加热炉衬里施工技术

冯凯

摘 要：加热炉为工业炉的一种，本文通过现场施工，从施工安排、施工程序、浇注料施工、可塑料施工、耐火砖砌筑和烘炉等方面，叙述了燕山石化炼油厂140万吨/年延迟焦化装置中加热炉衬里施工的基本方法及所采取的技术措施。

关键词：施工程序；浇注料；可塑料；耐火砖；烘炉

加热炉，即指用来提高物料温度，达到改变物料物理和化学性能的一种热工设备。所谓衬里，就是指在工业炉钢结构内表面采用耐高温的材料（如：浇注料、可塑料、耐火砖、预制纤维块）进行施工，形成隔热层，防止钢结构在高温下变形或坍塌。

1 工程概况

加热炉为140万吨/年延迟焦化装置中的一台工业炉，主要作为原料的加热设备。该加热炉为双面辐射室、一对流室、一烟囱和一套附属余热回收系统。辐射室截面尺寸：24370mm（长）×18328mm（宽）×6740mm（高），炉底采用耐火浇注料和耐火砖的炉衬结构，侧墙采用可塑料和拉砖的炉衬结构，辐射室中间用隔火墙分开，人孔门16个，看火门64个；对流室截面尺寸：22672mm（长）×4128mm（宽）×4792mm（高），采用浇注料和折流砖的炉衬结构；烟囱截面尺寸：φ3070mm（直径）×40468mm（高）。

加热炉衬里材料主要为不定性耐火浇注料、纤维可塑料和耐火砖，浇注料为：JNQ-80、JNQ-100和JM-100，纤维可塑料为：CNK-11、CNK-12和CNK-14，耐火砖为：黏土砖和高铝砖，整个衬里材料总重约800吨。

2 技术措施

2.1 钢结构交接

钢结构的施工质量将直接影响着衬里的施工质量，因此，在衬里施工前对钢结构的挠度、平整度、尺寸等进行了检查，检查项目如表一所示，并对辐射室、流室顶板进行了淋水试验，检查合格并办理工序交接后才进行衬里施工。

2.2 浇注料施工

（1）搅拌使用新鲜、干净的饮用水，pH值为6.5～7.5，施工现场采用水车供水。由于现场采用的是北京天坛股份有限公司通达耐火技术分公司生产的浇注料，参照厂家的使用说明，其加水量按表二执行。

（2）搅拌采用强制式搅拌机，决不可人工搅拌。加水前先进行干料预混，混料时间不少于1min，待搅拌均匀后再加水，搅拌时间不宜过长，以2～3min或成“生面团”、“油灰状”为宜。

（3）搅拌好的浇注料规定在30min内用完，已凝结的料块不能再加水搅拌使用，应扔掉，并及时清理出施工现场。使用时必须整袋料使用，禁止取出部分料使用。施工过程中禁止向搅拌好的浇注料内再次加水。

（4）施工采用支模浇注，并结合手工捣打。捣打必须密实，施工应连续进行，当出现施工间隙时，设置了阶梯形接口（衬里厚度不大于75mm时，接缝可设置成直缝），接口预留在两保温钉之间。再次施工前，将接缝划成沟痕，清除浮粒，淋水湿润，然后再继续浇注。

2.3 可塑料施工

（1）可塑料采用山东鲁阳公司生产的材料，加水前也先进行干料预混，混料时间为1～2min，待搅拌均匀后再加水，加水搅拌时间为5～10min。

（2）由于可塑料中主要为纤维制品，为方便脱模和浇注成型，在施工中掺入了增塑剂。增塑剂的使用要求为：根据当天的施工量，提前24小时将增塑剂溶解成无色透明溶液后施工。溶解方式为：将1～2小袋增塑剂均匀地撒入20kg水中，并搅拌3～5min，然后浸泡24小时，待增塑剂溶解成无色透明溶液后使用。

（3）其余施工要求与浇注料相同。

2.4 辐射室顶衬里施工

（1）加热炉辐射室顶为200mm厚CNK-12纤维可塑料，采用手工捣打将无法满足要求，施工中采用支模浇注。模板采用300mm宽钢模板，所使用的模板必须要求表面平整，并且模板与模板之间的拼缝必须严密。在炉顶端部和预留管、预留孔等钢模板无法使用的部位，采用木模板，木模板与钢模板应有良好的拼缝。

（2）浇注前，在炉膛内搭设满堂脚手架，脚手架的步距和间距均为1200mm。脚手架搭设好以后，在立管顶端加撑子，用以调整模板高度。撑子调好以后，铺设横管，然后在铺设纵管，最后再在纵管上铺设钢模板。

