工業窯爐的耐火爐襯結構

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工業爐爐襯結構設計是完成筑爐材料到爐襯結構的依據，是實現設備工藝目的的關鍵程序。這里主要介紹以耐火材料為主要材料的爐襯砌體結構。

1.2.1爐襯的砌體結構設計

工業爐的爐襯砌體結構是由耐火材料構筑而成的。在爐襯的設計過程中，通常需要注意以下幾方面：

(1)合理的爐型尺寸。這是工業爐所服務的生產工藝所確定的，爐型尺寸服從于工藝要求和設備整體設計。爐型尺寸是工業爐生產工序的基本條件，爐襯尺寸的合理與否，直接影響到整個工序的生產。

(2)穩定的結構形式。由于工業爐的特味用途，爐襯一般是單面受熱的。當爐襯長期處于這種極端溫差環境下，或是產生結構性破損，或是應力變形，或是在熱面形成熔融層爐襯結構將受到極大的考驗。因此，爐襯結構的穩定性，是爐襯設計的關鍵指標。

(3)經濟、有效的材料配置。

1.2.2爐襯的主要結構形式

一般來講，工業爐的爐襯襯體結構主要有4種形式：

(1)耐火磚砌體；

(2)不定形耐火材料襯體；

(3)耐火陶瓷纖維襯體；

(4)混合襯體。

1.2.2.1 耐火磚砌體

耐火磚砌體是由耐火磚和耐火泥漿構成。

是工業爐爐體結構中傳統、使用廣泛的一種砌體結構形式。在用耐火磚構筑或修建工業爐爐體結構時，首先應該根據設計或原結構要求，選擇耐火磚和耐火泥。然后才有按照設計圖完成砌體結構的構筑

一般由耐火磚構筑的砌體，在工業爐爐體結構中主要用于墻體、爐頂、爐底和管道。

1.2.2.2不定形耐火材料補體

所謂不定形耐火材料襯體，是指構成爐襯襯體的主要材料是不定形耐火材料。這些不形耐火材料主要包括：耐火澆注料、耐火可塑料、耐火噴涂料等。

耐火澆注料。耐火澆注料，在作為爐體結構主要材料時，用于爐體結構的側墻爐頂、管道內襯和外包扎等工作層，也有用于工作層與爐子鋼結構（如：爐殼）之間作為保溫層。

(2)耐火可塑料。從理論上講，耐火可塑料可以在各種工業爐的主體結構上替代耐火磚的功能。但實際應用時，還是需要研究完以下問題后再作決定。

1)爐子的種類和形式：是熔煉爐、反應護還是加熱爐；

2)爐子結構：爐頂、側墻還是爐底；施工厚度；有無隔熱材料；爐墻的高度和荷載情況等；

3)爐子的操作情況：爐溫及其變化、操作方式是連續還是間歌、被加熱物料的狀態是周態還是液態或氣態、爐內的沖擊荷載等；4)經濟性和施工條件等。在實際工業爐爐體結構中，耐火可塑料應用多的是在爐體的爐頂和爐墻部分。

(3)耐火噴涂料。由于噴涂施工具有可以在任何角度、任何位置，并形成任何幾何形狀等優點，因此在工業爐的爐襯設計中，常常采用由噴涂料通過噴涂施工形成的襯體。

由于噴涂料的特性與澆注料基本相同，因此在結構形式上也類同于澆注料襯體，在工業爐爐體應用的部位包括爐墻、爐頂、管道內襯壁以及保溫層等。

為穩定噴涂料襯體的結構，通常在襯體內也根據具體的結構要求，配設不同形式的金屬錯固件或鋪固磚等。

1.2.2.3 耐火陶瓷纖維村體

耐火陶瓷纖維作為一種半成品原料，呈松散狀，可加工成纖維毯、纖維繩、纖維紙、纖維板、纖維扎塊（折疊式模塊或層疊式模塊）等成品，添加結合劑后可以成為纖維噴涂料或纖維澆注料。陶瓷纖維可以以松散狀直接使用，但在作為一種村體存在時，往往把陶瓷纖維加工成糖、板或扎塊等產品使用。

