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轉底爐耐火材料砌筑新工藝

时间:2019-12-30     作者:凱瑞得窯爐【原创】   阅读

耐火材料.jpg

1.概況

      為了發展循環經濟,落實科學發展觀,實現固體廢物的深度循環利用,馬鋼在新區配套建成了鋼渣處理線、高爐污泥和轉爐污泥閉路處理等系統?紤]到含鋅廢物循環給高爐操作帶來的危害,使含鋅廢料得到高質量的循環利用,馬鋼尋求到了新日鐵工程公司當今最先進的處理工藝——轉底爐工藝。

2.轉底爐的內部結構及外部圖

      轉底爐的主要功能是處理新區燒結、高爐和轉爐的含鋅粉塵,設計年處理干量為20萬噸以上,其產品為DRl (Direct Reduction Iron),可作為高爐原料,轉底爐產生的粉塵含鋅較高,可作為鋅廠的原料,爐子排出的廢氣經余熱鍋爐后可產生蒸汽,該項目可使高爐瓦斯泥、轉爐OG泥在廠內經濟循環利用,其工藝流程為高爐瓦斯泥、轉爐OG泥經濃縮、脫水、烘干后與各種除塵灰和粘結劑按比例配料經潤磨、造球、篩分,合格生球,再經干燥后均勻布到轉底爐環形臺車上,利用爐內1300℃高溫還原性氣氛及球團中的碳產生還原反應,在10〜20 min時間內,將氧化鐵大部分還原為金屬化鐵,同時將氧化鋅大部分亦還原為鋅,并被汽化,隨煙氣一并排出。還原后生成的金屬化球團使高溫水冷螺旋從爐內排出,隨即進入圓桶狀的一次冷卻器。桶內有氮氣防止高溫成品金屬球團氧化。桶外有噴淋系統,以熱傳導方式冷卻桶內球團。一次冷卻后成品球團溫度從1100℃降至300℃,再經篩分,合格品進成品料倉加入高爐,篩下物返回燒結。從轉底爐出來的煙氣先通過余熱蒸汽鍋爐進行余熱回收,然后通過熱交換器進一步降溫。最后再由袋式除塵器凈化后外排,鋅礦粉通過余熱蒸汽鍋爐、熱交換器、袋式除塵器被回收。      

3.工藝特點及施工難點

   轉底爐主要是公司廢物利用環保項目,核心采用日本新日鐵公司技術。在耐火材料砌體結構方面采取三項措施。一是爐墻采用分片方式,耐火材料結構為多面體結構;二是爐底內外側采用錨固鎖扣結構;三是膨脹縫結構復雜?傊,該工程的設計起點高,采用標準高,結構復雜,施工難度大。轉底爐爐膛長時間受到高溫、高侵蝕爐氣的沖刷和溫度變化的熱應力作用以及爐渣的侵蝕,工作條件十分惡劣,因此轉底爐耐火材料砌筑質量也直接關系到使用壽命。其施工難點主要有以下幾點:

     (1) 耐火材料品種繁多,830噸材料,品種50多種,規格型號百余種;

     (2) 各處尺寸復雜,相互制約,模具制作困難;

     (3) 膨脹縫尺寸復雜,在砌筑施工技術上提出了更高的要求。

4施工措施

4.1施工順序

   轉底爐耐火材料筑爐施工順序是:

    爐墻下部耐火材料施工→爐底兩側澆筑料施工→爐墻上部砌筑打料→爐頂打料→爐底耐火磚砌筑。

    外圍部分施工可根據工程網絡計劃,合理利用勞動力和施工機具材料,靈活機動安排。

4.2主要部位施工工藝

     (1)爐底施工工藝

     爐底耐火材料砌體為輕型結構,由7層組成,厚度為400 mm。最底層為25mm厚的纖維氈,兩層為50mm厚的纖維板,1層厚114 mm的輕質磚LBK-23、1層65 mm厚的輕質磚LBK-26、1層10mm厚的纖維毯,最上面為84 mm鎂粉。爐底耐火材料分層施工,靠爐墻位置為澆筑塊,先施工爐底兩側澆筑料,澆筑料采用鋼制異型模具,制作圖紙見后,考慮外方的質量標準較高,模具制作外形尺寸要求準確,內環澆筑塊為48件,外環72件,制作模具分別為12件和18件。 鎖塊為10件,采用木制模具制作,數量30件。施工時首先待爐墻下部施工后并拆除模板完畢后進行,尋按照設計要求掛設錨固件,下部墊預先制作好的小預制塊,保證錨固磚水平,模具支設前必須進行刷油處理,便于脫模。模具隔花支設,便于施工。澆筑時,注意模具不得變形跑模。待內外環兩側澆筑料施工完畢后,轉移到對爐墻上部的施工,待爐墻以及爐頂施工完畢后,再施工爐底中間的絕熱板、輕質磚等。在鋪設耐火磚時,采用人字形砌法,要求灰漿飽滿,磚列整齊美觀。膨脹縫的留設嚴格按照設計圖紙進行。爐底砌筑時必須按規定留設膨脹縫。相鄰兩層砌體的膨脹縫應錯開。磚列到兩側可用同材質的澆注料填充。最后鋪設鎂砂。

