机电工程管理与实务/1H413090 炉窑砌筑工程施工技术

1H413091 炉窑及砌筑材料的分类与性能

一、炉窑的分类

    按其生产过程可分为两大类：动态炉窑和静态炉窑。例如：水泥回转窑就属于动态炉窑，炼焦炉、玻璃熔窑属于静态炉窑。

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  水泥回转窑
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  炼焦炉
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  玻璃熔窑

二、耐大材料的分类及性能

    耐火材料可按化学特性、耐火度、结构性能、耐火材的形状分类。
   1.按化学特性分类
   （1）酸性耐火材料。如硅砖、锆英砂砖等。其特性是能耐酸性渣的侵蚀。
   （2）碱性耐火材料。如镁砖、镁铝砖、白云石砖等。其特性是能耐碱性渣的侵蚀。
   （3）中性耐火材料。如刚玉砖、高铝砖、碳砖等。其特性是对酸性渣及碱性渣均具有抗侵蚀作用。
   2.按耐火度分类
   （1）普通耐火材料，其耐火度为1580〜1770℃；
   （2）高级耐火材料，其耐火度为1770〜2000℃；
   （3）特级耐火材料，其耐火度为2000℃以上。
   3.按结构性能分类
   （1）致密耐火材料，气孔率低于45%的耐火材料。具有体积密度高、透气度低、耐磨性及抗渣性好、耐火度高等特性。常用于直接接触熔料的耐火材料。
   （2）隔热耐火材料，气孔率大于45%的耐火材料。具有质量较轻，体积密度低，隔热性能好等特性，常用于砌筑工程的隔热层。
   4.按耐火材的形状分类
   （1）定形耐火材料，如耐火砖，其特性是形状已定形制品。
   （2）不定形耐火材料，如耐火浇注料、耐火泥浆、喷涂料、可塑料、捣打料、耐火压浆料和耐火涂抹料等，其特性是凝固之前流动性及可塑性好，适宜于定形耐火材料不宜施工和操作的部位及充填，弥补定形耐火材料砌筑的不足之处。

三、锚固件的分类及性能

   1.金属锚件，如把钉（锚固钉）、托砖板等，其性能是强度高、易操作，适宜于工作温度低于1100℃以下的炉体内使用。
   2.耐火材料锚固件，如锚固砖，其特性是砖型几何尺寸要求比较严格，可耐1100℃以上的高温。

四、其他耐火材料的种类及应用

   1.耐火陶瓷纤维及制品
   （1）耐火纤维
    耐火纤维又称陶瓷纤维，是一种人造无机非金属纤维材料，是由氧化铝、二氧化硅为主要成分组成的二元化合物。应用于工业炉窑可节能15%〜30%。
   （2）耐火纤维主要特点
   1）耐高温，普通硅酸铝耐火纤维的使用温度为1200℃，特种耐火纤维如氧化铝纤维等的使用温度高达1600〜2000℃。而一般纤维材料如石棉、岩棉的耐火度仅为600℃左右。
   2）隔热保温性能好，隔热效率高。普通硅酸铝耐火纤维在1000℃时的热导率仅为耐火黏土砖的1/5、轻质黏土砖的1/3。
   3）化学稳定性好。除强碱、氢氟酸外，几乎不受任何化学药品、蒸汽、油类的侵蚀。
   4）抗热振性强。因耐火纤维性能柔软，有弹性，故抗热冲击、耐急热急冷性好。
   5）绝缘性及隔声性能比较好。对于30〜300Hz的声波，其隔声性能优于常用的隔声材料。
   （3）耐火纤维制品
    耐火纤维制品是通过散装耐火纤维原料加工的二次产品。分为硬制品和软制品。常用的耐火纤维制品有耐火纤维毡、耐火纤维毯、预制块、耐火纤维纺织品。
   1）耐火纤维毡。常用的结合剂有甲级纤维素、乳胶、硅溶胶等。具有适宜的柔软性和刚度，施工性能好。根据供货状态可分为干毡和湿毡。
   2）耐火纤维毯。是采用干法加工工艺制成的制品，不含或仅含少量的粘结剂。根据工艺和形状不同可分为：针刺毯、折叠毯、毯卷等。其针刺毯具有强度高、抗风蚀性强、热收缩小等优点。
   3）预制块，根据厚度要求，采用负压模具脱模干燥而成；也可用粘结剂将纤维毡粘在金属网上，利用螺栓将金属网固定在炉墙或钢结构上，施工比较方便。
   4）耐火纤维纺织品，将耐火纤维采用编、织、纺等工艺制成的制品，有纱、带、布、绳等品种。具有耐高温、耐腐蚀、绝缘好、无毒性等优点，节能效果好，不污染环境，广泛应用于保温、隔热、密封等方面。
   2.膨胀缝填充材料
    伸缩性能好，如耐火陶瓷纤维、PVC板、发泡苯乙烯等。
   3.耐高温涂料
    自粘性能好，可以涂层的形式涂刷或喷涂在炉墙高温的侧面。
   4.保护性材料
    如防氧化材料、表面固化材料、砖缝封固材料等。

