蓄熱室爐牆按結構與作用的不同分為主牆與單牆兩種:前者結構複雜,為分隔不同向氣流,後者則分隔同向氣流,結構較為簡單。
蓄熱室在長期生產過程中有著廢氣、空氣、及煤氣等在爐內往返循環,各種氣流具有不同壓力,特別是上升氣流與下降氣流間壓力差甚大,如爐牆結構不嚴密時,氣流將互相竄漏而破壞了熊爐的加熱制度。尤其是當煤氣與空氣或下降氣流接觸後將造成局部燃燒現象,而導致格子磚和爐牆的局部過熱。在某些砌築不好的蓄熱室中經常有將格子磚燒熔而產生格孔大片堵塞的情況。蓄熱室牆漏氣處還不易熱補。因而保持主牆的嚴密性是蓄熱室質量的主要指標。
―、蓄熱室牆的砌築
保持主牆砌體的結構嚴密主要在於耐火磚磚型結構上的改善和砌磚時保證磚縫的嚴密飽滿。此兩者應具有同樣的重要性。
在砌築這種蓄熱室主牆時,首先應砌築下噴煤氣管磚。為了控制煤氣管磚的位置和間距,應與砌築小煙道一樣每隔1-2層煤管管磚就以橫列標杆來校正管磚的位置。並應使用兩面打灰方法以確保管磚之間的接縫嚴密飽滿,使煤氣不致竄漏。在砌築主牆牆面磚時如發現煤所管磚歪斜而中心距縮短使管磚中間的填心磚砌不下時不應使用木錘將管磚打正,以防止在接縫處產生裂隙,應將管磚拆下重砌。在每個工作班中,主牆的砌築高度應有所控制,其目的為在下班時不使煤氣管磚有過長的一節露在牆上。這樣不僅影響安放墊磚板而且突出牆面的煤氣管磚在上磚時極易踢壞而使接縫處產生無法抅填的裂隙。最好每工作班結束時牆面磚皆砌至第3,6,9,12,15……等具有煤氣管磚樓縫的磚層上(參見圖1),則整個牆面即將平整。
圖1下噴煤氣管小保護板
1-下噴煤氣管磚:2-小保護板;3-鐵絲環
由於煤氣管磚的水平磚縫系一隱蔽磚縫,在砌築時往往不易控制磚縫的厚度,且一般都易偏厚而使煤氣管磚脫離設計標高,與牆面磚層的水平磚縫交錯不能達到設計要求。甚至當誤差較多時砌至立火道底的噴咀處無法安放噴咀的燈頭磚。因此在砌築時應在兩側爐頭的直立標板上測劃出每層煤氣管磚的磚層線,在砌築時每隔一層懸掛一次準線,以確保管磚的設計標高。當牆面磚標高控制良好時,亦可用保持每層煤氣管磚與牆面磚的水平錯縫高度(一般為錯縫50毫米)的方法,來控制管磚的標高。
在砌築整個主牆的過程中應隨時保持煤氣管磚的煤氣孔道暢通無阻,每當一層管磚砌完後,即以保護板將下噴煤氣道口蓋好,不使廢物掉入孔道中。在砌磚過程中應有1-2個專職工人往返巡迴地清掃煤氣孔。清掃時以φ40的圓木棒在下噴煤氣孔中透搗,將水平磚縫中擠出的灰漿全部透至地下空,以保持煤氣管磚內壁的清潔光滑。
主牆牆面磚除奇數磚層的1622號和偶數磚層的1625號磚以外,其他磚號均不能使用擠漿法來砌築。砌築這些磚號時較為成熟的方法是談用兩畫打灰方法——即在磚床上鋪以厚度為4-7毫米的灰漿床,再將待砌的磚上鋪以灰漿或在灰槽中沾漿後砌至指定位置。由於兩面皆有灰漿,在砌築時就必須操作迅速,以儘量保持灰漿的流動性。並以木錘敲擊,恢灰漿自磚縫中擠出後始能保持灰縫的飽滿。砌築偶數磚層的1625號磚時,應使用擠漿方法,即先砌完相鄰的1629號磚後隨即砌築用625號磚,再砌第二塊1629號磚。但有時為了便於控制1629號磚的位置而先將1629號砌完後再填入1625號磚。這樣的操作方法在砌築寸較為方便,但不能保證垂直磚縫的飽滿嚴密,應在施工時儘量避免。奇數層的1622號磚完全可以使用通常的擠漿法戎擠漿沾漿法。
