150m2流態化沸騰焙燒爐球冠型爐頂內襯砌筑技術

任杰

摘 要：流態化沸騰焙燒爐是銅鋅焙燒冶煉的主要熱工設備，隨著國際國內冶金、建材、化工、有色等工業的快速發展，設計大容積、高效、節能、環保型沸騰焙燒爐已成為新的發展趨勢。伴隨著冶煉技術的進一步提升，有色工業的快速發展給筑爐施工帶來了新的機遇和挑戰。特別是沸騰焙燒爐球冠型爐頂設計跨度大，砌筑精度高，為保證砌筑質量和施工安全，延長爐體壽命，提高工作效率，降低工程成本，科學性、應用性探索150m2流態化沸騰焙燒爐球冠型爐頂砌筑技術具有現實意義。

關鍵詞：沸騰焙燒爐；球冠型爐頂；內襯砌筑；施工技術

中圖分類號：TF813 文獻標識碼：A

0.前言

我公司在經過對國家重點工程——白銀西北鉛鋅廠建成我國第一臺109m2流態化沸騰焙燒爐，內蒙古巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司一期、二期109m2流態化沸騰焙燒爐、葫蘆島鋅冶煉廠109m2流態化沸騰焙燒爐、青海大柴旦灘澗山金礦74m2和28m2黃金冶煉焙燒爐、內蒙古興安銅鋅冶煉廠109m2流態化沸騰焙燒爐及新疆阿舍勒3×30萬噸尾礦綜合利用項目118m2沸騰焙燒爐球冠型爐頂砌筑等多項同類工程施工實踐總結的基礎上，多次對球冠型爐頂砌筑施工技術優化、改進及驗證，在紫金礦業青海分公司德爾尼項目成功應用了150m2流態化沸騰焙燒爐施工工法，此工法關鍵技術具有更多的先進性、科學性、實用性和可推廣性，取得了明顯的經濟效益、社會效益和環保效益。

1.特點

1.1 采用大型球冠型木質拱胎模架施工技術，整體剛度好，精度高，模架自重輕且制作安裝簡單快捷，有效控制了爐頂沉降，集中了筑爐施工難點和技術難點。

1.2 采用“環梁”定位模架安裝技術，具有高效快捷安全等特點，提高了球冠型爐頂模板定位安裝工作效率，縮短了施工周期，降低工程施工成本。

1.3 拱胎在制作場地放樣時考慮了方便安裝，通過制作、預安裝為正式支設拱胎提供了參數，縮短工期和保證工程質量。

1.4 球冠型木質拱胎拆除后可回收再利用。

2.工藝原理

2.1 爐體施工在時間和空間上合理穿插，提高利用率。推行平行交叉作業。多工序相互穿插，緊密銜接，從而達到降低成本、縮短工期、保證質量的目的。

2.2 球冠型爐頂大型木質拱胎模架施工技術充分應用球、球冠及球截體的特點，通過認真分析、計算和放樣，采取拱架片一個尺寸制作，每環拱胎片板條一組尺寸制作，每環拱胎片一個尺寸組裝，簡化制作工藝。采取環梁準確就位后安裝拱胎的方法，簡單快捷。利用爐內滿堂腳手架加固支撐拱胎，使拱胎與滿堂腳手架形成整體，整體性、剛度好，有效控制了爐頂沉降。

3.施工操作要點

3.1 腳手架工程

（1）腳手架的搭設根據爐殼的結構特點，沿爐殼搭設成等邊八邊形滿堂腳手架；爐膛擴大段逐步增加立桿，搭設成牛腿狀。

（2）腳手架平臺既可作為作業人員行走、操作之用，也可作臨時堆放材料，同時支撐著爐頂蓋砌筑球冠型拱胎、爐頂耐火材料及防雨作業蓬的全部荷載，搭設應牢固、不變形。

（3）本工程腳手板采用60mm木板做操作層， 為確保施工安全，靠爐壁處木板均制作成弧形。

（4）腳手架搭設同時考慮行人馬道，爐內上下行人馬道用木板搭設成折式“樓梯”式，木板上釘上防滑條。

（5）在爐體直線段與錐形段交界處，水平滿鋪一層50mm厚木板，下部掛二道水平密布安全網。

3.2 焙燒爐防雨篷搭設

150m2焙燒爐為露天熱工設備，施工前在爐頂搭設“傘狀”臨時防雨篷， 上部用防雨篷布覆蓋并固定牢固。防雨篷搭設必須牢固可靠，并且能抵抗當地季節性風力，拒絕滲漏雨水。

