36室阳极焙烧炉筑炉工程的施工方法

李朝方

【摘 要】文章简要介绍了工程概况，结合针对本工程的特点以及对工艺流程和工期的要求，着重对阳极焙烧炉的筑炉施工方法进行了阐述。

【关键词】阳极焙烧炉；施工方法；筑炉

0.工程概况

中铝抚顺铝业有限公司焙烧炉为半地下式构筑物，主要由炉底、侧墙、横墙、火道墙、炉顶板、连通火道、环形烟道等部分组成；由土建工程的混凝土挡墙分隔成左右各18个炉室，共36个炉室。每个炉室被火道墙隔成相同的9个料箱，10条火道墙组成。燃料为天然气（热值：约3.5X104KJ/NM3）。生块尺寸为1580mm×785mm×623mm。焙烧曲线28-36小时/室，每室9箱。装炉方案三层立装，每层6块、每箱18块，每室162块。炉子连续工作每个火焰系统6个炉室运转，火焰移动周期为24-30个小时，焙烧温度为1200度±20度，炭块温度>1080度。碳素焙烧炉是碳素厂焙烧车间的主要设备，布置在该车间专用单跨厂房内。各焙烧室沿车间纵向分两排排列。碳素焙烧炉的作用是将高压成型后的生阳极炭块在隔绝空气的条件下，按规定的焙烧温度进行间接加热，提高炭块的机械强度、导热性能、导电性能的一种热工设备。全部炉室共有324个料箱。炉本体主要结构尺寸如下：

焙烧炉全长： 121000mm

焙烧炉全宽： 34200mm

焙烧炉全高： 6920mm

炉室尺寸（长×宽×高） 103680×13870×6920mm

每个料箱尺寸（长×宽×高） 5760×780×5496mm

炉底总面积 3062.56㎡

焙烧炉两端紧靠炉室各有一条由耐火材料砌筑的连通火道。焙烧炉外侧为钢制环形长方形烟道。断面尺寸为2460×1160（高×宽）。内衬为74mm厚纤维浇注料。

1.施工条件

（1）筑炉工程开工前，厂房应基本封闭，防风防雨，工地的气温应不低于+5℃。

（2）焙烧炉基础应经验收合格，平整度达到设计要求公差。

（3）现场应有足够耐火材料仓库。面积为3000㎡左右。

（4）耐火材料应准备齐全，保证砌筑不间断进行。

（5）所有施工用材料均应有材料保证书、合格证，各种耐火砖外形尺寸必须符合设计要求的公差范围，并经现场验收合格。

（6）焙烧车间内为生产配备的天车运行正常，允许筑炉施工使用。

2.施工方法

针对本工程的特点以及对工艺流程和工期的要求，炉体砌筑方案拟采用以下施工方法。

2.1总体安排

将焙烧炉主体的纵向两列炉室（每列18个炉室）划分为两个大的流水施工段，炉体全高分五步架砌筑完成。施工中两列炉室轮流施工，每列炉室的砌体每砌至一步架的高度后，腾出工作面搭设下一步架的脚手架，砌筑人员则转入砌筑另一列的砌体，如此轮流砌筑，直至炉顶部浇注料块施工结束。每列炉室每步架高度的砌体依次按炉底、侧墙、横墙、火道墙的顺序进行流水施工。

连通火道内衬浇注料与横墙砌筑同时进行。环形烟道内衬的施工，根据钢烟道的安装进度来安排施工。

2.2测量放线

2.2.1纵横轴线控制

整个炉室纵横控制轴线按土建与筑炉图示的对应关系进行设置，用经纬仪投放在四周的混凝土壁上或炉体上，随着炉墙砌筑高度的上升逐渐将中心线向上引伸。

2.2.2标高控制

基础标高控制点用水准仪投设标记在四周壁上。保温砖墙的皮数画在与每个炉室横墙对应的四周的混凝土壁上，炉墙和横墙是在每个炉室的四角附近每隔10层投设标记四个基础点，砌筑过程中由筑炉工用随身携带的皮数杆控制标高。每砌完一步架检测一次标高，在墙体砌完后再全面检测一次标高，以便于炉顶浇注料块的标高控制。

2.2.3平面放线

平面放线全炉室进行七次，第一次是在底板找平层后按图放出架空层H1支墩砖边线，第二次是按施工所示尺寸放出炉底轻质粘土砖4-1的分隔线；第三次是在炉底轻质粘土砖4-1的表面，按施工图所示尺寸放出轻质砖3-5的分隔线；第四次是炉底轻质砖上表面放出炉底耐火砖的分隔线；第五次是在炉底耐火砖1-4的上表面放出炉室横墙、侧墙的边线；第六次是在炉底耐火砖上表面放出炉底板砖D1的分隔线；第七次是在炉底板砖。上表面放出火道墙外边线。