     (2)爐墻

     爐墻耐火材料的結構 U四層,厚度為435 mm。最外層是25 mm厚的 纖維毯,依次是50 mm厚的纖維板、65 mm厚 的輕質磚、289 mm厚的耐火澆注料。

     爐墻澆注料應在砌磚部分檢查合格后進行 澆注。錨固磚從下往上掛設,在鋪設 連熱層和砌筑輕質磚的過程中放置,錨固磚周圍 要用纖維毯或纖維棉填實,避免出現縫隙。然后 進行燒注料施工。燒注爐墻時,每片留設膨脹縫膨脹縫寬25〜32 mm,米用可拆式聚氯乙稀板制 寧,膨脹縫外側砌耐火磚密封。拆模后用纖維毯填充。

     爐墻分兩次施工,首先施工下部530 mm部 ‘立,并檢查金屬錨固件的布置是否符合設計要 求,同時按照圖紙的要求布設金屬錨固件,品種 為18種2215件。錨固件外部刷0.5 mm的瀝青 漆。膨脹縫為20 _,采用聚氯乙烯制作。模板采用木模和鋼模相結合制作。等爐底澆注料施工完畢后,再施工上部爐墻。所有支設模具必須注意孔洞的留設?锥床捎枚ㄖ频木勐纫蚁┲谱,觀察孔訂做 一種規格,然后現場調節。燒嘴采用鋼板制作。

     爐墻燒咀處為高鋁質耐火澆注料。施工時將有燒咀的區域按要求作為一個整體澆注高鋁質燒注料。

     上部爐墻施工時,首先檢查掛設件的布置是否符合設計要求,掛設桿的制作角度是否符合要求,錨固磚是否水平。待該步驟驗收合格后,施工絕熱層和掛設錨固磚,然后搭設腳手架,并支設模板。在模板支設前,進行刷油處理,便于拆除。支設完畢后,檢查模板是否牢固,是否密封,待確認后進行澆注料的施工。

     澆注料施工應嚴格按照《工業爐砌筑工程施工及驗收規范》(GBJ211-87)中“耐火澆注料”有關規定進行。若耐火材料供貨商有特別說明,則施工時應參照該說明。

     在燒咀、擋板、爐門框、窺孔等開孔處,與砌體接觸之處一定要填實,防止氣體逸出,使鋼板受熱變形。

     砌筑磚縫厚度、表面平整度和垂直誤差均按國家規范執行。膨脹縫內必須填充耐火纖維毯,縫內得有其他任何雜物。

    (3)爐頂施工

    爐頂耐火材料砌體厚380mm,其結構由上往下依次為50mm厚的纖維,50 mm厚的纖維毯2層,230 mm厚的耐火澆注料,脹縫上方蓋有耐火磚。

    爐頂施工時要注意錨固磚的掛設。低水泥澆注料、纖維澆注料均按照規范及耐火材料廠家提供的說明書進行施工。

    吊掛爐頂沿爐長和爐寬方向分段留有25 mm膨脹縫,具體位置參見設計圖,脹縫寬度最終的施工尺寸應按耐火材料供貨商給定的數值修正。

    必須認真鋪設用于爐頂絕熱的硅酸鋁耐火纖維氈,纖維氈與錨固磚之間不得留有空隙。頂層纖維施工時,在錨固溝周圍要留凹坑,不允許將錨固鉤埋在絕熱材料內。

    支模板時,吊掛磚與模板盡量靠近,間隙為5mm左右,但不能接觸,以免脫鉤,使吊掛磚失去作用。

4.3改進措施

    (1) 模具的改進

    一是對爐底邊磚進行了改進。采用分片式組合模具,解決了形狀復雜、無法脫模的難題。二是采用聚氯乙烯、PVC等材料組合,解決了膨脹縫、異型孔洞的支設難題。

    (2) 施工工藝的改進

    以往環形爐的施工采用連續作業方式,由于在轉底爐上爐墻為分片式多邊體,而且膨脹縫要求的形 狀各異,所以無法保證設計要求。本文對爐墻和爐頂采用跳格式施工方法,結合膨脹縫的留設,其效果 理想。

5  效果和經濟效益

      實際施工中,由于冬季施工,采用了蒸汽保暖措施。模具設置合理,各處尺寸準確、美觀,但由于現場設備備件以及安裝偏差,對爐底邊磚模具進行了適當的修改。由于準備充分,提前消化,轉底爐筑施工質量良好,原計劃4個月的工期,只需要3個月,并且避免了不必要的窩工,施工質量一次性驗收通過。

      直接經濟效益:按照投入施工人員35人計算,可節約一個月的工期,按照一人一天成本150元,節約人工費為35x30x150=157500元。減少管理人員費用為6x30x300=5400元。兩項合計節約211500元。

      間接經濟效益:由于進度加快,轉底爐提前投產,為公司循環經濟作出積極的貢獻,同時為職工降低了勞動強度,為企業贏得了信譽。

6.結束語

     本次施工在施工技術上是一次飛躍,采用組合鋼模具以及異型模具代替了傳統施工工藝,不僅鍛煉了施工隊伍,而且該施工工藝還可用于不同爐型和其他疑難工程的借鑒和推廣。

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