蓄熱室主牆隱蔽磚縫的抅填工作應在砌磚時同時進行,特別是煤氣管磚周圍的磚縫應嚴加抅填和檢查。須待所有隱蔽磚縫全部抅填完畢後才能砌築上一層磚。牆面的外露磚縫可砌至7-8層抅填一次。
由於雙聯下噴式58型焦爐主牆結構複雜,因此在訂製和選擇火泥時應特別窪意其工作性能。工作性能的良好與否是決定蓄熱室主牆砌築的主要因素。
砌築各種爐型的單牆或主牆都應在牆的兩面同時懸掛準線,並應隨時使用2-2.5米的靠尺來檢查牆面的平直度,保持工作面的光滑平直。
中心隔牆可分兩段砌築,即與搭設交手架的段數一致。在砌築時應自爐組中心線上以線錘來測定蓄熱室中心線後砌築。
二、蓄熱室頂部牆面標高的保持方法
蓄熱室諸牆頂部的標高從兩個方面來要求:首先是頂部磚層部的高度都能與設計高度一致,以便金屬構件的安裝。其次是諸相鄰蓄熱室牆間的頂部磚層標高差互相不得超過3毫米——即相鄰兩牆的高度應做到基本一致。其作用在於便於今後在蓄熱室上部徹築斜道時能確保斜道磚砌築平穩,不因蓄熱室相鄰諸牆不平而造成水平磚縫不一致,或砌體平整上的缺陷。
為保持砌體達到這兩項質量標準,必須在施工時作出很大努力。從近年建築焦爐的情況看來,由於達不到這兩次標準而造成的返工數量是較大的。一般較有成效的有下述幾個措施。
首先是在砌磚時要嚴格地按照準線,在砌築主牆和單牆爐頭時應以水平尺來檢查爐頭磚層是否與直立標杆上的磚層線一致,保持逐層爐頭誤差在±3毫米以內,同時在相鄰小組(設每個小組的工作地段為三個炭化室的寬度,即六個蓄熱室牆)之間,每隔7-8個蓄熱室主牆的長度上按設計標高在爐頭上懸掛準線,以保持各組間的爐頭標高大體一致,特別是組與組之間的相鄰牆應隨時檢查,使兩者保持十分接近的正負公差。在每砌一層磚時應在牆兩側處將準線拉緊後在牆中心處按準線的自然位置抬高3-4毫米(舊線為4-5毫米)後砌上一塊中心磚,使準線更趨平直。根據準線的使用經驗,如利用一般1.5毫米粗的白線時,在14米長度的爐牆上拉緊準線後在中心處約比爐頭低凹3-4毫米,因此壓砌中心磚時應拉緊準線後在中心處再提起3-4毫米後壓砌中心磚,則三點就接近水平。砌磚時應使磚角上下,左右與準線的距離,經常保持在2毫米左右,不得離線或頂線。
其次是在每個小組的6個牆中,以一個牆按設計標高先砌至蓄熱室頂,並使用水平儀對該牆的頂面標高進行檢查。校正後作為標準牆。在砌築其他諸牆時則在2-3個組間的標準牆間懸掛通長的(在爐組縱向)準線,按此準線來找平其他諸牆的頂部磚層標高。為使標準牆能砌得較好,應挑選一個靠近直立標杆的牆。兩組的標準牆不應距離過近或過遠,以可使用2-2.5米的靠尺橫跨即可。
為使砌磚時能較好地控制牆中段的砌體標高,亦可在牆中央、焦中和機中等三點的牆皮上,以水平儀各測設一個標點,在砌磚時則按此標點來隨時進行檢查。標點的測設高度一般應在距頂面磚層800-1000毫米處。測點的密度可每隔1-2個牆測設三點。
當砌至頂部最上一層磚時應以2-2.5米長的靠尺杆來檢查相鄰牆間的標高是否一致。
