(fēng)管和圍管與熱風(fēng)主管交接部）采用組合磚（形狀為兩個(gè)圓環(huán)砌體的直角相貫體）。

傳統(tǒng)的施工工藝是，先砌筑下半圓（先砌筑保溫層，后砌筑工作層，通過弧度板控制內(nèi)空尺寸），后砌筑上半圓（先砌筑工作層，后填充保溫層，通過拱胎控制內(nèi)空尺寸及砌筑過程的支撐系統(tǒng)），該施工工藝存在上部保溫層施工質(zhì)量難以保證的缺陷，也是造成熱風(fēng)管道外表面在生產(chǎn)過程產(chǎn)生局部過熱的原因之一。為了從根本上確保保溫層的施工質(zhì)量，在砌筑上半圓內(nèi)襯的施工工藝上進(jìn)行了調(diào)整，即在砌筑熱風(fēng)管道上半圓內(nèi)襯時(shí)采取先砌筑保溫層，然后再砌筑工作層，即采用無拱胎的熱風(fēng)管道施工新工藝。這可以從根本上解決用傳統(tǒng)施工工藝——拖胎砌筑法存在的保溫層填充質(zhì)量不理想的質(zhì)量問題。

無拱胎的管道砌筑施工程序?yàn)椋旱谝徊絿娡繉诱覉A；第二步砌筑下半圓保溫層與工作層；第三步砌筑上半圓保溫層（采用竹片支撐）；第四步砌筑上半圓工作層（同樣采用竹片支撐）。砌筑施工程序示意圖見附圖3所示。

4 結(jié)束語

本文以矩形截面陶瓷燃燒器內(nèi)燃室熱風(fēng)爐為例，對熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道內(nèi)襯的施工工藝通過簡要的文字?jǐn)⑹雠c生動形象的圖示進(jìn)行了描述，對熱風(fēng)爐本體及熱風(fēng)管道的內(nèi)襯的施工工藝及控制要點(diǎn)進(jìn)行了敘述，優(yōu)化了施工工藝，利于確保施工質(zhì)量，對未來各式熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道內(nèi)襯砌筑工程的實(shí)際應(yīng)用具有普遍的指導(dǎo)意義和推廣價(jià)值。

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