煉焦爐砌筑烘爐開工[1]

1、煉焦爐的砌筑、烘爐和開工 第一節(jié) 筑爐材料 現(xiàn)代焦爐主要用耐火材料砌筑而成。例如一座年產(chǎn) 30 萬噸冶金 焦42孔58-H型焦爐，爐體所需的耐火材料總重約 6600t。因此， 耐火材料的性能與焦爐的生產(chǎn)能力及使用壽命密切相關。凡具有能抵抗高溫和高溫下的物理和物理化學作用的材料統(tǒng) 稱為耐火材料。砌筑焦爐的材料中除耐火材料外，尚有隔熱材料及普通建筑 材料，分述如下：一、耐火材料的性質通常以下列指標來衡量耐火材料的性能：1）氣孔率 耐火制品中有許多大小不一形狀各異的氣孔。 氣孔率即氣孔的總體積占耐火制品總體積的百分比。它表示耐火 材料的致密程度。通常所說的氣孔率是指不計閉口氣孔 不和大氣 相通的氣孔

2、）的開口氣孔率。2）體積密度和真比重體積密度是指包括全部氣孔在內(nèi)的每 m3 磚的質量。真比重是指不包括氣孔在內(nèi)的單位體積耐火材料 質量與水的比值， 與真密度的數(shù)值相等，但概念不同）不同的石 英晶形其真比重不同 ,因此測定硅磚的真比重可以了解燒成情況。3）熱膨脹性 耐火制品受熱后，一般都發(fā)生膨脹，材料的 這種性質稱為熱膨脹性。它可用線膨脹系數(shù)或體積膨脹百分率來 表示。4）導熱性 耐火制品的導熱性，取決于其相組成及組織結 構指氣孔率的大小，分布情況及晶相和玻璃液相的分布）。用導 熱系數(shù)“入”來表示，其法定單位為：kJ /m hC （或W/m K。 多數(shù)耐火制品的導熱系數(shù)隨溫度升高而增大如硅磚，粘土

3、磚等），也有些制品則相反 如鎂磚和碳化硅轉） 。5）耐火度 是衡量耐火制品高溫下抵抗熔化的能力。系用 規(guī)定尺寸的角錐形試樣與一些標準試樣放在一起，以一定的速度 加熱升溫，這些標準試樣是以高嶺土、氧化鋁及石英按不同比例 配制而成，各有已知的耐火度。當升溫至待測試樣與某標準錐試 樣同時軟化彎倒，即角錐的頂點彎倒和底盤接觸時，則待測試樣 的耐火度等于該標準錐的耐火度。故耐火度系試樣制品軟化彎倒 的溫度。耐火材料的耐火度一般不大于 1580C。6）高溫荷重軟化開始溫度 也叫荷重軟化點）是表示耐火 材料在高溫和荷重同時作用下的抵抗能力。系用一定尺寸的圓柱 形試樣在一定的壓力下V19.6X 104Pa）,

4、以一定的升溫速度加熱， 使試樣引起一定數(shù)量的變形溫度來表示的。按變形數(shù)量又分為開始變形溫度 變形量占0.6%），變形量占4%時的溫度和終了變形 溫度（4%。粘土磚的荷重變形曲線比較平坦，開始變形溫度和終 了變形溫度之差可達 200250C，而硅磚在達到開始變形溫度后 立即破壞，開始變形溫度和終了變形溫度之差僅1015C。因為焦爐砌體中耐火材料自重很大，再加上機械設備的負荷，故耐火 材料的高溫荷重變形溫度對爐體壽命非常重要，其中對生產(chǎn)有意 義的主要是開始變形溫度，即負荷軟化點。7）高溫體積穩(wěn)定性耐火材料在高溫下長期使用時，相成分會繼續(xù)變化，產(chǎn)生再結晶和進一步燒結現(xiàn)象，因此耐火制品體 積會有變化，

5、因為各種制品的化學成分不同，有的收縮，有的膨 脹，且這種變化是不可逆的，稱為殘余收縮和殘余膨脹，其數(shù)值 用制品加熱到12001500C 因耐火制品種類不同而異），保溫 2h,冷卻到常溫的體積變化百分比率%）來表示。8）溫度激變抵抗性是耐火制品抵抗溫度激變而不損壞的性能；系將試樣加熱到 850 ± 10 C后，放在流動的冷水中冷卻， 并反復進行，直到試樣損壞，脫落部分的質量占原試樣質量的 20%時為止，此時其經(jīng)受的急冷急熱次數(shù)，就作為該制品耐急冷 急熱性能的指標。制品的熱穩(wěn)定性與制品的熱膨脹性有很大的關系，若制品的 線膨脹系數(shù)大，則因為制品內(nèi)部溫度分布不均勻而引起不同程度 的膨脹，從而

6、產(chǎn)生較大的壓力，降低了制品的熱穩(wěn)定性。此外制 品的形狀越復雜，尺寸越大，其熱穩(wěn)定性也越差。經(jīng)上述測定不 同的耐火制品差別很大，如硅磚抵抗性最差僅1-2次，普通粘土磚10- 20次，而粗粒粘土磚可達 25100次。一些耐火制品的基礎特性如表1所示：表1耐火制品的基本性能性能制M耐火度°C荷重軟化 開始溫 度C常溫耐壓強度 102x Pa顯氣孔率%體積密度 g/cm3高溫體積穩(wěn)定 性導熱系數(shù)kJ/m h. C°C 溫度小于%硅磚16101710162016501716490316251.91450+ 0.809+0.8、4.1871000丿半硅磚1670125013201471

7、196120252.014000.50.6+0.55 <41871000 丿粘土磚16101730125014001226539418282.12.213500.50.6 十0.55漢丄 4.1871000丿高鋁磚17501790140015302452588418232.32.7515500.51.8 十1.6、4.1871000丿鎂磚2000142015203923202.63.7-0.41*4.187<1000丿二、焦爐用耐火材料1）硅磚硅磚是以石英巖為原料，經(jīng)粉碎，并加入粘結劑、礦化劑經(jīng)混合、成型、干燥和按計劃加熱升溫而燒成的。硅磚含Si。?大于93%，系酸性耐火材料，具有