111413092 炉窑砌筑前工序交接的规定

一、炉窑砌筑前工序交接的规定

    炉窑的砌筑工程应于炉体骨架结构和有关设备安装完毕，经检査合格并签订交接证明书后，才可进行施工。
   1.工序交接证明书应包括的内容
   （1）炉子中心线和控制标高的测量记录及必要的沉降观测点的测量记录；
   （2）隐蔽工程的验收合格证明；
   （3）炉体冷却装置，管道和炉壳的试压记录及焊接严密性试验合格证明；
   （4）钢结构和炉内轨道等安装位置的主要尺寸复测记录；
   （5）动态炉窑或炉子的可动部分试运转合格证明；
   （6）炉内托砖板和锚固件等的位置、尺寸及焊接质量的检查合格证明；
   （7）上道工序成果的保护要求。
   2.工序交接的技术要求
   （1）在工序交接时，对上一工序及时进行质量检查验收并办理工序交接手续。
   （2）炉窑砌筑一般是工业炉窑系统工程中最后一道工序，做好炉子基础、炉体骨架结构和有关设备安装的检查交接工作是加强系统工程质量管理的重要组成部分。

二、耐火砖砌筑的施工程序

   （一）动态炉窑的施工程序
   1.动态炉窑砌筑必须在炉窑单机无负荷试运转合格并验收后方可进行。
   2.砌筑的基本顺序：
    起始点选择（从热端向冷端或从低端向高端）→分段作业划线→选砖→配砖→分段砌筑→分段进行修砖及锁砖→膨胀缝的预留及填充（设计若有膨胀缝）o
    例如，回转窑砌筑时，自热端向冷端分若干段依次分别进行环向砌筑，每段长度：湿砌每段不大于1m，干砌每段不大于2m。若采用砌砖机砌筑，则不必进行窑筒体旋转，每环砖可一次完成；若采用顶杆压砖砌筑，则每环砖由底部开始向两侧同时砌筑到半圆时，用顶杆压紧已砌好的耐火砖，然后旋转窑筒体90°后继续砌筑，再用顶杆压紧后，再次旋转筒体90°后继续砌筑，直至本环锁砖完成，本段砌筑结束。
   （二）静态炉窑的施工程序
   （1）静态炉窑的施工程序与动态炉窑基本相同，
   （2）静态炉窑的施工程序和动态炉窑的不同之处：
   1）不必进行无负荷试运行即可进行砌筑；
   2）砌筑顺序必须自下而上进行；	，
   3）无论采用哪种砌筑方法，每环砖均可一次完成；
   4）起拱部位应从两侧向中间砌筑，并需釆用拱胎压紧固定，锁砖完成后，拆除拱胎。

三、—般工业炉的施工技术要求

   1.砌体砖缝厚度施工技术要求（按mm计）
   （1）底和墙不大于3；
   （2）高温或有炉渣作用的底和墙不大于2；
   （3）拱和拱顶（干砌）不大于1.5；
   （4）拱和拱顶（湿砌）不大于2；
   （5）带齿挂砖（干砌）不大于2；
   （6）带齿挂砖（湿砌）不大于3；
   （7）隔热耐火砖（黏土砖、高铝砖、硅砖）工作层不大于2，非工作层不大于3；
   （8）硅藻土砖不大于5；
   （9）普通黏土砖内衬不大于5，外部不大于10；
   （10）空气、煤气管道不大于3；
   （11）烧嘴砖不大于2。
   2.砖缝处理
   （1）湿砌砌体的所有砖缝中泥浆应饱满，其表面应勾缝；
   （2）干砌立墙的砖缝，应以干耐火粉填满；
   （3）干砌旋转型炉窑（如回转窑等）、静态炉窑的顶部、拱部等部位的砖缝应以钢板（片）塞满、塞牢固。

