大型罐式煅燒爐筑爐施工技術(shù)研究

任 杰

（八冶建設(shè)集團有限公司筑爐防腐公司，甘肅 金昌 737100）

0 前言

罐式煅燒爐是炭素材料在隔絕空氣的情況下進行間接熱處理的熱工設(shè)備。其燃料是利用煤氣和炭素材料在煅燒過程中逸出的揮發(fā)物對炭素材料間接加熱。煅燒時火道溫度和燃燒的溫度可高達1 300 ℃～1 500 ℃。在高溫作用下，砌體要經(jīng)受炭素材料對罐壁的摩擦和撞擊以及燃燒時煙氣的沖刷滲透還有低熔點鹽類熔渣的侵蝕作用。因此，選擇熱傳導性好，荷重軟化點高，高強度耐火材料和確定先進的筑爐施工工藝是保證罐式煅燒爐筑爐施工質(zhì)量、安全，延長爐體壽命，提高工作效率，降低工程成本及生產(chǎn)期維修成本的關(guān)鍵。隨著有色工業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能、高效、環(huán)保型大型罐式煅燒爐的設(shè)計將會層出不窮。為此，探索研發(fā)煅燒爐爐體砌筑技術(shù)對提高工程施工質(zhì)量、降低工程施工成本等方面具有實際意義。

1 施工特點

1.1 罐壁垂吊法施工技術(shù)

為了確保大型罐式煅燒爐關(guān)鍵部位的罐壁砌筑質(zhì)量，滿足罐壁幾何尺寸、垂直度及避免逆向錯臺的出現(xiàn)，選擇恰當有效的技術(shù)控制措施尤為重要。工序辦理交驗完畢，筑爐施工開始之前，用經(jīng)緯儀、水準儀測量定位煅燒爐罐壁縱橫中心基準線、基準點，利用爐體鋼結(jié)構(gòu)骨架設(shè)置筑爐施工用標準永久控制線，沿罐壁縱橫、上下掛設(shè)鐵線垂吊技術(shù)施工，有效地控制了罐壁砌筑的各項參數(shù)，集中了筑爐施工難點和技術(shù)難點。

1.2 標準化“卡尺”定位模片放線技術(shù)

由于煅燒爐孔洞多、分道多的特點，施工放線劃線工作量非常大。制作標準化的鋁合金模片放線標尺，具有高效快捷準確等特點，提高了罐式煅燒爐定位砌筑的工作效率，縮短了施工間歇時間，加快了施工工期，降低工程施工成本。

1.3 施工平臺加寬保障措施

鑒于煅燒爐爐體結(jié)構(gòu)特點，筑爐工作面狹小，嚴重制約工程進度，利用原有鋼平臺輔助臨時加寬平臺，擴大平臺給筑爐材料上料提供空間，是加快施工進度、縮短工期和保證施工安全的重要工序。

1.4 爐體集合煙道拱胎循環(huán)推進技術(shù)

罐式煅燒爐集合煙道拱胎循環(huán)推進利用，“低碳、高效、節(jié)能”，拱胎板材均可回收重復組裝各種規(guī)格的拱胎使用[1]。

2 工藝原理

2.1 充分利用大型罐式煅燒爐筑爐特點科學施工

罐式煅燒爐與其他工業(yè)爐窯具有顯著的孔洞多、工序多、作業(yè)面狹小、耐材水平垂直運輸困難等特點，唯有爐體施工在時間和空間上合理穿插，工序穿插來提高水平、空間利用率，從而達到降低成本、縮短工期、保證質(zhì)量的目的。

2.2 罐式煅燒爐核心部位罐壁施工的關(guān)鍵控制技術(shù)應(yīng)用

罐壁縱橫鐵線垂吊法施工技術(shù)充分應(yīng)用，各罐口砌筑互不影響，操作方便，克服爐體整體每層放線的繁雜工序，各罐壁磚砌筑能準確就位，簡單快捷，控制效果明顯。

2.3 爐體砌筑定位模片放線技術(shù)應(yīng)用

利用各罐壁線尺寸相同的規(guī)律性，采用“卡尺”定位模片放線技術(shù)，放線準確，避免重線、錯線的出現(xiàn)，極大減少工程技術(shù)人員放線工作量，減少工序間歇時間。

3 砌筑操作要點

3.1 施工工藝流程

隨著罐式煅燒爐設(shè)計結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、自控操作、現(xiàn)代維護等方面的改進提高，國內(nèi)涌現(xiàn)出了如120 罐、132 罐的大型煅燒爐，罐數(shù)及罐尺寸不斷增加，各類工藝要求更為嚴格。采用科學合理的筑爐施工工藝流程是保證煅燒爐壽命的決定因素之一。煅燒爐砌筑按設(shè)計圖紙、批準的施工方案、施工操作工藝流程等嚴格施工，重要部位及組合磚可采用BIM 技術(shù)、智能模擬、現(xiàn)場預排等技術(shù)進行預砌筑，并確定磚的加工方法，復核圖紙及方案的正確性，煅燒爐砌筑施工工藝流程如圖1 所示。