8、良好的抗酸性渣的侵蝕作用。硅磚的導熱性能好，耐火度為16901710C，荷重軟化點可高達1640C，無殘余收縮。其缺點是耐急冷熱急性能 差，熱膨脹性強。SiO2<二氧化硅)在不同的溫度下能以不同的晶型存在，在晶 型轉化時會產(chǎn)生體積的變化，并產(chǎn)生內(nèi)應力，故硅磚的制造、性 能和使用與SiO?的晶型轉變有密切關系。SiO?能以三種結晶形態(tài)存在，即石英、方石英和鱗石英，而 每一種結晶形態(tài)又有幾種同素異形體。即：a石英、B石英；a方石英、B方石英；a鱗石英、B鱗石英、丫鱗石英。三種形態(tài)及其同素異形體，是以晶型的密度不同來彼此區(qū)分的，它們在一定的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，超過此溫度范圍，即發(fā)生晶型 轉變。

9、例如：密度為2.53的a石英，在加熱到870C時，轉變?yōu)樾?的密度為2.2 的a鱗石英，當溫度達到 1710C時轉變成石英玻 璃。SiO?的晶型轉變?nèi)鐖D1所示。a石英870 C a鱗石英1470 C a方石英1710 C石英玻璃-<y=2.53 ) <y=2.23 ) <y=2.23 )570C 163C 180270 CI i ±).82%I | ±).2%Ii2.8%3石英3鱗石英 B方石英<y=2.65)<y=2.23)<y=2.232.32 )1 ±).2%170CY鱗石英<y=2.262.28)圖1 SiO2晶型

10、轉變圖從圖1可以看出，這種轉變可分為兩類，一種是橫向的遲鈍型 轉變，這是一種結晶構造過渡到另一種新的結晶構造。這種轉變 是從結晶的邊緣開始的向結晶中心緩慢地進行，需較長的時間， 且在一定溫度范圍內(nèi)才能完成，一般只向一個方向進行。但在實 際燒成過程中，SiO2并非是單一地從a石英一a鱗石英一石英玻 璃的轉變：1)a石英有礦化劑存在700 900C 開始，1200 1400C 顯著，>1400C 轉化加度石英。此時體積膨脹為16%2> a石英a方石英。此時體礦化劑不足時1000 1450 C開始，>1300 C轉化加度積膨脹可達14.5%。>1400 1470C3) a鱗石

11、央a方石央1400 1450C ,4) a萬石英a鱗石英。a鱗石英。5)石英玻璃a方石央另外一種轉換為圖“ 1所示的上下轉化，稱為高低型轉化，此 種轉變沒有晶格的重排，只有晶格的扭曲或伸直，因此轉化速度 快且是可逆的。各種型態(tài)的SiO2轉化溫度和體積變化不同，如圖 2所示：方石英在 180-270C轉11脹 膨溫度，c圖2石英晶形膨脹曲線1-石英；2-鱗石英；3-方石英化，體積變化最劇 烈，而570 C時石英 轉化體積變化較小， 鱗石英有兩個晶型轉 化點：117C和 163C , 體積變化最小。因此 用于焦爐的硅磚，希 望在制造過程中，盡 量轉化為鱗石英。但 實際生產(chǎn)的硅磚制品 總是三種晶型同

12、時存 在。因為三種石英中鱗石英的密度最小，因此鱗石英含量愈高的 硅磚，其真密度愈小，如表2。硅磚制品的體積變化曲線是復相組織體積變化的總和。圖3是兩種密度<比重)不同的硅磚膨脹、收縮曲線。由圖3和表2可以看出真密度小的硅磚，石英轉化較完全，膨脹 過程平穩(wěn)，殘余膨脹小，有利于保持爐體嚴密。此外，鱗石英的 荷重軟化溫度高，導熱性能好，故焦爐要盡量采用真密度小的硅 磚，一般要求在2.38以下，優(yōu)質硅磚的真密度應在 2.342.35之 間。表2不同真密度硅磚的礦相組成硅磚真密度鱗石英，%方石英，%石英，%石英玻 璃，%2.33 H802.34722.376312.396062.405822162

13、.4253121718從圖3和圖1中還可看出，硅磚的熱膨脹是不均勻的，600C以前晶型轉變較多，故體積變化較大，而且在117C、163 C、180270C和570 C等幾個轉化點，體積變化尤為顯著，這時最容易 引起砌體變形和開裂。因此這對焦爐各部分材質的選用，對焦爐 的砌筑、烘爐、生產(chǎn)維修及冷爐等都有重要意義。因為硅磚具有 多種優(yōu)點，因此用于焦爐可以提高燃燒室的溫度，縮短結焦時 間，增加焦爐生產(chǎn)能力，延長爐體的使用壽命，故現(xiàn)代焦爐主要 用硅磚砌筑。600700C以下時，硅磚對溫度的劇變抵抗性能差。這是因為 高低型晶型轉變，體積突然膨脹或收縮所至，因此硅磚不宜用于 溫度劇烈變化的部位。但在700

14、 C以上時，因為硅磚的體積變化比較平穩(wěn)，因此能較好地適應溫度的變化。目前有一種用高密度硅磚砌筑焦爐的趨勢，高密度硅磚是指 氣孔率在10%13%范圍內(nèi)的硅磚，它的特點是密度高，氣孔率 低，因此導熱性能及強度均比普通硅磚好。表3為焦爐用硅磚的理化指標。<2）粘土磚粘土磚的主要原料是耐火粘土和咼嶺土，其主要成分十高嶺石VAI2O3 2SiO2 2H2O），其余部分為：K2O、 Na?。、caO、MgO及Fe?。?等雜質。它們約占6%7%左右。粘土 磚是以經(jīng)煅燒的硬質耐火粘土 <熟料）與部分可塑性粘土經(jīng)粉碎、 混合成型、干燥后燒成的。加入熟料是為了減少燒成及使用過程 中的收縮，提高成品率和