根據某些焦爐的施工經驗,最好在小煙道牆砌完時,在全爐的牆上以水平儀作一次標高檢查,並在蓄熱室砌至半高時進行一次複查。對某些過高過低的爐牆應及時採取調整磚縫的措施。
三、水玻璃灰漿的砌築
在蓄熱室中段以下的磚層,一般都使用水玻璃灰漿,即以此重為1.33-1.34、含量NaO為8-10%的水玻璃調製的低溫矽火泥漿(實質上即為低濃度水玻璃泥漿)。這種泥漿的工作性能與不加水玻璃的低溫矽火泥泥漿的工作性能截然不同,其可塑性和流動性均好;失水速度慢,因之當築爐工以木錘敲擊磚塊或用力擠漿時,其力量可波及周圍4-5塊磚的長度及2-3層磚的深度,而使這些磚改變原有磚縫的寬度。甚至砌完一天後的砌體受到連續的震動或敲擊時也會改變原有位置。因而在施工時往往發現砌築時磚縫合格,而砌完幾個小時後磚縫偏小,其中特別是標準型與長方型磚的水平磚縫變化最大,而造成嚴重的質量事故。
因而在使用這種灰漿時,應注意不使已砌好的砌體遭受過大力量的震動或敲擊。在砌磚時,應控制磚縫的寬度在5-6毫米之間,經過2-3塊磚的擠壓後,使磚縫縮小到設計標準。同時應加強自檢,及時發現和糾正磚縫過小的情況。
水玻璃灰漿的使用磚層高度,按雙聯下噴式58型和ΠBP-51式焦爐皆為主牆1-16層。從施工的角度上看來,蓄熱室第一步交手架可砌至主牆18層的高度,但為更換灰漿就不得不在第16層砌完後即停止砌築,影響施工進度。因而在1959年初施工的幾座ΠBP-51式焦爐上,已將水玻璃灰漿的使用磚層提高到主牆第18層,以與更換交手架的磚層一致。這樣對施工較為方便,同時也改善了砌體的質量。
四、格子磚的施工
蓄熱室格子磚的質量要求主要有下述幾點:
1.為了減少氣體在格子磚中流動時的摩擦阻力及使各個蓄熱室中阻力一致,便於掌握加熱制度,要求格子磚上下層磚孔儘量對齊。
2.保持格子磚的淨潔,以避免磚孔堵塞和減少生產時的清掃次數,提高加熱效率。
3.磚層要鋪設平穩,並有良好的錯縫寬度。
4.保持必要的膨脹縫。蓄熱室頂部的氣體流動空間應按設計情況保持一定的斷面積,以防氣體在蓄熱室頂部分布時產生渦流。
格子磚的鋪放時間,按蓄熱室的寬度條件分為與蓄熱室爐牆同時鋪砌(先鋪)和整個爐體砌完並清掃完畢後再行鋪放(後鋪)等兩種施工方法。根據施工經驗,當蓄熱室的淨寬度在310毫米以下時(如奧託式焦爐),一般都應採取先鋪格子磚的施工方法。這是由於,在窄的蓄熱室中後鋪格子磚時較為困難。
先鋪格子磚的施工方法有這樣幾個優點:首先由於工人是站立在蓄熱室牆上鋪設格子磚,操作條件較好,而且砌完後又便於檢查。因此可確保每個格子磚孔的上下貫通,並保證有良好的錯縫。但由於增加了很多工序——清潔防護和清掃工作,在施工進度上較慢,保證清潔方面較為困難。
先鋪設格子磚的施工方法如下:格子磚可分段鋪設,即按施工的方便,在整個蓄熱室高度上分作兩段鋪設,即以更換交手架的高度分為上下兩段。當砌完主牆第一段後將牆面上所有的清掃和磚縫精整工作做完,並將爐篦磚清掃乾淨,對爐篦磚的排號作一次檢查後再將第一層格子磚按設計位置安放在爐篦腳臺上,檢查好四側膨脹縫和格子磚與爐篦腳臺間的錯縫寬度。使格子磚能牢固地安放在爐篦腳臺上,最後按設計位固由中心隔牆處向兩側鋪設各層格子磚。