（1）爐內鋼腳手的延伸。由于150m2流態化焙燒爐爐頂跨度達18.278m之多，上部也沒有爐體骨架，唯有利用爐膛內提升架和爐內腳手架，進行加桿延伸，延伸高度超過爐頂2.5m。

（2）爐頂外圍腳手桿的搭設。利用爐體骨架，在爐殼頂部焊接好豎向鋼腳手架，高度大約為2.5m左右，再用橫桿連接好。沿腳手架周圍覆蓋一層防雨帳篷。為防止帳篷被風刮起，均用鐵絲牢固的綁扎在腳手架上并在帳篷外橫拉兩道棕索，并與鋼腳手桿拉結。

（3）頂部橫桿的搭設。在爐頂外圍腳手架與滿膛腳手架搭設水平橫桿，橫桿以爐中心形成輻射狀搭設，橫桿搭設必須有一定的強度和穩定性，然后覆蓋防雨帳篷，防雨帳篷均用鐵絲牢固的綁扎在骨架上，然后用4條繩索在爐頂呈交叉狀拉設，以防被大風刮起或刮飛。

（4）爐頂支設拱胎時，采取“偷梁換柱”的方法在不影響的位置增加立桿，拆除影響拱胎支設的立桿，立桿通過處拆除少量板條。砌筑到立桿處再采取同樣的方法換桿，將桿支撐在已砌好的拱頂磚上。

3.3 球冠拱胎制作安裝

球形爐頂蓋耐火磚砌筑必須支設拱胎，球冠型頂蓋耐火磚砌筑質量的好壞將直接影響爐子的使用壽命，球形拱胎制作安裝是關鍵。拱胎制作尺寸必須精確，制作好的球形拱胎應不變形。為不影響爐體砌筑進度，球形拱胎須提前制作。拱胎制作場地20m×16m，且須硬化，采用素土夯實，鋪一層多孔機制紅磚（90mm厚），表面用1：2水泥砂漿找平（30mm厚）。

（1）球冠拱胎制作安裝工藝

確定制作方案→制作現場放樣→修正細化方案→制作1/4拱胎片、加工支設環梁→為球冠型木質拱胎支設確定參數→按參數預支設1/4球拱→檢查驗收→修正安裝參數→制作剩余3/4拱胎片→確定全部拱胎片支設參數→支設球冠型拱胎模架。

（2）制作方案

為便于制作、支設、拆除，確定拱胎分六環制作，前五拱架片環弦長2000mm，兩拱架片大頭間距最大550mm，小頭間距最大450mm通過拱胎片承受荷載的計算，拱架片采用60×180mm的松木板，板條30×70mm，間距30mm，兩個拱架片與25個板條組合后形成一片，每環采用三道鋼制環梁就位支設拱胎片。

（3）放樣

放樣在拱胎制作場地上進行，按設計尺寸和確定的方案1：1放大樣，確定拱架片、板條弧度，確定環梁位置及加工尺寸，修正細化制作方案。

（4）拱胎制作

依據修正細化后的方案。分別按相應的弧度制作拱架片和板條，兩個拱架片25個板條組合后形成一片，前五環共307片，其中第一環100片，第二環81片，第三環61片，第四環42片，第五環23片，第六環一片整體制作；制作好的拱胎片應按其支設位置編環號。

（5）球形拱胎預安裝

球形拱胎零部件制作完1/4后，在拱胎制作場地上預安裝，檢查拱胎制作精度，同時使支設人員熟悉拱胎支設方法和過程，提前暴露問題。預安裝時僅對1/4球冠型拱胎在地面上按設計要求尺寸進行支設，預支設跟正式拱胎支設一樣，拱高比設計抬高20mm，用弧度板檢查球面弧度。形成正式支設拱胎參數。

（6）球形拱胎安裝

以拱腳磚為定位標準，以預安裝提供的參數為基礎。首先確定拱頂中心，就位第六環的1道環梁和整體片（拱胎支設矢高應比設計尺寸提高20mm）；再用爐內滿堂腳手架準確就位其他15道用鋼腳手管圍成的環梁，環梁位置特別關鍵，嚴格按預安裝所提供每道環梁參數進行安裝。然后在環梁上擺放拱胎片組，加固滿堂腳手架及環梁，就位拱架胎組，補釘相鄰拱胎片之間的板條。支撐與拱胎之間墊反向木楔進行調整拱胎，支撐之間縱橫連接與爐內滿堂腳手架形成整體。