15、使用壽命。燒成過程是高嶺石不斷失 水，分解生成莫來石V3ASO3 2SiO2）結晶的過程。其主要反應 如下：溫度在450650C高嶺石分解出結晶水：AI2O3 2SiO2 2H2O 3 2SiO2 + 2H2O溫度在600830C脫水高嶺石分解為 AIO及SiO AhO3 + 2SiO2。溫度在930950C時，丫 AI2O3再結晶為a Al 2O3，并開 始生成莫來石結晶，3AI2O3 + 2Si I2O32SQ2。-一/-.二-：一B_-""10C鼻匚二 二皿 4QD booLOO /DCLJ0Z溫度，c(b)圖3不同比重硅磚的膨脹、收縮曲線(a)比重為2.34的硅磚；

16、(b)比重為2.42的硅磚-膨脹，-收縮粘土中的雜質在燒成過程中與氧化鋁、氧化硅形成共晶低熔 點硅酸鹽，在燒成的粘土磚中形成包圍在莫來石周圍的非晶質玻 璃相。一般燒成的的粘土制品中含有 3045%的莫來石結晶，在其周 圍除上述非晶質玻璃相外，還有部分方石英。表3焦爐用硅磚的理化指標指標牌號及數(shù)量JG-93SiO2含量不小于93耐火度 不低于169019.6x104Pa,荷重軟化開始溫度C不低于1620重燒線膨脹，, 1450C不大于0.8顯氣孔率，:爐底磚不大于22爐墻磚不大于23其它部位用磚不大于25常溫耐壓強度，104Pa：爐底，墻磚不小于2157其他部位轉不小于1716真密度，t/m3不

17、大于2.37粘土磚屬于酸性耐火材料，能很好地抵抗酸性渣的浸蝕，對堿性渣的抗蝕能力較差，其耐火度雖高，但荷重軟化開始溫度較 低，而且軟化變形溫度間隔很大，可達200C，實際上在遠低于荷重軟化開始溫度之前即開始發(fā)生高溫蠕變。這是因為在粘土磚 中除了高耐火度的莫來石結晶外，還含有幾乎達50%的玻璃相，后者的軟化開始溫度很低，但熔融物的粘度卻很大，故出現(xiàn)上述 情況。粘土磚的熱穩(wěn)定性好，但導熱性和機械強度較硅磚差。圖4為粘土磚的熱膨脹曲線：圖4粘土磚膨脹曲線與硅磚相比，粘土磚的熱膨脹總量比硅磚要小，且膨脹量基 本上與溫度成比例地直線土磚焦爐在炭化室溫度變化范圍內(nèi)的體 積變化量要比硅磚焦爐大。因為粘土磚焦

18、爐加熱到1100C的總膨脹量較小且均勻，抗溫 度急變性強，故粘土磚焦爐的烘爐期短，但加熱到 1200 C以上 時，會出現(xiàn)殘余收縮，這是因為粘土制品中的礦物繼續(xù)產(chǎn)生再結 晶，以及在高溫下制品中的低熔點化合物逐漸融化，在表面張力 的作用下使固體顆?；ハ嗫拷隆Ｊ湛s的大小與配料組成及燒 成溫度有關。因此粘土磚焦爐在高溫下長期使用過程中，磚縫可 能產(chǎn)生空隙，破壞砌體的嚴密性。因為上述特點，對大型焦爐粘土磚不用于高溫部位，主要用 于溫度較低且波動較大的部位，如爐門、上升管襯磚、小煙道襯 磚、蓄熱室封墻和爐頂?shù)取Ｕ惩链u原料來源廣，制作容易，成本低，因而有些小焦爐可 采用粘土磚砌筑，但一定要嚴格控制操作溫

19、度，以免造成焦爐損 壞。焦爐用粘土磚其理化指標如表 4：表4焦爐用粘土磚的理化指標指標牌號及數(shù)值JN-35 'Al 2O3 含量，%35耐火度，C1690荷重軟化開始溫度，C1300殘余收縮，%1350 C, 2h0.5氣孔率，%24常溫耐火強度，104Pa1961<3）耐熱混凝土它是一種能長期承受高溫作用的特種混凝土，是由耐火骨料，適當?shù)哪z結材料 <有時還摻入礦物質和有機摻 合料）和水按一定比例調(diào)制成泥料，經(jīng)搗制或振動成型、繼而凝 結、硬化、脫模、養(yǎng)護烘干而產(chǎn)生的具有一定強度的耐高溫制 品。通常以磯土、非耐火磚、高爐礦渣等作骨料，以磯土水泥、 硅酸鹽水泥、磷酸和水玻璃等作

20、為膠凝材料，根據(jù)骨料和膠凝材 料的不同，耐熱混凝土分為很多類型，其組成不同，性質各異， 因而其使用范圍也不同。這種耐火制品與耐火磚相比，有以下優(yōu) 占：八、1）使用前不必經(jīng)過燒結，減少了制造耐火磚復雜的工藝，制 備工藝簡單，可就地制成各種需要的形狀。2）常溫下迅速產(chǎn)生強度，而且維持到操作溫度下而不下降。耐火混凝土在焦爐上已試用多年，主要用于爐門和上升管襯 磚等部位。<4）耐火泥耐火泥是一種使砌體成為一個整體的粘結劑，它應有與砌體用磚相一致的性能，對焦爐用耐火泥有下述要求：1）常溫下有較好的粘結性。2）有較小的收縮性，以防磚縫干時開裂。3）有一定的耐火度和荷重軟化開始溫度。4）有一定的保水性

21、，便于施工，保證質量。5）符合耐火泥操作條件的燒結溫度，使其在該溫度下發(fā)生燒 結作用，以增加砌體的機械強度，因此應根據(jù)磚種及操作溫度采 用相應的耐火泥。凡與金屬埋入件相接觸的砌體部位，需在火泥中加入精礦粉。 用于砌筑焦爐頂面磚時，應在火泥中加入能增加強度的水硬性膠 結劑一硅酸鹽水泥和石英砂。硅火泥是用硅石，廢硅磚粉和耐火粘土 生粘土）配制而成的 粉料。硅石是硅火泥的主要原料，硅石中Si。？含量愈高，則火泥的耐火度愈高。廢硅磚粉的加入能改善火泥與硅磚的高溫粘結性 能，這是因為硅磚粉具有與硅磚相一致的熱膨脹曲線，因此在石 英、晶型轉化時而引起的體積變化時，火泥脫離硅磚的可能性較 小，粘附于硅磚的能