施工時格子磚放置在墊磚板上,儀用格子磚的吊鉤,插入格子磚孔中將格子磚放入蓄熱室內。再以長木棍來調整其位置、蓄設時可採取階梯形由中心向爐頭鋪放,亦可逐層鋪放。蓄熱室封牆在該段格子磚鋪放完畢後再行砌築。
第一段格子磚鋪設完畢後,用格子磚保護板(見圖2)將格子磚蓋住,使灰漿等廢物不致落入格子磚中。然後再繼續砌築蓄熱室牆,砌至蓄熱室頂部時再鋪放第二段格子磚,砌築第二段封牆。
圖2格子磚保護板
蓄熱室頂部的保護板是決定格子磚清潔與否的主要關鍵。設計良好的格子磚保護板必須滿足兩個使用條件:首先是保護板邊沿應與爐牆貼合嚴密,不讓積存在保護板上的灰漿漏入格子磚中。並在開始安放到竣工清掃時抽出的整個施工過程中具有很好的韌性和強度。其次是整個保護板的木結構要堅實嚴密,
最後抽出時不致碎裂。在抽出保護板之前,應用掏灰鏟子(見圖3)將保護板上的廢灰基本掏淨,以防廢灰過重時造成保護板折斷事故。
圖3 格子磚保護板掏灰鏟子
後鋪格子磚的施工方法在蓄熱室寬度在310毫米以上的焦爐上採用。在近年來建設的ΠBP—51式和雙聯下噴式58型焦爐中都有條件使用這種施工方法。
當爐頂砌築完畢後隨即進行立火道及斜道的清掃工作。待斜道以上清掃完畢後即進入蓄熱室中進行蓄熱室的清掃精整工作,然後揭除爐篦保護板,清掃爐篦,最後檢查爐篦排號。當這些工作完畢之後,再進行格子磚的鋪放工作。
鋪放格子磚時先按設計鋪放第一層,如同先鋪格子磚的施工過程一樣。當第一層鋪放完畢後則由中心隔牆處採取階梯形向外鋪放,如圖4所示。
圖4所示為木結構工作棚施工時現場布置方法之一。格子磚由磚庫送到兩端後借搭設在工作棚外的皮帶運輸機運入工作棚,以人工卸在鋪設格子磚用的臨時走跳上。當鋪放靠近中心隔牆的裡段格子磚時,可在上層臨時走跳上搭設滑磚板(以普通跳板代用即可),將格子磚由滑板上滑入蓄熱室,當鋪至外段時則可由鋪放格子磚的工人自行至第一層臨時走跳上搬運格子磚。
格子磚兩端的膨脹縫應在鋪放以前在蓄熱室牆上畫出明顯的界線,以便在施工中準確地留出膨脹縫。靠近中心隔牆的膨脹縫可用馬糞紙捲成一定厚度或直徑的樣板放入縫中,既可防止鋪放時格子磚向中心隔牆傾倒,又可作為膨脹縫的樣板。靠封牆端的膨脹縫則用樣板。
後鋪格子磚的施工方法優點較多。首先是完全避免了先鋪格子磚時在清掃與保護板抽出時廢灰漏入格子磚的事故。其次是節約了大批構造複雜的格子磚保護板,施工進度迅速,勞動生產率提高。但主要的缺點是在較窄的蓄熱室中勞動條件較差,當爐頂完畢後不能與爐體設備安裝工作進行流水作業。
圖4蓄熱室後裝格子磚施工布置圖
1-第一層安設在爐篦上的格子磚;2-待去走跳板上待用的格子磚;3-順著溜磚板溜下的格子磚;4-蓄熱室中心隔牆;5-砌格子磚工人的位置
五、蓄熱室耐火磚的加工
如前所述,蓄熱室主牆一般是單重較大,磚型複雜,不能使用擠漿法來砌築。因而在砌築主牆時水平磚縫很難普遍壓小。當耐火磚的厚度公差較為偏正時,就往往給砌築帶來很大困難。而單牆的情況卻正與主牆相反。特別是ΠBP—51式焦爐的單牆系由「A」型標準磚構成,水平磚縫設計為5毫米,而在砌築時磚縫都易偏小,因而就經常產生主牆砌至蓄熱室頂部耐超過設計標高,而單牆則達不到設計標高,造成很大的質量事故。為此,在施工前應對主牆和單牆的耐火磚外形尺寸進行很好的抽查,並在預砌築中加以試驗。