3.2 操作要點

3.2.1 測量、標記和放線

圖1 煅燒爐砌筑施工工藝流程

砌磚前，依據(jù)標記的基準線，用經(jīng)緯儀分別測設(shè)爐體縱橫中心通線，再依據(jù)圖紙在爐底板上彈出每個煅燒罐及內(nèi)煙道的砌磚控制線；用水準儀精確測放磚層標高工作線，并標識在爐體結(jié)構(gòu)圍板上。除利用構(gòu)架四周的立、橫柱外，還要根據(jù)實際需要在爐子周圍適當增設(shè)線桿，以便控制爐體砌體的平整和標高。準確測量基準點、線是保證砌筑質(zhì)量的首要條件。也為罐體縱橫掛線提供依據(jù)標準，避免不同材質(zhì)類別的墻體出現(xiàn)“張”和“背”的質(zhì)量通病。

3.2.2 上料平臺及上料提升裝置施工

罐式煅燒爐因其爐體結(jié)構(gòu)的特殊性，施工上料操作場地作業(yè)面狹小，機械利用率低，僅靠車間內(nèi)單梁葫蘆垂直運輸耐火材料，嚴重制約砌筑施工進度，勞動力投入增加，費用成本增大。為解決能滿足砌筑所求，采取措施沿爐體2 個長向側(cè)和一個短向方向端面搭設(shè)上料平臺，并短向設(shè)立提升裝置，充分利用空間和時間平行作業(yè)，解決了爐體上料對施工帶來的制約。

3.2.3 罐壁縱橫鐵線垂吊法施工

3.2.3.1 縱橫永久點標記

爐體骨架經(jīng)工序交驗或自檢合格后，依爐底板罐口為標準，測量放線出縱、橫中心線，復核無誤后將底板測放的縱橫線投放在鋼骨架上，投放高程間距宜四層罐壁磚厚度為一單元[2]，每一單元根據(jù)煅燒爐設(shè)計火道層數(shù)確定。所投放的縱橫線用紅色油漆標記醒目。

3.2.3.2 縱橫標記點復核

爐體骨架上投放的縱橫中心線是整個爐體砌筑的靈魂，投點用紅油漆標記完畢后，用鉛垂從最上標記點吊垂線，所有標記點與垂線完全重合，確保無誤。

3.2.3.3 掛置縱橫鐵線

用34#鋼線在油漆標記好的鋼骨架上掛置罐口中線，沿縱橫中心鐵線掛置線墜，每砌筑一層火道上移一次，以此類推進行作業(yè)。砌筑作業(yè)過程或每層火道砌筑時，所掛設(shè)的縱橫鐵線僅垂直方向單元移動，水平方向不可調(diào)整，每次移動之前要注意復核所掛置的縱橫鐵線是否在原標記點。

3.2.3.4 垂線掛置

每罐口縱橫鐵線上面所對應(yīng)的豎罐用細尼龍線吊掛2 kg 線墜，線墜懸掛線可沿骨架上的縱橫鐵線左右方向自由移動，有效控制罐口幾何尺寸，也能控制罐壁垂直度。每層火道砌筑完成后，在進行下道工序時，所掛設(shè)的鉛垂線作為自檢、互檢、專檢驗收的控制線。罐口砌筑完成后，砌筑罐頭、火道、周墻時可根據(jù)現(xiàn)場實際收起線下吊墜，減少耐火材料水平運輸?shù)挠绊懀聦庸蘅谄鲋r方可再次恢復重復使用，垂線掛置示意圖如圖2 所示。

3.2.3.5 “卡尺”定位模片放線技術(shù)

大型罐式煅燒爐與其他工業(yè)爐窯相比孔洞多、分道多、變化多、控制線多等筑爐施工特點。每一層每一道筑爐施工必須滿足控制測線先行，放線劃線（彈線）的工作量就非常大，而且稍不留心就容易錯線、漏線?？沙浞掷霉蘅诨蛎拷M幾何尺寸相同原理，用鋁合金定型壓制成模的模片，在模片上標注幾何放樣數(shù)字，不同部位用不同顏色清楚標注，不同的起止點采用“卡具”定位放線，在避免重線、錯線的出現(xiàn)，減少放線配合人員，高效控制，準確快捷。

3.2.3.6 集合煙道拱胎循環(huán)推進施工技術(shù)

3.2.3.6.1 拱胎制作方案

拱胎是由骨架、板條、支撐及附件組成的，其中大型煅燒爐集合煙道跨度較大，拱胎要有足夠的動靜荷載強度來承受施工作業(yè)人員、砌筑材料和砌體的重量，受力時間與空間上不完全均衡，甚至有時施工過程中是偏心的。根據(jù)設(shè)計圖紙標識的集合煙道內(nèi)徑、動靜荷載、支設(shè)受力及各種影響因素，冗余考慮施工安全確定拱架片厚度、拱架片間距、板條尺寸和弧度。大型罐式煅燒爐集合煙道的拱胎應(yīng)選用材質(zhì)較好的白松或紅松木材制作。