22、力良好。一般硅磚粉含量在2030%較合適。硅火泥中加入生粘土可以增加可塑性，降低透氣性和失水 率，但加入量不宜過大，否則會使硅火泥的耐火度降低、收縮率 增加，一般以不超過1520%為宜。根據(jù)SiO2的含量不同，可分為高、中、低溫火泥，硅火泥的 技術指標如表5：表5硅火泥的技術指標指標牌號及數(shù)值GF-93GF-90GF-85SiO2含量，%> 9390938590耐火度，C> 16901650169015801650使用溫度范圍，C> 15001350150010001350硅火泥對粒度的要求：1mm以上的不大于3%,小于0.2mm 得不小于80%。在實際使用中，還有使用性能問

23、題，即打上灰漿 后的磚在砌筑中能隨意揉動、敲打，砌上后磚與灰漿應能牢固地 結合，一般好用的灰漿應能活動1520s，可用“時間”表示使用性能，而使用性能與顆粒組成有關，實踐表明，粒度太細或太粗 其失水速度快，不宜使用，比較合適的粒度組成如下：粒度，mm v 0.077 v 0.1 v 0.2v 0.44組成，% 6870 8488 9094 99粘土火泥：它是由煅燒過的塊狀熟料或粉碎粘土磚加入結合 粘土 生粘土）制成。熟料是粘土火泥的主要成分，約占 7580%。生粘土是結合劑，加入生粘土可增加可塑性，降低透氣 性和失水率，但加大收縮性，配入生粘土過多容易產(chǎn)生裂紋，故 配料比不宜過大，約占2025

24、%。粘土火泥的技術性能入表6表6粘土火泥的技術指標指標牌號及數(shù)值NF-40NF-38NF-34NF-28耐火度，C不低于 水分含量，%不大于17301690165015806666粘土火泥的使用溫度一般均低于 1000C。焦爐用粘土火泥一 般維細粒級及中粒級，粒度分別為通過 0.5和1mm的篩孔應大于 97%。粘土火泥除用于砌筑粘土磚部位外，還大量用于修補焦爐。<5）其它砌筑材料1）隔熱材料通常導熱系數(shù)小于0.837Kj/m h K的建筑材料。一般它具有氣孔率大而氣孔小，機械強度低，體積密度小等 特點，常見的隔熱材料及其主要性能如表7。表中所列的各種隔熱材料中，輕質粘土磚以粘土為原料，其

25、中 加入一定比例<3050%）的木屑燒制而成的粘土磚，有多種牌 號，它們的體積密度為0.41g/cm3，耐火度為1690C。表7 一些隔熱材料的主要性能材料名稱體積密度g/cm3允許工作溫度C導熱系數(shù)Kj/m h K硅藻土磚0.69003<0.125+0.27 X 10-t) X 4.187輕質粘土磚0.4900<0.7+0.19 X 10" t)X 4.187石棉水泥板0.30.4500<0.06+0.15 X 10"3t)X 4.187礦渣棉0.3750<0.06+0.135 X 10"3t) X 4.187蛭石0.251100&

26、lt;0.062+0.22 X 10" t)X 4.187石棉繩0.80300<0.063+0.27 X 10"3t)X 4.187玻璃絨0.25600<0.032+0.22 X 10" t)X 4.187硅藻土0.55900<0.08+0.21 X 10"3t)X 4.187碳酸鈣石棉灰0.317000.073 X 4.187碳酸鎂石棉灰0.1450一硅藻土磚是以硅藻土為原料的制品，也可以加入一定量的可 燃物，用以增大制品的氣孔率以增加其保溫性能。硅藻土磚只能 用于1000C以下部位，溫度過高是會收縮和熔化。硅藻土磚按其 理化指標可分

27、為幾個級別。它們的體積密度為0.50.7g/cm3,耐火度為1280 C，顯氣孔率為7318%，耐壓強度為 <49108）X104Pa。硅藻土分生料和熟料兩種，前者用于砌磚和保溫層抹面，后 者用于保溫層填料。總之，各種隔熱材料可散料直接使用，也可加水調(diào)成膠泥狀 涂抹使用。選用時應考慮到它們的最高允許使用溫度，超過規(guī)定 溫度，隔熱材料將會喪失強度或破裂。2）水玻璃是由磨細的石英砂或石英粉與碳酸鈉或硫酸鈉按一定比例配合后，經(jīng) 13001400C的熔融化合得到的塊狀固體硅酸鈉。若再將其蒸汽溶化，則得到液狀的硅酸鈉。熔煉時的基本 反應如下：Na2CO3+nSiO2Na2O nSiO2+CO2Na

28、?O - nSiO2即水玻璃的分子式，其中 n為水玻璃的模數(shù)，表示 SiO2/ Na2O分子比值。一般為1.53.5。高模數(shù)的水玻璃很難溶于 水，實際應用很不方便；低模數(shù)的無實用價值。筑爐和修爐用的 水玻璃均系水玻璃的水溶液。水玻璃是一種礦物膠凝劑，具有粘結能力，粘結能力與其模 數(shù)、濃度和溫度有關。因為水玻璃的溶解是一個由水合、初溶、 水解產(chǎn)生游離的NaOH）、膠溶 硅酸鈉分解而析出的 SiO2被 NaOH所膠溶）和電離 生成離子和由吸附著Na+離子的SiO?水合 物形成的SiO2復合膠團）所組成的復雜過程，因此水玻璃的溶液 中同時含有結晶成分和膠體性質的組分，模數(shù)較高的水玻璃因其 中含有較多