（3）炉顶衬里浇注具体方法为：从一端推向另一端，每铺设一排300mm宽模板，浇注一次衬里，然后再拼装模板，浇注衬里。每次的衬里不应直接浇注到模板边，应预留50mm左右，以方便拼装模板。

（4）拼装模板时，用力不应过猛，以防止新浇注的可塑料衬里与炉顶钢板脱落，在浇注炉顶衬里期间，炉顶尽量不让人走动，并且所有的材料都应轻拿轻放。

（5）炉顶衬里采用人工捣打浇注，人工将可塑料抱成团以后，直接往里填塞，然后采用木棒进行捣打，以使可塑料能浇注密实。

（6）炉顶合门选在端部，合门处的衬里宽度不应超过端墙的衬里厚度，并且衬里表面应为麻面，以方便端墙与炉顶衬里的结合。

2.5 耐火砖砌筑

（1）该加热炉所使用的耐火砖主要为折流砖、NG-1.0标准黏土砖、LG-1.0标准和异型高铝砖。折流砖用在对流室，主要起改变气流用，使炉管能均匀受热；NG-1.0标准粘土砖用在炉底中间隔火墙和炉底面砖，主要起隔热用；LG-1.0标准和异型高铝砖用在辐射室侧墙，主要起隔热用。

（2）由于折流砖直接嵌在浇注料内，因此，施工对流室衬里时，为防止折流砖与刚施工的浇注料衬里直接接触，施工中在折流砖的上下表面均用塑料薄膜进行隔离。

（3）辐射室側墙为拉砖的炉衬结构，砖里面为80mm厚的CNK-11可塑料和120mm厚的CNK-14可塑料，砖拉钩直接焊在钢板上。由于施工中砖与砖之间的缝隙为1mm，这对砖拉钩的焊接和可塑料衬里表面平整度的要求非常高。为保证拉砖的可操作性和可靠性，砖拉钩采用拉通线焊接，焊完以后再拉通线找平整度和间距；可塑料衬里表面采用挂杠找平，只许存在负偏差，砖与可塑料衬里之间的缝隙采用粉状浇注料进行填塞。

（4）砌筑炉底中间隔火墙和侧墙拉砖时，按照设计图纸要求，设置了膨胀缝，设置膨胀缝部位的砖干砌，并用陶瓷纤维毯进行填塞。

2.6 烟囱、余热回收系统烟道衬里施工

烟囱、余热回收系统烟道衬里采取卧置分瓣施工，每瓣衬里施工完毕后，自然养护48小时后翻转进行下瓣施工。

2.7 预制纤维块施工

在加热炉衬里施工中，预制纤维块主要用在辐射室人孔门、看火门两部位，预制纤维块为拼装结构，块与块之间采用耐火泥进行黏接。由于预制纤维块较脆，并且怕水，安装时，先在安装预制纤维块位置的下方焊接钢筋托架，并在预制纤维块的外表面缠绕塑料薄膜。

2.8 伸縮缝施工

为防止衬里由于温度应力过大引起裂缝，按照设计和规范要求，衬里施工完毕后，对厚度大于75mm的衬里及时进行了切缝，切缝采用手工电动切割机。切缝要求为：按“井”字形布置，深度20～30mm，宽度2～3mm，纵横向间距为800～1200mm，并且尽量避开孔洞、炉管等部位。

2.9 烘炉

烘炉是炉子投产前期的一项重要工作，其作用主要是排除衬里中的水分并使衬里温度达到生产条件。烘炉得当，可提高炉子的使用寿命；否则，水分排除不出去，则将导致衬里剥落甚至引起爆裂事故。

炉子如不经烘干烘透就投入使用，则会由于湿的衬里受热升温过快，其中水分急剧蒸发为气体而产生很大的应力，导致衬里剥落崩裂，甚至还可能造成坍塌事故。由于本工程加热炉衬里主要为浇注料和纤维可塑料两种不定性耐火材料，衬里中含有大量的游离水、化合水和结晶水，烘炉要求非常高。为此，烘炉前，我们制定了严格的烘炉制度和烘炉曲线，烘炉制度见表3，烘炉曲线见图1。

通过近一周的烘炉，由于组织严密和烘炉得当，除了辐射室墙面上有一些细微裂纹外，没有出现其他质量问题。

3 结论

通过加热炉衬里的施工，我们可以得出，不管为什么样的工业炉，所使用的衬里材料都应该为浇注料、可塑料、耐火砖和预制纤维块中的几种，每种材料的施工方法基本相同，不同在于施工的难易程度，只要编制好切实可行的施工方案，合理安排施工顺序，各专业间协调配合，衬里的施工质量是可以得到保证的，并且施工也能顺利完成。

参考文献

[1]王东.山区石方段连续断崖地形管道发送安装技术研究[J].化工管理，2016，（4）：133.

（作者单位：中磊工程造价咨询有限责任公司）