“卡鲁金”顶燃式热风炉炉衬施工工法

“卡鲁金”顶燃式热风炉炉衬施工工法
中冶实久建设有限公司昆明分公司
郑辉彭强
1、前言
热风炉是高炉的主要附属设备。

它是利用高炉煤气燃烧的热量，借助砖格子的热交换作用为高炉提供高温的热风。

由俄罗斯
KALUGIN公司设计的称为“卡鲁金”顶燃式热风炉（见上页示意图）。

与内燃式热风炉相比较，无燃烧室火井墙。

空、煤气自热风炉顶部的空气支管及煤气支管进入预燃室混合均匀，在热风炉“顶部燃烧。

卡鲁金”顶燃式热风炉具有蓄热面积大、气流分布均匀、高温、长寿的特点。

有广阔的发展前景。

由于热风炉在高温条件下工作，炉料砌筑施工质量要求较高。

如：砌缝、泥浆的饱满度，膨胀缝的合理留设等。

各种耐火材料之间衔接部位缝隙处理，特别是炉顶、热风口等区域的施工质量对保证炉衬的整体质量至关重要。

因此，只有采用科学合理的施工方法，才能达到降低成本、缩短工期、确保质量和安全的目的。

针对此类工程，我公司对多个不同施工条件的工程进行了多种技术的运用实践，其施工技术水平已达到国内先进水平。

较成功的解决了砌体泥浆不饱满、炉顶砌筑尺寸不易保证的通病防治等技术难题，我们经总结形成本工法，其内容简述如下。

2、工法特点
2.1施工速度快，工序衔接合理。

大墙砌筑与格子砖砌筑分班轮流作业。

提前空气支管及沉煤气支管的砌筑，为拱顶连续施工创造条件。

2.2结构整体性好，便于过程监督、检查。

管孔下半圆采用轮杆控制内径，上半圆采用“弹性支撑”的方式砌筑（详见第5.2.3条），可边砌边检查、控制每块砖的砌筑质量。

2.3格子砖平整、透孔率好。

同一层采用同一公差格子砖砌筑，结合大、小公差格子砖调整高差。

与蓄热室大墙之间膨胀缝采用木楔固定。

3、适用范围
该工法适用于俄罗斯“卡鲁金”顶燃式热风炉的施工。

4、工艺原理
4.1与传统大墙砌筑严格保证设计内径相比，根据炉内高温气体的流动及冲刷特点，砌筑重点保证炉墙厚度与密实，大墙砌筑时耐材紧贴炉壳。

4.2根据耐火砖自重下坠及圆形砌体之间相互挤紧的原理，拱顶采用金属卡钩挂砖砌筑法砌筑。

5、施工工艺流程和操作要点
5.1施工工艺流程
炉体及各孔洞检查→测量放线→炉体及管道喷涂→炉内墙体第一层砖预砌筑→炉篦子以下墙体及孔洞砌筑→炉篦子以上墙体、孔洞及格子砖砌筑→炉内格子砖上搭设脚手架→拱顶砌筑→预燃室通道及孔洞砌筑→球顶砌筑→拆除炉内脚手架→清扫检查→井架拆除。

炉衬施工流向如下：
5.1.1炉篦子以下墙体及孔洞砌筑（如图5.1.1-1）：
5.1.2炉篦子至热风口炉墙及格子砖砌筑（如图5.1.2-1）：
注：格子砖与墙体砖交替进行砌筑
5.1.3拱顶直段及热风口砌筑（如图5.1.3-1）：
5.1.4 拱顶球形、圆锥部分及空、煤气支管砌筑（如图5.1.4-1）：
注：空、煤气支管砌筑提前介入，与拱顶球形、圆锥部分同时砌筑。

5.1.5 拱顶支撑砖及预燃室砌筑流向（如图5.1.5-1）：
5.1.6 球顶砌筑（如下图5.1.6-1）
5.2操作要点
5.2.1进料方法
1、炉外水平运输（如图5.2.1-1），搅拌站与热风炉上料井架之间搭设轻型运输轨道，利用小矿车将耐材推至井架内大提升罐笼。