固定酶解溫度、酶添加量、酶解時間和料液比均為上述試驗的最佳條件下，試驗考察了辣椒粒度對辣椒堿、辣椒二氫堿及辣椒紅色素含量的影響，試驗結(jié)果見圖3中B。

圖2 垂線掛置示意

3.2.3.6.2 拱架片放樣

罐式煅燒爐集合煙道拱胎制作根據(jù)整體拱胎尺寸，在硬化水泥場地上進行拱胎制作放樣，按既定的方案1 ∶1放大樣，確定拱架片、板條、支撐位置及加工尺寸，復核制作方案正確無誤后，開始按放樣尺寸下料制作。

3.2.3.6.3 拱胎制作

拱胎由弧形的拱架片作為支點，一個拱架片需要幾塊木板拼接，單個拱架片由木板的寬度和拱的半徑及跨度決定。拱的半徑大，木板寬，拼接的塊數(shù)就少。拼接時以對接方式兩側(cè)用夾板加固，鐵釘連接。鐵釘以梅花形打入3 只～5 只，兩面加釘，長短要穿透主板為宜。表面排上35 mm～40 mm 寬的木板條，根據(jù)弧面修定出板條弧度。參照集合煙道總長度的1/3 數(shù)量制作，每節(jié)制作長度1.5 m。為確保拱架片的穩(wěn)定性和受力的強度，架片上端卡在中心支柱上固定，下端與拱腳面吻合，用木方支撐固定。拱架片間距500 mm～600 mm，架片用選定好的板條縱向鐵釘穿透連接。

3.2.3.6.4 拱胎安裝

罐式煅燒爐集合煙道拱胎制作完成后應(yīng)進行預組裝，以拱腳為定位基準，拱胎片組裝就位后，用標準弧度板檢查拱架片弧面接茬錯臺情況，對超過誤差的部位進行修理和調(diào)整。正式安裝用木支柱支撐，靠集合煙道兩側(cè)墻面沿拱頂縱向各安裝一根60mm×90mm 木方，在上面放置拱胎。木方下安裝支柱，間距1.0 m～1.5 m。煅燒爐集合煙道跨度較大，支設(shè)時拱胎突起提高約為跨度的0.5%，拱胎與兩邊側(cè)墻之間各留出5 mm 縫隙，便于拱胎循環(huán)推進重復使用時的移動。拱胎定位準確無誤后，在支柱下邊墊互為反向木楔，反向木楔用鐵釘半穿透式固定，便于調(diào)整支柱高度并方便拆除。

3.2.3.6.5 拱胎拆除觀測

3.2.3.7 爐體紅磚墻砌筑技術(shù)措施

罐式煅燒爐紅磚墻除保證整體穩(wěn)定、受力均勻作用外，還有保溫作用。工作面的磚縫位置應(yīng)做到“頂對頂”，“條對條”[1]，磚縫大小均勻、一致，給人一種美的感覺。根據(jù)爐體設(shè)計結(jié)構(gòu)的不同，高質(zhì)量的爐體紅磚墻砌筑，烘爐后可不再用高溫涂抹料對墻體的保溫。

3.2.3.8 膨脹縫施工技術(shù)措施

大型罐式煅燒爐膨脹的正確處理對爐體均勻熱膨脹至關(guān)重要，直接決定爐體的正常運行和使用壽命。周墻膨脹縫按照設(shè)計圖紙要求用硅酸鋁纖維氈（板）填塞，火道蓋板處膨脹縫用高發(fā)泡、抗收縮、綠色環(huán)保聚氨酯泡沫填充劑，取得良好的效果[3]。

4 效益成果

大型罐式煅燒爐施工所采用的罐壁縱橫鐵線垂吊法施工技術(shù)、“卡尺”定位模片放線技術(shù)、筑爐材料上料平臺加寬施工技術(shù)、集合煙道拱胎循環(huán)推進施工技術(shù)，提高了筑爐施工精度，縮短了施工工期，降低了項目成本，保證了工程安全等綜合成效。通過多項工程的實踐應(yīng)用，該施工技術(shù)均取得了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，具有先進性、科學性、實用性和可推廣性。

大型煅燒爐筑爐關(guān)鍵施工技術(shù)的成功應(yīng)用，對促進大型罐式煅燒爐施工技術(shù)發(fā)展、提高工程質(zhì)量、降低工程成本等方面起到非常重要指導作用，同時為將來設(shè)計更大產(chǎn)量的罐式煅燒爐提供決策依據(jù)和技術(shù)指標，進一步完善、推廣大型煅燒爐的筑爐施工新技術(shù)對工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。