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转底炉耐火材料砌筑新工艺

时间:2017-12-24     作者:凯瑞得窑炉【原创】   阅读

1.概况

      为了发展循环经济,落实科学发展观,实现固体废物的深度循环利用,马钢在新区配套建成了钢渣处理线、高炉污泥和转炉污泥闭路处理等系统。考虑到含锌废物循环给高炉操作带来的危害,使含锌废料得到高质量的循环利用,马钢寻求到了新日铁工程公司当今最先进的处理工艺——转底炉工艺。

2.转底炉的内部结构及外部图

      转底炉的主要功能是处理新区烧结、高炉和转炉的含锌粉尘,设计年处理干量为20万吨以上,其产品为DRl (Direct Reduction Iron),可作为高炉原料,转底炉产生的粉尘含锌较高,可作为锌厂的原料,炉子排出的废气经余热锅炉后可产生蒸汽,该项目可使高炉瓦斯泥、转炉OG泥在厂内经济循环利用,其工艺流程为高炉瓦斯泥、转炉OG泥经浓缩、脱水、烘干后与各种除尘灰和粘结剂按比例配料经润磨、造球、筛分,合格生球,再经干燥后均匀布到转底炉环形台车上,利用炉内1300℃高温还原性气氛及球团中的碳产生还原反应,在10〜20 min时间内,将氧化铁大部分还原为金属化铁,同时将氧化锌大部分亦还原为锌,并被汽化,随烟气一并排出。还原后生成的金属化球团使高温水冷螺旋从炉内排出,随即进入圆桶状的一次冷却器。桶内有氮气防止高温成品金属球团氧化。桶外有喷淋系统,以热传导方式冷却桶内球团。一次冷却后成品球团温度从1100℃降至300℃,再经筛分,合格品进成品料仓加入高炉,筛下物返回烧结。从转底炉出来的烟气先通过余热蒸汽锅炉进行余热回收,然后通过热交换器进一步降温。最后再由袋式除尘器净化后外排,锌矿粉通过余热蒸汽锅炉、热交换器、袋式除尘器被回收。      

3.工艺特点及施工难点

   转底炉主要是公司废物利用环保项目,核心采用日本新日铁公司技术。在耐火材料砌体结构方面采取三项措施。一是炉墙采用分片方式,耐火材料结构为多面体结构;二是炉底内外侧采用锚固锁扣结构;三是膨胀缝结构复杂。总之,该工程的设计起点高,采用标准高,结构复杂,施工难度大。转底炉炉膛长时间受到高温、高侵蚀炉气的冲刷和温度变化的热应力作用以及炉渣的侵蚀,工作条件十分恶劣,因此转底炉耐火材料砌筑质量也直接关系到使用寿命。其施工难点主要有以下几点:

     (1) 耐火材料品种繁多,830吨材料,品种50多种,规格型号百余种;

     (2) 各处尺寸复杂,相互制约,模具制作困难;

     (3) 膨胀缝尺寸复杂,在砌筑施工技术上提出了更高的要求。

4施工措施

4.1施工顺序

   转底炉耐火材料筑炉施工顺序是:

    炉墙下部耐火材料施工→炉底两侧浇筑料施工→炉墙上部砌筑打料→炉顶打料→炉底耐火砖砌筑。

    外围部分施工可根据工程网络计划,合理利用劳动力和施工机具材料,灵活机动安排。

4.2主要部位施工工艺

     (1)炉底施工工艺

     炉底耐火材料砌体为轻型结构,由7层组成,厚度为400 mm。最底层为25mm厚的纤维毡,两层为50mm厚的纤维板,1层厚114 mm的轻质砖LBK-23、1层65 mm厚的轻质砖LBK-26、1层10mm厚的纤维毯,最上面为84 mm镁粉。炉底耐火材料分层施工,靠炉墙位置为浇筑块,先施工炉底两侧浇筑料,浇筑料采用钢制异型模具,制作图纸见后,考虑外方的质量标准较高,模具制作外形尺寸要求准确,内环浇筑块为48件,外环72件,制作模具分别为12件和18件。 锁块为10件,采用木制模具制作,数量30件。施工时首先待炉墙下部施工后并拆除模板完毕后进行,寻按照设计要求挂设锚固件,下部垫预先制作好的小预制块,保证锚固砖水平,模具支设前必须进行刷油处理,便于脱模。模具隔花支设,便于施工。浇筑时,注意模具不得变形跑模。待内外环两侧浇筑料施工完毕后,转移到对炉墙上部的施工,待炉墙以及炉顶施工完毕后,再施工炉底中间的绝热板、轻质砖等。在铺设耐火砖时,采用人字形砌法,要求灰浆饱满,砖列整齐美观。膨胀缝的留设严格按照设计图纸进行。炉底砌筑时必须按规定留设膨胀缝。相邻两层砌体的膨胀缝应错开。砖列到两侧可用同材质的浇注料填充。最后铺设镁砂。