2、炉内、外垂直运输（如图5.2.1-2），利用井架及提升罐笼将耐材从地坪提升至进料平台。

从进料孔用人工传至炉内。

根据炉壳形状特征，进料平台搭设在炉壳直段处，进料平台往上500 mm沿开设进料孔（避开炉壳焊缝不小于150mm，开孔尺寸650*650mm）。

待耐火砖砌至进料孔高度后封闭进料孔，焊缝为双
面60°剖口焊。

炉外卷扬塔采用4根L160*10角钢制作立柱，3米/段，M16螺栓连接。

沿炉壳方向@1500设置90°斜撑([16b槽钢焊接于炉壳)。

（如图5.2.1-3），
进料平台采用φ48*5脚手架钢管搭设，上铺20mm木板。

如图5.2.1-4
3、炉外至炉内进料方式：
炉篦子以下从烟气管、冷风管、人孔等孔洞传至炉内。

炉篦子至热风口高度从进料平台处开设的进料孔传至炉内。

热风口以上利用热风炉上部人孔钢平台从上部人孔传至炉内。

球顶最后两环耐材利用炉顶平台用人工传至炉内。

5.2.2炉身大墙与格子砖砌筑：
根据炉体的安装中心，从炉顶法兰分中并将该中心利用线锤下放到炉底，与炉体安装结构中进行比较，在规范允许范围内对上下中进行比对调整后确定耐材筒体部分施工十字中心，在设计、施工、业主三方确认该中心线的前提下，定出十字中心线。

在砌筑大墙和火井墙前需用泥浆进行找平。

圆形大墙炉衬砌筑由炉壳向内，依次是轻质砖、耐火砖，一层一层砌筑，砌筑半径应拉十字中心线进行逐环检查和控制。

各孔口组合砖与墙体砖的砌筑同步，砌筑时需对号入座，与各组合砖相配合的墙体砖应根据现场情况进行加工，同时在距孔口组合砖10～20层砖时，应注意控制各层砖的标高值以及平整度。

格子砖的砌筑可在墙体砖砌筑到一定的高度后再施工，并与其交替进行砌筑，每层格子砖采用同一高度偏差级别的格子砖砌筑。

在砌筑格子砖前，应在大墙砌体上按0°、90°、180°和270°四个方向弹出十字中心线。

第一层格子砖应试砌，试砌时，应对准炉篦子中心格孔拉十字线进行。

第一层砌完后，经检查确认格孔与炉篦格孔相吻合，表面平整度符合要求，方可进行第二层格子砖的砌筑。

各层格
子砖的砌筑必须从中心线开始，先砌十字砖列，再依次从四个角向炉墙砌筑。

格子砖下面四层为独立砌筑，不加锁砌，尽量控制在第四层砖砌筑完毕后，上表面的格子砖高度差≤1ｍｍ，此后每层格子砖均采用同一级格砖砌筑，如果局部不平，用另一级别的砖进行调整。