1.2.3爐村砌體的腳脹結構

構成工業護護村的耐火材料材體，在高溫條件作用下，一般都會不同程度地產生影脹。同時，村體內部由于溫度變化和溫度棒度的存在而產生熱應力，導致村體發生危裝和剝落等現象。為了減少和消除這種影脹和溫度應力通常在襯體內設置一定的膨脹余量構成膨脹結構，即習慣所稱的膨脹縫及其周圍結構，來釋放襯體在熱膨脹時產生的應力。

(1)膨脹縫的留設思想：膨脹縫的留設方法有多種，但基本的思想是：根據實際襯體用耐火材料的熱膨脹性能，同時充分考慮到膨脹縫的留設不會導致襯體結構強度的降低。在通常情況下，膨脹縫的留設尺寸是以襯體主要高溫側材料的實際熱膨脹率和工業爐的設計溫度為基礎進行計算得出的。但即使是實測的耐火材料熱膨脹率，由于實驗條件和實際應用環境存在著有無荷載等方面的差異，以及磚縫耐火泥漿的作用，因此，實際膨脹縫留設的尺寸通常是按襯體材料膨脹量的60%左右取值的。

(2)膨脹縫的主要形式：在一般工業爐襯體結構中，設計的膨脹縫有直線形、折線形、交錯形和斜切形等。但無論何種形式，膨脹縫留設的基礎應按照1.2.3.1要求。另外，在具體設計時，應防止由于膨脹縫的存在，導致爐內高溫氣體直沖爐體鋼結構或保溫材料。下面介紹幾種代表性耐火材料膨脹縫的留設方式。

1)耐火磚砌體：在耐火磚砌體結構中，膨脹縫的留設主要有直線形、折線形和端部集中留設等形式。一般來講，對于相對移動量小、爐膛溫度和爐壓不高的耐火磚墻體，多采用直線形膨脹縫。否則，宜用折線形膨脹縫。對于一些結構尺寸和爐膛跨度較小，總計算膨脹量不大的耐火磚墻體，也可采用端部集中留設膨脹縫的結構

2)澆注料襯體：在澆注料襯體內留設膨脹縫，必須充分考慮到澆注料在烘烤和使用整個過程中襯體體積的變化。對于施工體積小、膨脹總量小的襯體可不設膨脹縫。

在澆注料襯體中留設的膨脹縫主要有直線形或波浪形和折線形兩種。

在直線形膨脹縫結構中，為了防止爐內高溫氣體直接沖擊工作爐襯背部的保溫材料或鋼結構，一般在膨脹縫長度的低溫端加一塊耐火磚，俗稱'蓋磚'。

澆注料襯體膨脹縫的留設一般采用兩種方法：一種是直接留設，即在澆注料施工前，把具有一定強度的膨脹縫材料留設在澆注模板內的固定部位。如折線形（或波浪形）;另一種方法是在澆注料砌體施工完成后，根據設計尺寸，在襯體上機械切割成縫，然后填入膨脹充填材料，這種方法多用于直線形膨脹縫。

3)可塑（搗打）料襯體：可塑（搗打）料襯體的膨脹縫結構和留設方法同澆注料襯體結構。有時，也有在可塑料襯體施工完成后，用扁鑿進行人工鑿縫形成結構縫。

(3)膨脹縫留設的基本尺寸：膨脹縫基本尺寸的確定是非常困難的，但同時它又是工業爐襯體中非常關鍵的尺寸。如前所述，不同的材料、不同的環境溫度要求設計不同的膨脹余量。膨脹余量設計不當，還會造成結構破損、氣體或物料外漏、環境劣化，甚至導致事故的發生。因此，膨脹縫尺寸的確定必須經過嚴格的計算，包括做必要的材料高溫膨脹性能試驗檢測。

這里介紹幾種代表性耐火材料的膨脹縫和不同溫度條件下每米耐火磚砌體膨脹縫尺寸經驗值，見表1-2、表1-3。1.2.4爐襯配置水平的評價

一座工業爐爐襯的配置水平可以從以下四方面的內容進行評價：

(1)有利于整個工業爐的長期經濟運行；

(2)能大限度地使所有筑爐材料包含在

行業的標準范圍內，包括基本尺寸和基本特性等；

(3)能與材料工業技術水平的進步和發

展相適應；

(4)能夠充分體現工程投資的經濟性。

1.3筑爐主要材料和輔助材料

在筑爐材料中，一般主要包括3種材料：

耐火材料、保溫性材料和錨固性材料。

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