29、的膠體，故粘結能力強，模數(shù)較低的水玻璃溶液中主 要是晶質組分，膠體物質含量低，故膠結能力差。提高溫度會降 低水玻璃的粘性。模數(shù)愈高，溫度對粘性的影響愈大。此外，水玻璃的溶液粘度還隨密度的提高而增加，而水玻璃 溶液的密度是與其化學組成及溶解于水中的固體物質總量有關。 因此當溶液中固體物質總量一定時，Na?。和SiO2的比值可以不同，故水玻璃溶液的密度與其模數(shù)和 SQ2、Na2O含量有關。表8 列出了一般使用條件下的關系。表8水玻璃溶液的密度與模數(shù)、Na?。含量的關系Na2O含量:%密度234 n567891011 1213 114水玻璃溶液模數(shù)1.0501.581.241.501.381.151

30、.1311.191.541.501.332.031.661.381.0783.642.102.342.101.901.781.621.881.781.482.412.091.731.1003.213.402.922.522.252.052.201.932.402.782.512.081.1254.154.003.503.022.682.392.862.732.831.1503.983.473.112.473.481.1753.923.513.431.2004.254.241.2251.2501.2751.3001.3501.4001.4501.500因此，要根據(jù)密度來確定水玻璃溶液中溶解的Na

31、：。含量時，必須首先知道模數(shù)，才能用表 8查取。水玻璃屬于氣硬性膠凝材料，因為空氣中CO2的作用，以及干燥而析出的SiO2的膠凝作用，在常溫下硬化而使砌體具有早期強度。水玻璃的加入還可降低砌體和泥料的燒結溫度。根據(jù)經(jīng)驗，水玻璃的加入對泥料的耐火度稍有影響。加入少 了，冷態(tài)粘結性差，容易磨損，加入多了即使水玻璃用量增加， 又使泥料發(fā)脆，容易脫落，一般泥料中含 ”氏01.5%左右為宜'除上述筑爐材料之外，還有普通水泥和紅磚等，主要用于焦 爐基礎和抵抗墻等部位。第二節(jié) 煉焦爐的砌筑一、筑爐的準備筑爐的準備工作涉及許多方面，首先應作好施工的組織工 作，其內(nèi)容包括：施工平面布置、施工進度、勞動組

32、織與施工方 法等。為保證砌磚質量要建立質量檢驗機構，在整個施工過程 中，做好專職檢查，確保施工質量。1 砌磚大棚的要求和耐火材料的貯存 焦爐砌筑應在大棚內(nèi)進行。大棚內(nèi)應防風防雨以保證水線穩(wěn)定，避免雨水沖刷灰縫，砌體受潮和標桿變形。棚內(nèi)溫度冬季應 高于5C,以防泥漿凍結，應有足夠均勻的照明。來廠的耐火材料要核實驗收，入庫時應按砌磚部位的使用先 后、公差大小，做好標記，分開堆放。耐火材料應放在庫內(nèi)，磚 庫應能防雨雪，地坪堅實防止下沉，四周設有排水溝。灰?guī)煲獓?防風雨，以免吹跑細粒火泥，防止混入泥砂和受潮結塊。2 預砌因為焦爐磚型復雜，磚量多，為保證質量，避免返工，對于 蓄熱室、斜道、炭化室等有代表

33、性的部位磚層和爐頂?shù)膹碗s部 位，必需在施工前進行預砌，檢查耐火磚的外形能否滿足砌體的 質量要求，以提供耐火磚的加工及大小公差搭配使用的依據(jù)，檢 查耐火泥的砌磚性能，確定泥料的配置方案；審查設計圖紙及耐 火磚的制造是否誤差。并應培訓技術工人，掌握技術。3 砌爐基礎及抵抗墻的抹面焦爐在基礎頂板上砌筑，要求頂板表面平坦均勻，砌磚前頂 板表面應用水泥砂漿抹平，達到設計標高為止，砌完紅磚后的頂 面標高公差應在允許的范圍內(nèi)。對于下噴式焦爐，在抹面前應進行下噴管埋設。焦爐下噴管 與爐體磚煤氣道連接。因為焦爐砌體與基礎由冷態(tài)到熱態(tài)的膨脹 量不同，因此，下噴管的中心距與冷態(tài)磚煤氣道的中心距也不 同，以適應爐體膨

34、脹后磚煤氣道位置的變化。設計上規(guī)定的下噴 管中心距大于冷態(tài)磚煤氣道的中心距，并雖蓄熱室的材質不同而 異。例如：立火道中心距為 480mm,硅磚蓄熱室按1%的膨脹量計 算，下噴管中心距為484mm,粘土磚按0.5%膨脹量考慮，下噴管 中心距為482mm。施工中要求它們的公差都在士 3mm。否則誤差 過大，或無法砌磚，或烘爐后下噴管與磚煤氣道不重合，甚至拉 裂管磚。烘爐過程中抵抗墻與爐體有相對位移，因此，抵抗墻與爐體 接觸部位是滑動面，應用水泥沙漿抵抗墻抹平。其控制公差、平 直度為 5mm,垂直度也為 5mm。4砌爐的基準線焦爐是一種比較復雜的工業(yè)加熱爐，爐體本身和其它設備、 機械間的相關尺寸比較

35、嚴格，因此，各部位、各爐孔的線性尺寸 應嚴格控制。否則將影響項目質量，造成較大浪費，為此，施工 前要埋設永久性標樁及基準點，埋設卡釘及設置橫列標板與直立 標桿。<1）永久性標樁及基準點是用來控制焦爐整體尺寸的，其布置 如圖5。腮縱軸永久標樁邊爐永久標樁基準點焦爐縱中心線是焦爐爐組位置的主要控制線。在焦爐的抵抗 墻、煤塔或爐端臺外的場地上埋設永久性標樁。邊爐永久性標樁 為焦爐兩端炭化室的中心線，用以控制焦爐的整個長度，同縱中 心線嚴格垂直?；鶞庶c用來控制爐體各部位的水平標高，一般在 爐組一側埋設一個，或每側埋設一個，還可在煤塔處埋設一個備 用基準點。<2 ）埋設卡釘 永久性標樁和基準