在砌筑过程中随时用插捧对格孔的错位进行检查及调整。

5.2.3组合砖及管孔砌筑
拱顶、热风口的组合砖在正式砌筑前应进行预砌筑。

以生产厂家给出的砖型设计图及预组装图。

按实际尺寸进行摆设，预组装时进行干排，砖缝以相应设计厚度的黄板纸垫放。

每层预组装合格后，应在每块砖的内外两端面标明编号，并注明调节、合门字样。

组合砖砌筑时按砌筑顺序进料，不可混乱。

按预组装标明的编号进行砌筑。

热风炉设有多个管（如：烟气管、空、煤气气管、人孔、热风口等），在砌筑过程中，下半圆采用轮杆控制内径（如图5.2.3-1）。

管孔上半圆采用“弹性支撑”的方式砌筑（如下图：5.2.3-3），
砌筑前先按砖层内径加工好撑杆，撑杆采用弹性材料（如木棍或钢筋）。

砌筑前先用砌筑泥浆粘贴好纤维毯等隔热材料。

然后逐块砌筑耐火砖，每砌筑一块耐火砖用撑杆支撑固定，充分利用撑杆的弹力使耐火砖紧贴砌筑导面。

先砌筑内层砖（管壁侧），内层砖锁口并检查完毕后砌筑外层砖（管道中心侧）。

可边砌边检查、控制每块砖的砌筑质量。

避免了传统用拱胎砌筑，因拱胎挡住视线易造成的三角缝、错台等质量通病。

照片5.2.3-3 管孔上半圆“弹性支撑”砌筑实例
5.2.4炉顶砌筑
蓄热室格子砖施工完成后。

即用包装袋及胶垫将格子砖顶面铺满，防止炉顶砌筑是碎砖或活泥堵塞砖格孔。

然后铺上模板，搭设炉顶砌筑脚手架及砌筑平台。

热风炉拱顶砌筑的过程中需控制好砖层内径及砖层标高，允许偏差为±0.1%，但保证的砖层厚度是第一位，严禁改变砖层厚度。

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。

砌筑时，应严格控制砖层的高度和砌筑的半径。

拱顶采用金属卡钩进行砌筑，上层砖借助卡钩的长臂固定在下层砖上，开始时，每砌4－5块砖就需用一个卡钩，往上随着斜度
的增大，增加卡钩数量。

到最后几环砖时，每砌一块砖就需用一个卡钩。

并且每环砖的卡钩应在合门后才能拆掉。

拱顶挂砖如下图5.2.4-1
5.2.5炉底砌筑
“卡鲁金”顶燃式热风炉炉底为活底（如下图5.2.5-1），即先砌炉墙后砌炉底。

炉墙砌至热风口高度、格子砖砌筑完并采用胶皮覆盖保护后即可开始砌筑炉底。

炉底砌砖前，先用水平仪将炉底标高提高100mm标注在炉篦子支柱及炉墙上，并在炉墙上标出热风炉中心线。

以水平标高控制炉底浓泥浆找平层。

第一层耐火砖砌筑时从热风炉中心线往两边砌筑，上下两层纵向中心线交错为30°～60°角。

炉底铺底砖与大墙间隙及与炉篦子支柱相接处，不得咬边砌筑，与支柱间间隙充填泥浆密实。

5.2.6喷涂
1、喷涂机试运转前的检查
首先，对主机各部件进行检查。

如：供料钵、振动筛、密封环和磨擦片进行拆卸检查。

如发现其磨损超过允许范围，则应及时更换，随后恢复安装时，仍应进行加油润滑。

上述工作完成后还应检查各部位联接和管路接头是否拧紧。

其次，应进行通风检查：通知空压机操作者送风，同时打开主控制阀，以检查全部风管、出料弯头及风包上压力表接头等是否漏风。

调节磨擦片压板螺丝，使磨擦片与磨擦盘之间不漏风为止。

主机各部件检查和通风检查完成，确认机械完好后，再对喷涂作业线的全部机械组织联运试车。

运转合格后开始试喷。

2、喷枪操作要领
1）、作业前对所有准备工作进行检查，包括对作业地点的安全
