改进型顶燃式热风炉耐火材料施工技术

刘征

摘要：随着现代冶金行业产业结构的调整，“矮胖”、大容积炉型已成为了高炉发展的主流。因此，大型顶燃式热风炉也随应而生，同时对筑炉技术的要求也越来越高，本文主要介绍大型顶燃式热风炉耐火材料施工技术。

关键词：热风炉；顶燃式；耐火材料；施工技术

1、前言

热风炉是为高炉冶炼提供高风温的设备，由蓄热室和燃烧室组成。改进型顶燃式热风炉设计上优化了内燃式、球式和卡鲁金式热风炉的优点，具有投资省、见效快、高效节能、长寿高风温的特点。

2、工艺流程

顶燃式热风炉施工顺序是由下往上、先围墙后格子砖、先孔道后墙体，可归纳为：炉体及各孔道检查→测量放线→炉壳及管道喷涂→炉篦子以下围墙砌筑→炉篦子以下工艺孔道砌筑→炉篦子以上围墙、孔道及格子砖砌筑→炉内格子砖上搭设脚手架→拱顶砌筑→预燃室及工艺孔道砌筑→球顶砌筑→拆除炉内脚手架→清扫检查→井架拆除。

3、平面布置

冶金建筑施工一般都是空间有限、场地狭窄、道路拥挤，因此，合理布局、有序安排是施工顺利进行的保证。顶燃式热风炉施工场地一般选择在热风出口的背面，虽然没有可利用的工艺平台，但可避开各类介质管道的干扰，而且，紧靠交通道便于材料的水平运输。紧靠热风炉是双排脚手架位置，三座井架正对热风炉竖立，并与脚手架连成一体。与脚手架之间6m空间，搭设施工安全保护棚，将上下施工区域隔离，并可作为耐材缓冲区。

4、材料供运

热风炉施工都是在相对封闭的空间内进行，而且是垂直布置，大型顶燃式热风炉高度在45m以上，因此，需要在炉壳上开设进料孔。一般孔径为φ600mm，孔间距3～3.5m，而且要避开炉壳焊缝位置及异型部位。为发挥有限场地的最大效率，可根据施工进度和施工部位进驻材料，以存量能满足3～4天施工即可。

5、炉体耐材结构与施工技术要求

在炉体中温区（标高13.480m）以上，分段喷涂δ=50mm的RT-J0.8和FN-130耐火喷涂料，直墙铺设δ=30mm厚的陶瓷纤维机制板，拱顶填塞陶瓷纤维毯。低温区工作层为粘土砖，高温区域为高温蠕变性能好的硅砖和抗震性好的红柱石高铝砖，陶瓷燃烧器采用堇青石砖。蓄热室上部高温区是储热量大的硅质格子砖，下部为对流传热强的粘土格子砖。

炉墙水平缝和放射缝≤2mm，环缝和隔热层砖缝≤3mm；人孔、热风出口、助燃空气、煤气和烟道口、冷风口砖缝≤1.5mm，灰浆饱满度≥95%；炉墙半径误差±15mm，内弧面平整清洁，错台≤2mm，合门砖分布均匀，炉墙厚度合符设计要求。