拱胎片組就位后，以球冠型頂中心為圓心，用弧長為21m長的通長弧度樣板檢查球形拱胎的弧面和表面平整度，對超過誤差的部位進行修理和調整，使整個球形拱胎表面用長弧度樣板檢查表面平整度不超過5mm。最后用8#鐵線將拱架片與環梁、支撐固定在一起，使爐內滿堂腳手架與球冠型拱胎形成一個整體，具有足夠的強度、剛度和穩定性。

3.4 焙燒爐爐頂砌筑

3.4.1球冠拱頂磚砌筑

（1）爐頂拱腳磚在安裝拱胎前應砌好，拱腳磚是拱頂磚的基準，也是拱胎的定位標準，砌筑前應以焙燒爐爐體中心、擴大段半徑復核拱腳部位爐殼的橢圓度，砌筑時對偏差進行調整。砌筑分二段，每段兩人一組在同一點反向砌筑，拱腳磚的砌筑質量將直接影響爐頂對砌筑。拱腳磚砌完后應進行檢查，保證拱腳磚弧度半徑誤差5mm以內，表面平整度3mm以內，標高誤差5mm以內。拱腳磚后部高鋁磚砌筑應根據實際尺寸加工后砌筑，確保拱腳磚受斜壓或受熱后不向半徑方向外移。拱腳的尺寸很大，要采用揉擠法砌筑很困難，可在已砌好的磚表面抹上適量的泥漿，使其相互連接的磚面結合良好。

（2）砌筑拱頂前，在拱腳磚底膨脹逢填塞耐火纖維處每塊磚加塞木楔。防止爐頂磚砌筑在沒鎖磚前拱腳磚傾斜。

（3）爐頂磚砌筑按照爐頂磚預砌筑的編號順序進行。砌筑前在拱胎上以4～5環的間距做出環號標記。拱頂每環分兩段流水對稱濕砌，彼此靠緊，但未合門的不超過3環。各環拱頂合門磚應均勻分布于爐頂，且合門磚的寬度不小于原磚的7/8。為避免加工最后一圈磚應在砌第50環前試砌第48、49環，以確認第48、49環的位置，如發現有誤差，通過加工第49環拱頂磚進行調整。

3.4.2膨脹縫施工技術措施

爐殼筋板處的膨脹縫及時用硅酸鋁纖維氈填塞，以免灰漿及雜物掉入。墻體各段高鋁磚在圓周方向上留設膨脹縫，砌筑時在圓周方向每隔6塊磚填入δ=2mm的馬糞紙，代替泥漿，上口用膠帶粘封，防止灰漿及雜物掉入。

3.5 拱胎拆除及沉降觀測

拱胎應在砌完拱頂經檢查合格，磚縫泥漿干固48h后再拆除，以防過早拆除拱胎把未干涸的泥漿從磚縫擠出，造成爐頂沉降偏大。拱頂支撐的拆除應從外環開始在爐拱各位置上均勻進行。拆除拱胎時，在爐頂上用水準儀分十二點同時對爐頂的沉降進行觀測，如發現有不均勻沉降和爐頂局部出現裂縫時，應立即停止拆除拱胎對拱頂磚進行再次檢查，檢查無誤后再拆除。拱胎拆完后在24小時之內，需對沉降繼續進行觀測。爐頂沉降不超過10mm為合格。

4.效益分析

球冠型爐頂大型木制拱胎“環梁”技術的研發，提高了工作效率，施工簡單快捷，整體性好，保證了爐體砌筑精度，有效控制了爐頂沉降，解決了傳統施工工藝工期長、成本大、爐體使用壽命短等問題，避免了由于爐頂沉降偏大使爐頂耐火磚之間的環縫拉開，投產后爐頂出現SO2氣體泄漏，給生產和周圍環境帶來的危害，對廠區周圍環境的保護起到了積極作用。社會效益和環境效益明顯。本技術的成功應用，為企業積累了寶貴的施工經驗，提高了企業的施工技術水平，促進了大、中型爐窯拱頂的施工技術的進步和發展，為以后設計單位設計更大拱頂焙燒爐提供決策依據和技術指標。

參考文獻

[1]李朝俠，河黃，黃興遠.流態化焙燒爐球拱爐頂及其成形方法： CN， CN 101261081 A[P].2008.