工作情况和使用机具的情况，确认就绪后，与喷涂机操作工取
得联系，开始送料、送水。

2）、正式喷涂前，先将喷枪进行试喷，调整料与水的比例，混合均匀的程度，达到喷涂面上不出现干料或流淌。

3）、喷涂作业应自上而下进行，喷涂方向应垂直于受喷面，喷嘴与受喷面的距离宜为1m左右。

操作时，喷嘴应不断地进行螺旋式移动，使粗细颗粒分布均匀。

4）、喷涂应分段进行，一次喷到设计厚度。

附着在底部的回弹料应及时清除。

5.2.7浇注料施工
按设计规定和浇注料供货厂家提供的技术说明书及方案中有关施工顺序、施工方法、施工工艺要求执行。

1、不定形耐火材料的内衬的允许尺寸误差，参照耐火砖内衬
的要求确定。

2、浇注料搅拌用强制式搅拌机，变更用料牌号时，搅拌及
上料，称量容器等应清洗干净，浇注料的搅拌应30分钟以内施工完毕。

3、搅拌的次序应分为两次，先加入骨料，粉料和结合剂进行
干混，然后加入需用水量的二分之一，均匀搅拌一分钟，最后再加入剩余的水，搅拌时间以五分钟为宜，加水量应按配比严格进行计量控制。

4、耐火浇注料的浇注采用插入式振动器振捣。

5、耐火浇注料应连续进行浇注，在前一层浇注料初凝之前，
应将下一层浇注料浇注完毕，如施工间隙超过其初凝期时，应按施工缝要求进行处理，施工缝宜留在同一排锚固砖的中心线上。

6、浇注料的养护，应按新用牌号规定的方法进行，浇注料养
护期间，不得受外力振动。

5.3劳动力组织
表5.3 劳动力组织
注根据施工项目不同，采用不同班制。

具体人数应根据工程量大小确定。

上表为常规一座热风炉劳动力组织情况。

6、材料及机具设备
6.1材料
表6.1主要施工材料
注根据施工项目不同，采用不同班制。

具体人数应根据工程量大小确定。

上表为常规一座热风炉施工材料情况。

6.2 机具设备
表6.2-1 主要施工机具
主要机械有：
表6.2-2 主要施工机械
注根据施工项目不同，采用不同班制。

具体人数应根据工程量大小确定。

上表为常规一座热风炉机具设备组织情况。

7、质量控制
7.1耐火泥浆的使用和调制要求。

砌筑耐火制品用的泥浆耐火度和化学成分，应同新用耐火制品的耐火度和化学成分相适应。

砌筑前，应根据砌体类别通过试验确定泥浆的稠度和加水量，同时检查泥浆的砌筑性能(粘结时间)。

泥浆的最大颗粒，不应大于规定砖缝厚度的30%。

调制泥浆时，不得混用搅拌机和泥浆槽等机具，需共用时必须冲洗干净。

7.2 施工质量检验评定指标
7.2.1砌筑前应根据炉子中心线和标高检查砌的各部位尺寸和相关标高。

待炉子中心线和标高及各部位尺寸检查无误后，开始炉子的内衬施工，施工检验标准见《工业炉砌筑工程施工及验收规范》及下述评定指标。

7.2.2砌体砌筑中，泥浆应饱满，其砌缝应均匀，并应错缝砌筑。

7.2.3砌筑中，应用木槌像胶槌找正，泥浆干涸后，不得敲打砌体。

7.2.4砌体内的各种孔洞、通道、膨胀缝等在施工中及时检查、找正。

7.2.5每班砌筑需由甲方质检人员当班检查、当班确认，方可进行
下一班砌筑。

砌至拱顶时须有设计院人员进行指导施工。

7.3砌体砌缝标准见表7.3
7.4关键质量控制点的控制方法：
7.4.1砌体泥浆：
砌砖时的程序为：先将砖干排、验缝，并将砖依次移放于一边；接着清扫工作面，铺上一层泥浆，并进行打灰、揉浆、挤浆。