6、施工方法

6.1蓄热室围墙与格子砖砌筑

炉篦子以下围墙应以炉篦子边缘为依据，确定围墙砌筑圆径，并由该处工艺孔道中心下返定出围墙砌筑找平层标高。找平层可用细粉浇注料，待浇注体表面干透后方可砌筑。炉篦子以上围墙砌筑圆径，应从炉顶法兰分中吊线锤至炉篦子面，再与炉体安装中心进行比较，在规范允许范围内，对上下中心进行适当调整，最后确定围墙砌筑中心，放出十字中心线并刻画在砌体或炉壳上，指定专人负责上返该十字中心。围墙第一层应先预砌，确定实际合理的砖型配比及数量，并与设计相比对，以免因材料的差错而影响进度。工艺孔洞组合砖一般都是经过生产厂家预砌并对每塊砖都进行了编号，因此，砌筑时应按预砌图对号入座，设置中心轮杆，控制半径尺寸。格子砖与围墙砖砌筑是交替分班进行，一般是早班砌围墙，晚班砌格子砖，这样安排有利于材料的供应、工序的衔接及对格子砖的保护。格子砖必须由厂家按厚度进行严格挑选，但公差类型最好不超过4种，并在每块砖侧面用不同颜色做好公差标识，砌筑时做到同色共层。在砌筑格子砖前，应在围墙砌体上按0°、90°、180°和270°四个方向拉出十字中心线。第一层格子砖应试砌，并将每个格孔对准炉篦子孔，尤其是格子砖之间的缝隙应保持均匀一致，边缘格子砖可在炉外集中机械加工。

6.2拱顶砌筑

首先，根据拱顶结构制作弧度样板与半径轮杆，砌筑前安装在拱顶纵向中心线位置，砌筑时借助轮杆的转动与弧度样板校验，确保拱型的准确性。由于拱顶砌筑需要在蓄热室格子砖面上搭设脚手架施工平台，因此，必须用约20mm厚橡胶皮将格子砖面全部覆盖严实，并在每根脚手架管底部铺垫50mm厚木板，确保格子砖不损坏不堵孔。拱顶撂底前，应根据平台上的中心、砖的厚度公差情况确定托板上抹灰找平层的顶面标高。

6.3预燃室砌筑

预燃室是顶燃式热风炉结构最为复杂的部位，其特点是：环道孔洞多、砖型种类多等。因此，施工要点是：中心要找准、放线要准确、砖型要用对、砌筑要勾缝、墙面要平整。预燃室中心仍然从炉顶法兰分中得出，但应用12#铁丝吊线锤，并根据标高在铁丝上配制与砖层等厚的刻度尺，用于预燃室圆径和平整度控制。

7、质量控制

7.1砌体砖缝控制

大型顶燃式热风炉都是处于高温、高压工作环境，因此，砌体的气密性要求非常高，砌体砖缝厚度要求在2mm以下，灰浆饱满度要求95%以上。砖缝的控制首先是从源头做起，在厂家进行选砖，尽可能做到进驻现场的砖，厚度公差小于1.5mm以下；在纵向需要设置层数杆拉线检查砖层表面是否水平一致。

7.2格子砖通孔控制

蓄热室格子砖主要起到通风、热交换作用，因此，格孔的畅通是极其重要的。一是砌筑前在炉篦子底部均匀布置12盏带罩500W白炽灯，并让光线朝上照射，砌筑时可借助光线将上下格孔对正；二是用与砖缝等厚的泡沫板，塞入砖缝内固定砖缝使格子砖间的拼孔不变形走样；三是砌筑顺序采取先中心后行列再四周，一层不完下层不砌的方法，并做到层层拉线，块块对孔；四是在格子砖层边缘用木楔尖紧防止砖层松散；五是砌筑完成后用橡胶板将格子砖面覆盖严实。

7.3砌体外形控制

砌体外形是指各工艺孔道、环道、拱顶等部位的线性尺寸是否符合设计要求。采取的主要措施是通过将砌体按中心定位，再放出砌筑控制线；孔道砌筑采用中心轮杆控制半径尺寸；拱顶砌筑采用制作弧形样板和安装半径轮杆来引导砌筑成型。

8、结束语

该改进型顶燃式热风炉采用单烧高炉煤气，采用上述工艺施工后，投产2—3年，风温可稳定达到1270℃左右，燃烧稳定强度大，气流流场稳定合理，完全满足中大型高炉的冶炼要求。

参考文献：

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[2]李咏茹，王丽，张吉增.张钢“改进型”顶燃式热风炉的设计与应用[J].中国科技信息，2012（17）：80+86.

[3]匡祎.旋流顶燃式热风炉在宣钢5～#高炉的应用及改进[J].冶金丛刊，2011（03）：29-31.

（作者单位：鞍钢建设集团有限公司）