2.3材料运输及砌筑时间安排

2.3.1材料运输

车间外材料二次水平倒运由两台5T轮胎式叉车承运。车间内的材料垂直运输计划利用厂房内的5吨天车两台，以解决施工所需的材料运输问题。

2.3.2砌筑时间安排

砌筑均安排在白天进行，上砖搭脚手架等辅助性工作均安排在晚上。这样可避免砌砖和上砖在同一工作时间进行，减少天车紧张作业，及垂直交叉作业，有利于生产，充分利用有限的机械设备、空间和时间，保障安全生产。

2.4脚手架搭设

2.4.1侧墙、横墙砌筑采用钢管脚手架

在火道墙上铺设草袋或其它保护物，火道墙上满铺50mm厚木跳板，施工人员站在跳板上进行施工，每步架满铺一次（下次砌筑火道前，先检查火道砖是否有松动，松动砖即时重砌）。

2.4.2火道砌筑采用钢管脚手架

依据火道尺寸，用架子管及卡扣搭设井子架，架上放置专制木托盘，木托盘绑扎在架子管上，确保稳定。每砌筑一步架，两端横杆向上移动一次。此脚手架形式的特点是搭设方便，一物多用，安全可靠及整体吊移。

2.5焙烧炉各部位砌筑方法

2.5.1砌筑程序

（1）砌筑程序图中“第六次测量放线”以前的工作程序不能改变。

（2）侧墙每砌一步架高以后，组织横墙、火道墙砌一步架，如此循环流水施工至工程完毕。

（3）料箱底板的砌筑可在第一步架施工完成后统一安排集中砌筑，横墙、火道墙、连通火道墙的砌筑是阳极焙烧炉筑炉最关键、重要的工序，施工前必须编织作业指导书，并进行详细的技术交底。

（4）由于炉墙砌筑必然存在标高偏差，使得炉顶浇注料块厚度尺寸难以与设计尺寸一致，为保证炉顶标高和炉子质量，控制炉顶标高尤为重要，每砌筑一步架，侧墙、横墙、火道墙、连通火道标高必须一致。

（5）炉底架空层砌筑，首先根据设计图弹出通长纵向线，用经纬仪测定炉中心线，依图放出边线及各空间边线、支墩横线。

2.5.2选砖、预砌筑

（1）砖的分类、分选。

焙烧炉耐火砖规格、型号较多，进砖时应按不同材质、砖型分类堆放，并加以标识；注明产地、批次、规格型号及质量状态，并绘制存放平面图。选砖时按耐火材料标准及设计院提供的耐火材料技术条件及砖型图规定的公差标准严格分选。施工前，现场技术员应编制完成选砖作业指导书。

（2）预砌筑。

横墙、火道墙、连通火道等部位结构复杂，特异型砖砌体，正式砌筑之前均应进行预砌筑并做好记录，发现问题及时与设计建立联系，以达到设计要求。

所用各种耐火泥浆，砌筑前均应现场试配预砌筑，确保其施工使用性能满足砌缝要求。

2.5.3炉底架空层砌筑

炉底架空层每炉室设26道通风墙，由4层H1耐火砖纵向通长砌筑，每1560处设一条宽为14mm的胀缝，H1砖上砌G1、G2浇注料块满砌。设纵向缝2道，横向缝每1560处设1道，缝宽14mm。架空层全高512mm，填缝材料为14mm硅酸铝耐火纤维毡。

2.5.4炉底保温砖干砌

炉底保温砖设计采用两种材质，其一为炉底轻质砖4-1干砌4层，共268mm，砌缝为2mm；每层每隔1840mm留设一条宽度为10mm的胀缝，胀缝清理干净，并填塞12mm厚的陶瓷纤维毡；其二为炉底轻质砖3-4干砌 3层，共201mm，砌缝为2mm。每层每隔1610mm留设一条宽度为10mm的胀缝，胀缝清理干净，并填塞12mm厚的陶瓷纤维毡；每层横向留设8条胀缝。炉底保温砖与土建混凝土接触处铺设δ=20mm陶瓷纤维毡。炉底砌筑时关键是控制表面平整度及标高。施工中应层层打点，按胀缝留设位置拉双线。