操作时，用打好灰浆的砖块放在墙面上揉动1－2下将砖抵紧已砌好的墙砖并将灰浆挤出，保证水平与垂直缝内的泥浆饱满。

7.4.2管孔砌筑：
管孔砌筑质量控制的重点是三角缝、错台、泥浆不饱满等质量通病。

下半圆采用轮杆控制内径。

管孔上半圆采用“弹性支撑”的方式砌筑。

采用观察、敲击、塞尺检查等方式边砌边检查、控制每块砖的砌筑质量。

7.4.3预燃室的砌筑质量控制及清洁控制：
预燃室支撑砖砌筑找平后开始砌筑预燃室。

砌筑前找出炉顶法兰
盘中心，用线坠结合刻度尺（杆）、水平尺进行预燃室整个砌筑半径控制线（如图7.4.3-1）。

在炉壳上每500mm高度用水平仪打上一圈水平标高，控制砖层标高及水平度。

图7.4.3-1 预燃室砌筑半径控制
空气从空气支管进入环形空气通道，煤气从煤气支管进入环形煤气通道后，从喷口进入预燃室混合均匀后燃烧（如图7.4.3-2）。

图7.4.3-2 预燃室空、煤气流向示意
砌筑空、煤气通道砖时应严格控制墙体的内径、标高、水平度及通道尺寸。

喷口位置及角度严格按设计要求施工。

砌筑时随时勾缝、清理碴子及积灰。

通道砌筑完成后从空、煤气支管进入通道整体二次清扫。

7.4.4炉顶砌筑：
燃烧室、球顶都是炉顶砌筑质量控制的重点。

根据炉顶法兰盘中心，用线坠进行整个炉顶砌筑半径控制线。

该炉顶中心线坠是整个的控制依据，随炉顶砌筑的上升逐渐提升，直到炉顶最后两环砖砌筑前方可拆除。

球顶砌筑过程中，依据图纸算出各砖层标高及内径，从炉顶第一层砖开始进行每层砖的标高及内径控制。

在砌筑过程中要边砌边检查。

用卷尺、水平尺、靠尺及水平仪即可精确控制各砖层标高及内径。

在砌筑最后几层砖时在全面检查一次，确认无误后，方可砌筑。

8、安全措施
8.1进入施工现场的人员必须戴上安全帽。

8.2严禁由高处向下抛物品。

8.3各种机具的操作、指挥和维护和专人负责。

8.4操作前，要检查防护设施、工作台、爬梯是否安全可靠，发现问题及时处理。

8.5搅拌人员应戴好防护口罩和手套。

8.6必须做好用电安全防护，所有电焊机必须可靠接地，用电临时线路要按规定架设，并有接地接零措施。

8.7炉内外作业区应有足够的照明设施，炉内照明的电压不得大于36伏。

8.8施工现场应有醒目的安全标志，施工人员必须戴好劳保用品。

8.9当泥浆中需入正磷酸时,施工时应使用橡胶手套、防护眼镜、防毒面具等保证安全。

8.10为防止耐火材料被雨淋湿和上部重物下落危及下部操作工人的人身安全，进料口附近必须搭设保护棚，采用钢结构并用钢板盖严，保护棚必须能承受上部可能落下的重物掉下时不被破坏。

9、环保及文明施工措施
9.1 减少施工所产生的噪声和环境污染；
9.2 道路要畅通、平坦、整洁、场地不得积水，建筑垃圾必须集中堆放，及时处理；
9. 3 施工设备、架料等要集中堆放整齐，对进入现场的材料要有标识；
9. 4 现场设施工公告牌、安全生产纪律宣传牌、防火须知牌、安全无重大事故计数牌、工地主要管理人员公示牌等。

9.5 不需要的材料要坚决清理出现场。

9.6 对施工现场进行彻底检查清扫，不留死角，施工现场所有场地都是检查清扫对象。

10、效益分析
采用此工法，具有工艺成熟易掌握，简化施工程序，便于过程控制。

现场富余用料少，劳动力分散较均衡、协调性好，机械集中利用率高，节省施工费用，达到节约投资的目的；提高工效、缩短工期；质量安全易控制。

可以有效的防治砌筑质量通病，满足设计和施工的基本要求；可以利用现场有利条件创建标化文明工地。

此工法普遍被业主设计、监理所接收，具有广阔的应用空间。

经六座热风炉的施工实践，并分析比较能提高工效10%~15%，节约投资8%~12%，降低工程施工成本3%~5%。

11、应用实例（表11）
表11 应用实
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