36、點都埋設在大棚外。為砌 磚方便，將永久性標樁和基準點引到抵抗墻和基礎頂板上，并埋 設一定量的卡釘，在卡釘上刻以中心點，以供砌磚時拉縱軸中心 線及與其平行的兩側正面限之用。<3）設置橫列標板和直立標桿橫列標桿用來控制各個爐墻砌體中心線的，在標板上用木螺絲表示個燃燒室中心線的位置。 直立標桿用以控制各層磚的標高，每隔一個燃燒室安裝一個< 和橫列標板同時安裝）。5泥料的配制泥料對砌磚質量影響很大，各種火泥的性質特點和質量要求 如第一節(jié)所述。泥料應隨配隨用，不宜存放過夜；砌體各部位使 用的泥料有所區(qū)別，不得混用；入廠的耐火泥必須化驗質量，以 保證耐火度和組合符合要求。當不能供應成品火泥或火

37、泥品種不 全時，需在現(xiàn)場根據(jù)各砌體對耐火泥的要求進行配制。泥料的配 比可首先按原料或其它型號火泥的組成分析數(shù)據(jù) <主要是 SiO2 的 含量，對粘土火泥還有 Al2O3 的含量）參照需用火泥所要求的含 量，以加和法估算幾個配料比， 然后化驗不同配料比火泥的耐火 度，選擇符合要求的配料比，配制泥料。配制時，泥料必須混合 均勻，所用設備應防止因生粘土結塊而混合不均。配制后的火 泥，應逐批化驗，合格后才能使用。生粘土吸濕性較大，石英粉 吸濕性小，當用它們配制硅火泥時，配制時應分析原料水分，換 算為干基水分，以保證配比的準確性。二、爐體砌筑1 焦爐砌體的質量要求<1）磚縫 焦爐砌體是用單塊

38、耐火泥砌筑而成的。耐火泥槳 在溫度較低的爐體下部一般不易得到良好的燒結，在爐體上部雖 然燒結，但其強度也不高，因而磚縫就成為砌體的薄弱環(huán)節(jié)。為 了增加焦爐砌體的嚴密性，雖采用了不少異型磚，但磚縫還是必 需飽滿和嚴密。磚縫不宜太寬，否則會使砌體強度和嚴密性變 差，但也不能太窄，否則灰縫不宜飽滿又不易溝縫，容易造成空 縫，也使砌體強度降低。根據(jù)實踐，灰縫為 36mm 較合適，既能 在砌筑時達到灰縫爆滿，又能滿足生產(chǎn)工藝上的要求。為達到磚縫爆滿，焦爐砌磚應采用“擠漿法”，即在砌體上 放好灰漿，在待砌磚上打好灰漿，然后將磚沿灰漿層砌至合適地 位，并將多余灰漿擠出，最后再通過溝縫將磚縫壓實、壓嚴。<

39、;2）膨脹縫和滑動層 砌體由冷態(tài)到熱態(tài)要產(chǎn)生很大的膨 脹。炭化室長向是往外部空間膨脹，爐體縱向膨脹主要靠膨脹縫 隙手，使燃燒室中心距在生產(chǎn)中基本保持不變，為此，膨脹縫的 寬度應適應砌體加熱后產(chǎn)生的膨脹量。各個區(qū)域的工作溫度和所 有的耐火材料不同，因而膨脹量也不同，各處所留膨脹縫的數(shù)目 和寬度也就不同。通常硅磚焦爐斜道區(qū)的膨脹可按2%，即每 M膨脹縫 <包括灰縫）按20mm計。膨脹縫過小會造成砌體擠壓，產(chǎn) 生變形或破裂；過大則膨脹后尚留有空隙易引起串漏。膨脹縫的 質量主要由縫的寬度和縫壁平整兩個方面保證，因此，必需使用 膨脹縫樣板來砌筑，板厚較膨脹縫寬度小12m m。為保持縫壁平整，靠膨脹

40、縫的磚面在加工時必須平整，通常用機械加工。膨脹 縫應依縫的寬度塞入填充物?？p隙窄在砌磚時置以馬糞紙，縫隙 寬時，用膨脹縫樣板砌好后并清掃干凈填入鋸末，且其上灌以瀝 青，鋸末應干燥、清潔，不含其它雜質。瀝青軟化點要適當，一 般為 6580C。利用膨脹縫來吸收爐體的膨脹是通過其兩側的砌體相對位移 來實現(xiàn)的。因此，必須在膨脹縫上下設滑動層，通常用瀝青油氈 紙，牛皮紙或馬糞紙 <以前者為好）干鋪在膨脹縫內(nèi)，以使爐體相 對移動。鋪設滑動層所用紙的長度，一端蓋過下層膨脹縫約 510m m,以防止上層砌磚時將灰漿擠入膨脹縫內(nèi)，影響砌體滑 動。另一端則伸至上層膨脹縫邊，以免清掃上層膨脹縫時將紙勾 出,而

41、影響滑動層的質量。<3）砌體的平直度 垂直度與標高誤差：因為爐體砌完后要 安裝各種焦爐設備,生產(chǎn)過程中要和各有關機械設備配合操作, 因此對爐體的標高尺寸和各部墻面的平直情況都要有嚴格的要 求。砌體的標高誤差是指實際砌筑的磚層標高與該層磚的設計標 高之差。從標高的誤差中可以衡量砌體是否準確達到設計要求, 以及與焦爐設備的配合情況。砌體的標高應定期用水平儀測量, 經(jīng)常性的檢查用水平尺或木靠尺與直立標桿相比即可。砌體的平直度是指一定面積的砌體表面上凹凸程度,一般用 2mm 長的木靠尺沿砌體表面任意方向來測量。砌體的垂直度是指砌體垂直面上偏離垂線的程度。一般用掛 線錘的方法測量。雖然垂直度和平直

42、度在某些情況下是密切相關的,即砌體垂 直表面的平直度系包括在此表面的垂直度之內(nèi),平直度不好時, 垂直度也不好,但垂直度和平直度的誤差不一定一致。墻面的垂直度和平直度是衡量砌體質量的主要指標之一,特 別是炭化室墻面應嚴格控制,垂直度和平直度誤差過大,都將造 成推焦困難,并導致爐墻早日損壞。<4）焦爐各部孔道和各孔道間的尺寸 焦爐砌體各部孔道斷 面和相互位置尺寸也是衡量砌磚質量的主要指標之一。有的會影 響筑爐后設備安裝的尋順利進行,有的則對保證生產(chǎn)過程的調(diào)溫 工作和正常加熱十分重要。所以除在砌磚時加以注意外,還應對 耐火磚尺寸進行嚴格的檢查和挑選。2 焦爐各部位砌磚的主要注意事項 按焦爐結構