2.5.5料箱底砌筑

料箱底一层，厚度80mm，用D7耐火粘土砖砌筑，当炉底D2耐火砖施工完毕后，测量出炉室纵、横中心线，并按纵、横中心线弹出各炉室、各火道及料箱的线尺寸。

2.5.6侧墙砌筑

侧墙壁砌筑以前，在炉子3-5砖面上测量测出炉堂中心线，由炉室中心线量出侧墙位置。侧墙宽度为132mm喷射耐火料、20mm耐火纤维毡、348mm高强轻质保温砖、40mm保温板、232mm高强轻质保温砖，总共772mm。侧墙高度5096mm。正确留设横墙凹槽口的位置。

侧墙砌筑先砌筑348mm厚高强轻质砖，砌到一架高时，再浇灌132mm喷射耐火料，往返重新至顶标高。每面侧墙上有46个不锈钢拉钩，与土建结构砼墙预埋件焊接，安装拉钩时应包一层10mm纤维毡，拉钩在C1、C2、C3拉钩砖上，然后浇注耐火浇注料，将拉钩周围填实。砖槽的受拉面应与拉钩靠紧，每炉室92个，共计3312个。

2.5.7横墙砌筑

横墙分为中间横墙与端部横墙。横墙砌筑是整个焙烧炉的主要结构部位，横墙与侧墙凹槽口连接，几何尺寸是关系到每个炉室的关键尺寸。

在砌筑时必须泥浆饱满（大于95%），砌筑从横墙的两端向中央逐块双面挂线进行。先在侧墙凹槽口铺一层纤维毡，铺设纤维毡时用粘结剂刮在侧墙槽口内，横墙上每层设置8条膨胀缝厚度9mm，内填纤维毡，从第一层一直砌到54层交错布置。横墙上的槽口尺寸应+4，不能出现负值，横墙宽度中间位463mm，端部为454mm，当横墙51层时，砌筑H11、H12砖时要注意砖的外观质量，看有无裂纹。当发现有裂纹的砖不得使用。横墙全高5096mm，56层砖，砖缝采用稀泥浆砌筑，应避免稀泥浆流出，外口采用干泥浆割口砌筑。

2.5.8火道墙砌筑

火道墙是炉料室的重要组成部分，也是焙烧炉室的主要部位，火道墙内按工艺流程设计成W形流向，与各个炉室通过横墙孔相连通。在砌筑火道时，先将砖进行干摆验缝，调整好砖的正负差，砌筑第一层火道砖时，下铺一层10mm厚铝矾土。

火道墙按下列要求砌筑：

（1）火道墙第1层、第50层、第51层的竖砖缝以及外火道墙靠侧墙的一面墙砌满，其余各层竖缝均为无浆砌筑，竖缝宽度为2-4mm。

（2）在两边火道靠侧墙一面留2mm空缝隙不打泥浆，但这一面火道砖立缝全部实砌。

（3）除规定不打泥浆的部位外，其他的泥浆应饱满。

（4）火道墙砌入横墙槽口内，距横墙壁槽口内1-38层为45mm空缝，39-51层部位贴硅酸铝纤维，并在该部位刮一层8-9粘结剂。

（5）当砌完火道墙第52层时，对火道墙内进行清扫，检查火道内无杂物后，再进行第53层封顶砌筑。

2.5.9连通火道的砌筑

由连通火道中部向两端砌筑，连通火道下半部的砌筑从钢框为导面，由外环至内环逐段逐层的方法进行，砌筑至上框后，按墙厚用木板进行支模。

当砌筑到每个排烟道处，按照图纸所规定的砖号进行砌筑，在砌筑连通火道时，应仔细加工好耐火砖。连通火道与火道口相接处，由里向外砌筑，边砌筑边后退，并填好所规定的伸缩缝隔热材料。

2.5.10炉顶浇注料

炉顶浇注料由现浇与预制件组成，安装在横墙、火道墙的顶面。应从炉中心线将纵横量准，并在炉墙上测好标高，按照测好的标高砌筑浇注料块。在火道墙上的浇注料块，每块都有燃烧孔及测温孔，这些孔洞上要安装铸铁金具件，安装时采用耐火泥浆坐浆法。

3.结束语

提高焙烧炉使用寿命的方法， 除了从炉室的设计、材料的选型、安装等方面需达到工艺要求及后期的使用管理工作外。焙烧炉的筑炉工程的砌筑质量也是一个不可或缺的因素，本工程工序多、结构复杂，用砖规格品种多，砖的自重大，工作面窄，炉坑深，且工期紧。为确保质量、工期和施工安全，必须精心组织、严格管理，选择合理的施工方法，制定科学严谨的工艺流程，制定切实可行的质量保证措施和施工进度计划。