四、一般工业炉砌筑的允许误差的检查

    一般工业炉窑砌筑的允许误差见下表。

一般工业炉窑砌筑的允许误差

序号	误差名称	允许误差（mm）
1	垂直误差：墙：每米高	3
2	垂直误差：墙：全高	15
3	基础砖墩误差：每米高	3
4	基础砖墩误差：全高	10
5	表面平整误差：墙面（2m靠尺与墙体之间）	5
6	表面平整误差：挂砖墙面	7
7	表面平整误差：底面	5
8	线尺寸误差：矩（或方）形炉膛长和宽度	±10
9	线尺寸误差：矩（或方）形炉膛对角线长度	15
10	线尺寸误差：圆形炉膛内半径误差	±10
11	线尺寸误差：拱和拱顶的跨度	±10
12	线尺寸误差：烟道的高度和宽度	±15

五、耐火砖砌筑施工技术要求

   1.底和墙砌筑技术要求
   （1）砌筑炉底前，应预先找平基础。必要时，应在最下一层用砖加工找平。
   （2）砌筑可动炉底式炉子时，其可动炉底的砌体与有关部位之间的间隙，应按规定的尺寸仔细留设。
   （3）水平砖层砌筑的斜坡炉底，其工作层可退台或错台砌筑，所形成的三角部分，可用相应材质的不定形耐火材料找齐。
   （4）反拱底应从中心向两侧对称砌筑。砌筑反拱底前，应用样板找准砌筑弧形拱的基面；斜坡炉底应放线砌筑。
   （5）非弧形炉底、通道底的最上层砖的边长，应与炉料、金属、渣或气体的流动方向垂直，或成一交角。
   （6）圆形炉墙应按中心线砌筑。当炉壳的中心线垂直误差和半径误差符合炉内形要求时，可以炉壳为导面进行砌筑。
   （7）弧形墙应按样板放线砌筑。砌筑时，应经常用样板检查。
   （8）具有拉钩或挂钩的炉墙，除砖槽的受拉面与挂件靠近外，砖槽的其余各面与挂件间应留有活动余地，不得卡死。
   （9）圆形炉墙不得有三层重缝或三环通缝，上下两层重缝与相邻两环的通缝不得在同一地点。圆形炉墙的合门砖应均匀分布。
   （10）砌砖时应用木槌或橡胶锤找正，不应使用铁锤。砌砖中断或返工拆砖时，应做成阶梯形的斜槎。
   2.拱和拱顶砌筑技术要求
   （1）拱脚表面应平整，角度应正确；不得用加厚砖缝的方法找平拱脚；拱脚砖应紧靠拱脚梁砌筑。
   （2）当拱脚砖后面有砌体时，应在该砌体砌完后，才可砌筑拱或拱顶。不得在拱脚砖后面砌筑隔热耐火砖或硅藻土砖（隔热耐火砖拱顶的拱脚砖后面，可用与隔热同材质的砖）。
   （3）除有专门规定外，拱和拱顶应错缝砌筑，并应沿纵向缝拉线砌筑，保持砖面平直。拱或拱顶上部找平层的加工砖，可用相应材质的耐火浇注料代替。
   （4）跨度不同的拱和拱顶宜环砌，且环砌拱和拱顶的砖环应保持平整垂直。拱和拱顶必须从两侧拱脚同时向中心对称砌筑。砌筑时，严禁将拱砖的大小头倒置。拱和拱顶的放射缝，应与半径方向相吻合。拱和拱顶的内表面应平整，个别砖的错牙不应超过3mm。
   （5）锁砖应按拱和拱顶的中心线对称均匀分布。打入锁砖块数，按规定跨度计。锁砖砌入拱和拱顶内的深度宜为砖长的2/3〜3/4，拱和拱顶内锁砖砌入深度应一致。打锁砖时，两侧对称的锁砖应同时均匀地打入。锁砖应使用木槌，使用铁锤时，应垫以木块。不得使用砍掉厚度1/3以上的或砍凿长侧面使大面成楔形的锁砖，且不得在砌体上砍凿砖。
   （6）吊挂砖应预砌筑。吊挂平顶的吊挂砖，应从中间向两侧砌筑。其边砖同炉墙接触处应留设斜坡；炉顶应从下面的转折处开始向两端砌筑。吊挂砖的主要受力处不得有裂纹。砌完黏土质（或高铝质）炉顶吊挂砖后，应按规定的部位铺砌隔热制品。
   （7）吊挂拱顶应环砌，并应与炉顶纵向中心线保持垂直。在镁质吊挂拱顶的砖环中，砖与砖之间应插入销钉和夹入钢垫片，不得遗漏或多夹。吊挂拱顶应分环锁紧，各环锁紧度应一致。锁砖锁紧后，应立即把吊挂长销穿好。
   （8）跨度大于5m的拱胎在拆除前，应设置测量拱顶下沉的标志；拱胎拆除后，应做好下沉记录。拆除拱顶的拱胎，必须在锁砖全部打紧、拱脚处的凹沟砌筑完毕，以及骨架拉杆的螺母最终拧紧之后进行。