     (2)炉墙

     炉墙耐火材料的结构 U四层,厚度为435 mm。最外层是25 mm厚的 纤维毯,依次是50 mm厚的纤维板、65 mm厚 的轻质砖、289 mm厚的耐火浇注料

     炉墙浇注料应在砌砖部分检查合格后进行 浇注。锚固砖从下往上挂设,在铺设 连热层和砌筑轻质砖的过程中放置,锚固砖周围 要用纤维毯或纤维棉填实,避免出现缝隙。然后 进行烧注料施工。烧注炉墙时,每片留设膨胀缝膨胀缝宽25〜32 mm,米用可拆式聚氯乙稀板制 宁,膨胀缝外侧砌耐火砖密封。拆模后用纤维毯填充。

     炉墙分两次施工,首先施工下部530 mm部 ‘立,并检查金属锚固件的布置是否符合设计要 求,同时按照图纸的要求布设金属锚固件,品种 为18种2215件。锚固件外部刷0.5 mm的沥青 漆。膨胀缝为20 _,采用聚氯乙烯制作。模板采用木模和钢模相结合制作。等炉底浇注料施工完毕后,再施工上部炉墙。所有支设模具必须注意孔洞的留设。孔洞采用定制的聚氯乙烯制作,观察孔订做 一种规格,然后现场调节。烧嘴采用钢板制作。

     炉墙烧咀处为高铝质耐火浇注料。施工时将有烧咀的区域按要求作为一个整体浇注高铝质烧注料。

     上部炉墙施工时,首先检查挂设件的布置是否符合设计要求,挂设杆的制作角度是否符合要求,锚固砖是否水平。待该步骤验收合格后,施工绝热层和挂设锚固砖,然后搭设脚手架,并支设模板。在模板支设前,进行刷油处理,便于拆除。支设完毕后,检查模板是否牢固,是否密封,待确认后进行浇注料的施工。

     浇注料施工应严格按照《工业炉砌筑工程施工及验收规范》(GBJ211-87)中“耐火浇注料”有关规定进行。若耐火材料供货商有特别说明,则施工时应参照该说明。

     在烧咀、挡板、炉门框、窥孔等开孔处,与砌体接触之处一定要填实,防止气体逸出,使钢板受热变形。

     砌筑砖缝厚度、表面平整度和垂直误差均按国家规范执行。膨胀缝内必须填充耐火纤维毯,缝内得有其他任何杂物。

    (3)炉顶施工

    炉顶耐火材料砌体厚380mm,其结构由上往下依次为50mm厚的纤维,50 mm厚的纤维毯2层,230 mm厚的耐火浇注料,胀缝上方盖有耐火砖。

    炉顶施工时要注意锚固砖的挂设。低水泥浇注料纤维浇注料均按照规范及耐火材料厂家提供的说明书进行施工。

    吊挂炉顶沿炉长和炉宽方向分段留有25 mm膨胀缝,具体位置参见设计图,胀缝宽度最终的施工尺寸应按耐火材料供货商给定的数值修正。

    必须认真铺设用于炉顶绝热的硅酸铝耐火纤维毡,纤维毡与锚固砖之间不得留有空隙。顶层纤维施工时,在锚固沟周围要留凹坑,不允许将锚固钩埋在绝热材料内。

    支模板时,吊挂砖与模板尽量靠近,间隙为5mm左右,但不能接触,以免脱钩,使吊挂砖失去作用。

4.3改进措施

    (1) 模具的改进

    一是对炉底边砖进行了改进。采用分片式组合模具,解决了形状复杂、无法脱模的难题。二是采用聚氯乙烯、PVC等材料组合,解决了膨胀缝、异型孔洞的支设难题。

    (2) 施工工艺的改进

    以往环形炉的施工采用连续作业方式,由于在转底炉上炉墙为分片式多边体,而且膨胀缝要求的形 状各异,所以无法保证设计要求。本文对炉墙和炉顶采用跳格式施工方法,结合膨胀缝的留设,其效果 理想。

5  效果和经济效益

      实际施工中,由于冬季施工,采用了蒸汽保暖措施。模具设置合理,各处尺寸准确、美观,但由于现场设备备件以及安装偏差,对炉底边砖模具进行了适当的修改。由于准备充分,提前消化,转底炉筑施工质量良好,原计划4个月的工期,只需要3个月,并且避免了不必要的窝工,施工质量一次性验收通过。

      直接经济效益:按照投入施工人员35人计算,可节约一个月的工期,按照一人一天成本150元,节约人工费为35x30x150=157500元。减少管理人员费用为6x30x300=5400元。两项合计节约211500元。

      间接经济效益:由于进度加快,转底炉提前投产,为公司循环经济作出积极的贡献,同时为职工降低了劳动强度,为企业赢得了信誉。

6.结束语

     本次施工在施工技术上是一次飞跃,采用组合钢模具以及异型模具代替了传统施工工艺,不仅锻炼了施工队伍,而且该施工工艺还可用于不同炉型和其他疑难工程的借鉴和推广。

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