43、的要求,焦爐砌磚包括：小煙道、蓄熱室、斜道 區(qū)和炭化室及爐頂 5 個結構單元。對這五個單元的共同要求是： 灰縫飽滿均勻,墻面橫平豎直,焦爐幾何尺寸符合公差要求。除 此一般要求外,還有其各自的注意事項。<1）小煙道 小煙道是焦爐砌筑的開始，它砌于焦爐基礎頂 板上，兩者的熱膨脹量不同，因此頂板面與其上的紅磚層之間有 滑動層，一般可采用清潔河砂，要求砂層厚度均勻，符合設計要 求，盡量隨砌隨鋪。關鍵在于保證滑動。小煙道第一層磚砌筑后 要防止滑動變位而偏離設計尺寸，造成爐頭外移，洞寬變化，墻 寬變大和立縫不滿等問題。第一次爐頭應砌 45 層，并向中部呈 階梯砌筑。第一層爐頭是全爐砌磚的起點，對以后

44、的砌筑質量的 影響很大，因此應嚴格按標板中心點和正面線砌筑。砌蓖子磚時，要注意不可混號，否則會影響以后的加熱氣流 的合理分布。蓖子磚的膨脹縫寬度必須予以保證，不足時應對磚 加工。蓖子磚腳臺為放置格子磚的基礎，其平直度應滿足不大于 ±5mm 的質量要求。兩分式焦爐的中心隔墻兩側為異向氣流，故嚴密性尤為重 要。<2）蓄熱室 砌筑過程要注意控制墻的中心線，防止蓄熱室 洞寬偏小而影響格子磚的安放，為此可將洞寬砌成負公差。為確保斜道區(qū)砌筑平穩(wěn)，蓄熱室墻頂及相鄰墻的標高應該檢 查，一般規(guī)定蓄熱室頂相鄰墻的標咼不超過 3mm,蓄熱室頂標咼 與設計尺寸誤差不超過± 5mm。下噴式焦爐

45、還應嚴格控制煤氣管磚的位置和中心距，確保管 磚垂直，符合設計尺寸，管磚之間接縫應灰縫飽滿，以免生產(chǎn)時 漏氣并產(chǎn)生爆鳴現(xiàn)象。管磚應隨砌隨清掃管內(nèi)多余灰漿。<3）斜道區(qū) 斜道區(qū)是焦爐結構及磚型最復雜的區(qū)域，孔道 很多，加熱煤氣，空氣和廢氣都流通其間，如果磚縫不嚴，極易 造成串漏，影響焦爐正常生產(chǎn)。因此，斜道區(qū)的磚縫應砌筑嚴 密，盡量減少或避免采用插磚法砌筑。因為斜道區(qū)的磚縫多為隱 蔽縫，每砌完一層磚后應隨即勾縫。為保證順利推焦，炭化室底磚不得有與焦餅推出方向相反的 錯臺，表面不得有缺陷。為確保斜道開口位置和尺寸，斜道開口 磚和煤氣道管磚的開口尺寸應逐塊挑選并檢查。斜道第一層砌磚 前，應由木工

46、劃出各口中心線。斜道區(qū)最頂層的斜道出口在調(diào)節(jié) 磚不能調(diào)節(jié)的方向上，允許誤差為士 1mm。側入式焦爐對磚煤氣 道的要求，與下噴式焦爐相同。<4）炭化室 焦爐炭化室與燃燒室相間并列，炭化室砌磚也 是燃燒室砌磚。炭化室砌磚前，應完成斜道區(qū)的砌磚質量檢查， 并徹底清掃各通道和孔道；磚煤氣道出口的燈頭嘴用紙塞好，并 用瀝青灌死。為確保炭化室第一層磚的位置正確，應由木工在斜 道區(qū)頂面打墨線定位后砌磚。為避免砌墻泥漿堵塞斜道和立火道 底，以及防止砌墻掉磚打壞斜道口，在砌完炭化室墻 23 層后， 再清掃一次斜道口和立火道底部，并在立火道底撒上 1015mm 厚 的鋸木屑，再放以特制的臨時保護板。炭化室與

47、燃燒室間只由一 層薄墻隔開，如有空隙，荒煤氣會漏入燃燒室燃燒，破壞焦爐的 正常加熱。并使焦炭質量降低。為此所有磚縫應飽滿嚴密，每砌 45層就應徹底勾縫。炭化室寬度應符合設計尺寸，機、焦側絕對不能反差。墻面 要平滑和爐底面一樣不得有與推焦方向相反的錯臺。燃燒室兩端的爐肩，是安裝保護板和爐門框的地方，要求其正面線與設計要求相差不超過士 3mm，爐肩平直度和垂直度誤差 不超過3mm,否則安裝保護板和爐門框時，爐肩石棉繩會有松有 緊，生產(chǎn)后容易由此漏氣造成冒煙冒火。砌爐端墻時，應注意膨 脹縫的尺寸和清掃。<5）爐頂 爐頂部分的特點是單元多,結構不同,施工較亂, 因此施工前應準確畫出裝煤孔,上升管

48、孔的中心線和邊線,然后 根據(jù)邊線砌炭化室蓋頂磚,砌蓋頂磚時,應保證膨脹縫均勻,炭 化室長向不能超過爐肩,以免影響爐門框的安裝。砌看火孔墻時,應注意看火孔中心距,磚層標高和垂直情況,內(nèi)壁錯臺不超過2mm。還要防止磚和泥漿雜物掉入立火道，內(nèi)部磚縫應隨砌隨勾。最后一層應將事先準備好的看火孔、裝煤孔底 座一并砌入,并立即將看火孔蓋和裝煤孔蓋涂油蓋嚴。裝煤車軌 道基礎的砌筑,應根據(jù)事先劃好的線進行,不得偏斜。三、收尾工作 整個焦爐砌筑完后,還需對爐體各部位,進行徹底檢查,取出 所有在砌磚過程中遺留在其中的任何雜物、工具。砌體外表磚 縫,包括炭化室墻面進行二次勾縫。露在外面的全部膨脹縫也應 清掃干凈,并用