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  拱和拱顶
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  霍夫曼窑内部
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六、耐火浇注料施工技术要求

   1.耐火浇注料的施工程序
    材料检查验收→施工面清理→锚固钉焊接→模板制作安装→防水剂涂刷→浇注料搅拌并制作试块→浇注并振捣→拆除模板→膨胀缝预留及填充→成品养护。
   2.施工技术要求
   （1）搅拌耐火浇注料的用水应釆用洁净水。
   （2）浇注用的模板应有足够的刚度和强度，支模尺寸应准确，并应防止在施工过程中变形。模板接缝应严密，不漏浆。对模板应采取防粘措施。与浇注料接触的隔热砌体的表面，应采取防水措施。
   （3）浇注料应采用强制式搅拌机搅拌。搅拌时间及液体加入量应按施工说明执行。变更用料牌号时，搅拌机、料斗、称量容器等均应冲洗干净。
   （4）搅拌好的耐火浇注料，应在30min内浇注完成，或根据施工说明要求在规定的时间内浇注完。已初凝的浇注料不得使用。
   （5）整体浇注耐火内衬膨胀缝的设置应按设计规定。若无规定时，每米长的内衬膨胀缝的平均数值，可采用下列数据：黏土耐火浇注料为4〜6mm；高铝水泥耐火浇注料为6〜8mm；磷酸盐耐火浇注料为6〜8mm；水玻璃耐火浇注料为4〜6mm；硅酸盐水泥耐火浇注料为5〜8mmo
   （6）耐火浇注料的浇注，应连续进行。在前层浇注料初凝前，应将次层浇注料浇注完毕；间歇超过初凝时间，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。
   （7）耐火浇注料在施工后，应按设计规定的方法养护。养护期间，不得受外力及振动。
   （8）拆模要求。不承重模板，应在浇注料强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损坏或变形时，才可拆模。承重模板应在浇注料达到设计强度70%之后，才可拆模。热硬性浇注料应烘烤到指定温度之后，才可拆模。
   （9）浇注衬体要求。表面不应有剥落、裂缝、孔洞等缺陷。可允许有轻微的网状裂纹。
   （10）耐火浇注料的预制件，不宜在露天堆放。露天堆放时，应采取防雨防潮措施。

七、耐火喷涂料施工技术要求

   1.喷涂料应釆用半干法喷涂，喷涂料加入喷涂机之前，应适当加水润湿，并搅拌均匀。
   2.喷涂时，料和水应均匀连续喷射，喷涂面上不允许出现干料或流淌。
   3.喷涂方向应垂直于受喷面，喷嘴与喷涂面的距离宜为1〜1.5m，喷嘴应不断地进行螺旋式移动，使粗细颗粒分布均匀。
   4.喷涂应分段连续进行，一次喷到设计厚度，内衬较厚需分层喷涂时，应在前层喷涂料凝结前喷完次层。
   5.施工中断时，宜将接槎处做成直槎，继续喷涂前应用水润湿。
   6.喷涂完毕后，应及时开设膨胀缝线，可用1〜3mm厚的楔形板压入30〜50mm而成。

八、耐火陶瓷纤维施工技术要求

耐火陶瓷纤维（ceramic fibre）是一种适用于800℃以上作隔热材料的人造矿物纤维。耐火陶瓷纤维施工的主要方法有：层铺法、叠铺法、层叠混合法及耐火纤维喷涂法。

   1.一般规定
   （1）制品的技术指标和结构形式符合设计要求；
   （2）制品不得受潮和挤压；
   （3）切割制品时，其切口应整齐；
   （4）粘结剂使用时应搅拌均匀；
   （5）粘贴面应清洁、干燥、平整，粘切面应均匀涂刷粘结剂；
   （6）制品表面涂刷耐火涂料时，涂料应均匀、满布，多层涂刷时，前后层应交错；
   （7）在耐火陶瓷纤维内衬上施工不定形耐火材料时，其表面应做防水处理。
   2.耐火陶瓷纤维若做层铺式内衬、叠砌式内衬及折叠式模块施工时，除遵照上述一般规定外，还应严格按《工业炉砌筑工程施工与验收规范》GB50211—2014的相关规定执行。

50mm厚耐火陶瓷纤维

九、冬期施工的技术要求

   1.机电工程砌筑在冬季施工期：指当室外日均气温连续五日稳定低于5℃时，即可进入冬期施工。
   2.砌筑工程冬期施工除遵守《工业炉砌筑工程施工与验收规范》GB50211—2014的规定外，还应遵守下列技术规定：
   （1）砌筑应在供暖环境中进行。工作地点和砌体周围温度均不应低于5℃。砌筑完毕后，若不能随即烘炉投产时，应采取烘干措施。否则砌体周围温度不应低于5℃。耐火砖和预制块在砌筑前应预热至0℃以上。
   （2）耐火泥浆、耐火浇注料的搅拌应在暖棚内进行。耐火泥浆、耐火可塑料、耐火喷涂料和水泥耐火浇注料等在施工时的温度均不应低于5℃。但黏土结合耐火浇注料、水玻璃耐火浇注料、磷酸盐耐火浇注料施工时的温度不宜低于10℃。
   （3）调制耐火浇注料的水可以加热，加热温度为：硅酸盐水泥耐火浇注料的水温不应超过60℃；高铝水泥耐火浇注料的水温不应超过30℃。水泥不得直接加温。耐火浇注料施工过程中，不得另加促凝剂。
   （4）冬期施工耐火浇注料的养护：
   1）水泥耐火浇注料可采用蓄热法和加热法养护。加热硅酸盐水泥耐火浇注料的温度不得超过80℃；加热高铝水泥耐火浇注料的温度不得超过30℃。
   2）黏土、水玻璃、磷酸盐水泥浇注料的养护应釆用干热法。水玻璃耐火浇注料的温度不得超过60℃。
   （5）冬期施工时，应做专门的施工记录，并符合下列规定：
   1）室外空气温度，工作地点和砌体周围的温度，加热材料在暖棚内的温度，不定形耐火材料在搅拌、施工和养护时的温度，应每隔4h测量一次。
   2）全部测量点应编号，并绘制测温点布置图。
   3）测量不定形耐火材料的温度时，测温表放置在料体的时间不应少于3min。

十、烘炉的技术要求

   1.烘炉阶段的主要工作
   （1）制定工业炉的烘炉计划；准备烘炉用的工机具和材料；确认烘炉曲线。
   （2）编制烘炉期间作业计划及应急处理预案；确定和实施烘炉过程中的监控重点。
   2.烘炉的技术要点
   （1）工业炉在投入生产前必须烘干烘透。烘炉前应先烘烟囱及烟道。
   （2）耐火浇注料内衬应该按规定养护后，才可进行烘炉。
   （3）烘炉应在其生产流程有关的机电设备联合试运转及调整合格后进行。
   （4）烘炉过程中，应根据炉窑的结构和用途、耐火材料的性能、建筑季节等制定烘炉曲线和操作规程。
   1）其主要内容包括：烘炉期限、升温速度、恒温时间、最高温度、更换加热系统的温度、烘炉措施、操作规程及应急预案等。
   2）烘炉后需降温的炉窑，在烘炉曲线中应注明降温速度。
   （5）烘炉必须按烘炉曲线进行。烘炉过程中，应测定和测绘实际烘炉曲线。
   （6）烘炉时应做详细记录，对所发生的一切不正常现象，应采取相应的应急措施，并注明其原因。
   （7）烘炉期间，应仔细观察护炉铁件和内衬的膨胀情况以及拱顶的变化情况，必要时可调节拉杆螺母以控制拱顶的上升数值。在大跨度拱顶的上面应安装标志，以便检查拱顶的变化情况。
   （8）在烘炉过程中，如主要设施发生故障而影响其正常升温时，应立即进行保温和停炉。故障消除后，才可按烘炉曲线继续升温烘炉。烘炉过程中所出现的缺陷经处理后，才可投料生产。