49、石棉繩堵塞。使用小保護板的焦爐燃燒室爐頭正 面,還需抹 10mm 厚的抹面層,以保證爐體與保護板接觸良好, 爐體受力均勻,要求平直、垂直,脫離正面線不超過士 3mm。清掃檢查完后,蓄熱室需安放格子磚 <下調(diào)式焦爐應隨砌隨安 放格子磚）。格子磚是干砌,為保持平穩(wěn)垂直,可用馬糞紙墊 平,安放時,按設計要求先將第一層磚鋪好,然后從里到外以階 梯狀向外鋪設。要注意上下層的孔對齊,留夠膨脹縫,最后砌筑 封墻,其它還有鐵件埋設,爐門及上升管襯磚的砌筑、放牛舌磚 等。收尾工作同樣必須作好,否則也將影響焦爐的砌筑質量。第三節(jié) 煉焦爐的烘爐烘爐是將冷態(tài)的焦爐進行烘烤,砌體經(jīng)干燥,脫水和升溫階段，使爐溫達到

50、 9001000C以上，為焦爐過渡到生產(chǎn)狀態(tài)作準備。因此烘爐過程中冷、熱態(tài)之間的熱膨脹冷縮十分突出，烘爐 質量的好壞，關鍵在于焦爐砌體從冷態(tài)轉化為熱態(tài)時，對砌體膨 脹速度和膨脹量的處理，確保焦爐不致因膨脹而損壞。焦爐烘爐是一個比較復雜的過程，它包括熱工、鐵件及膨脹 量的管理，同時在烘爐期間還要進行許多熱態(tài)項目，涉及到土 建、設備安裝，備煤及回收車間的開工準備。下面就幾個主要問 題進行討論。一、幾種不同燃料的烘爐方法1烘爐的方法根據(jù)烘爐燃料的不同，有三種烘爐方法，即氣體燃料、液體 燃料和固體燃料烘爐，它們各有特點：氣體燃料烘爐，升溫管理 方便，調(diào)節(jié)靈活準確，節(jié)省人力，燃料消耗小，開工操作簡便，

51、因此有氣體燃料供應時，應力爭用氣體燃料烘爐。用固體燃料烘爐，工人勞動強度大，爐溫不易控制，尤其到 高溫階段，升溫較困難，但烘爐設備簡單，燃料較易解決，故在 第一座焦爐烘爐時，無氣體燃料供應時，仍被廣泛采用。液體燃料烘爐時克服了固體燃料烘爐的主要缺點：升溫管理 方便，節(jié)省人力，但烘爐費用較高。目前采用噴嘴上的針型閥調(diào) 節(jié)油量，準確性較差，因此溫度均勻性較氣體燃料烘爐時為差。 近年來不少廠在第一座焦爐烘爐時常被采用。以上三種燃料烘爐時單位消耗比較如下:燃料種類溫度區(qū)間C發(fā)熱值3kJ/m (kg>每孔炭化室小 時耗熱量，310 kJ/h耗熱量比較%焦爐煤氣50075017585594100燃料

52、油44094041870758128煤5009503014614482432對烘爐燃料的要求固體燃料：烘爐用煤最好是揮發(fā)分大于30%，灰分低于16%，且灰熔點高于 1300C的塊煤。尤其在改為內(nèi)部爐灶加熱 時，因為設爐篦，通風條件差，要求煤料的塊度要大，后期應采 用大于80mm的塊煤，以保證煤能正常燃燒?；胰埸c低可能將火 床與炭化室墻燒結或爐墻接渣，對此必須重視。固體燃料烘爐 時，干燥階段最好用焦炭加熱，因為焦炭燃燒后生成水分，火焰 較穩(wěn)定，燃燒時間長，這樣有利于砌體干燥。對液體燃料的主要要求是：油內(nèi)沒有固體雜質，80 C時的恩氏粘度小于2以保證其流動性），加熱至 8085C時不起泡沫且 無明

53、顯的氣化。液體燃料可用赤油僅提取出輕質餾分的石油原油）、重油、焦油和柴油等，前三種油因其凝固點低、貯油和運 輸系統(tǒng)均需加熱保溫。重油和焦油中含有大量的固體顆粒。焦油中含有較多的水分。因此烘爐初期 <200 C以前）因用油量較少, 爐膛溫度低，使用前三種油困難較多。條件允許時，最好烘爐初 期米用燃點低、粘度小、流動性好的且雜質較小的輕米油，中后 期采用重柴油或重油。氣體燃料有焦爐煤氣、高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣，后兩者為貧 煤氣，貧煤氣的主要可燃成分是 CO,燃燒后生成的化合水很少, 有利于爐體的干燥。且因為發(fā)熱值低，載熱體體積大，故有利于 溫度均勻分布。但貧煤氣毒性大，因此要防止滅火，保證完全燃 燒，貧煤氣烘爐，在低溫階段因為其燃燒點低，耗量少而容易滅 火，故煤氣小支管上最好配上填有粘土磚粒的網(wǎng)狀燒嘴，烘爐后 期<750 C以后）有可能出現(xiàn)升溫困難，可混入部分焦爐煤氣。焦 爐煤氣要求含焦油霧少，發(fā)生爐煤氣要求含塵量低，以免堵塞小 支管上的孔板。3烘爐設施和氣體流動途徑烘爐點火前，在各炭化室的機焦側爐門處，都應砌好封墻、 火床和烘爐臨時小灶。燃料不同，火床和烘爐小灶也略有不同。 圖6為氣體燃料烘爐時，加熱設備配置和氣體流動途徑。I - 斷面圖6烘爐氣體流動圖1-烘爐小灶；2-火床；3-封墻；4-烘爐煤氣管道；5-小支管；6-烘爐孔；7-燃燒室；8-斜道；9-蓄熱室烘爐小灶