當在ΠBP-51式焦爐發現這種情況時,其較好的處理方法如下。
如果是個別主牆超過設計標高而在耐火磚的機械加工能力較大時,可根據超過標高的尺寸將這些牆的頂面磚層加工成較薄的磚。當在預砌築時發現一般主牆磚都偏正公差時則可將最上一層厚度為152毫米的磚取消,用同層厚度為122毫米的磚來代替,而把砌在牆身其他諸層的厚度為96毫米的磚砌在原設計的122毫米厚的磚位置上,主牆的高度則降低了26毫米,以彌補耐火磚厚度方面的正公差。經過這樣變更後須補充一部分的厚度為96毫米的耐火磚,152毫米厚的磚則大批剩餘。
但一般建設焦爐時至少為兩座,剩餘或不足之數均可在第二座爐中補充或使用。採取這種方法後,須同時更改爐頭磚,即將原有爐頭加工代替即可。顯然,這種方法將造成頂面磚層與其上下磚層有一側形成直縫。但由於這種蓄熱室牆結構強主要依靠燕尾處咬接和水平錯縫,因而部分牆面直縫對強度無大影響。在1957-1939年施工的幾座ΠBP-51式焦爐中亦曾採取此法。這些焦爐在投入生產後蓄熱室牆結構尚屬良好。
爐基平臺抹灰層的標高亦可適當降低(如降低10毫米),對安裝廢氣設備沒有影響,可解決主牆磚厚度公差偏正的部分問題。
如在耐火磚製作過程中發現主牆磚厚度公差偏正時,則可在製作最上一層耐火磚時適當地減薄原設計的厚度來彌補,這樣在施工中就不必採取措施了。
當發現單牆磚厚度偏負或合格居多,而其他為負公差時,應在開始施工時即嚴加控制水平磚縫的厚度,特別是使用水玻璃灰漿砌築的部分,不使其水平磚縫砌成負公差。或當磚厚度偏負較多時亦可在蓄熱室頂部加砌一層磚,使各層的磚縫易於控制。
當在主尺方向(即沿炭化室長度方向)公差偏正而不能砌築時,為了減少加工數量,可將主牆磚在砌筑前加以挑選。將正公差磚挑出後進行加工成負公差後與合格磚配搭使用。
圖5帶有溝槽結構磚高度的加工方法
D1—加工前溝槽磚縫為6毫米;D2一加工前溝槽磚縫為4毫米
雙聯下噴式58型焦爐主牆磚厚度產生公差偏正時,可將所有正公差磚挑出後(+2毫米以上)在帶溝槽的一面加工除去2-3毫米後尚不影響砌體質量。同時仍可適當降低平臺抹灰層的標高。顯然,這種加工較為困難,而且數量較大。最好應在耐火磚製作時即詳細進行觀察,及早控制。當煤氣管磚長度上公差過大時可採取圖6所示的加工方法,在小煙道部位第一、二層中進行加工。其加工寬度一般不應超過10毫米,以免影響按合縫的質量。
圖6 煤氣管磚在咬接縫處的加工方法
圖7 格子磚的幾種加工方法
A-高度加工(保持頂部設計空間);B-高度加工;C-長度加工;D-寬度加工
格子磚的加工一般為蓄熱室部分的主要加工磚種。而大都為耐火磚燒成時間不足所引起。其出現方式有三種:
一種是在高度上的加工,如圖7所示。由於在高度上的正公差,設計時水平磚縫過小及磚的扭曲,而造成砌體上升,以致砌至蓄熱室頂時最上一層磚放不下或上部氣體流動空間過小等缺陷。前者加工較為簡單,切除一角即可。而後者則必須切除一段以保持頂部空間斷面積,須採取圖7所示的加工方法。第二種情況是在寬度方面由於正公差而造成兩側膨脹縫過小。這種加工採取磨除格子磚兩端的邊稜即可。但邊梭加工過多時亦將影響格子磚的空間斷面積。因而兩側膨脹縫的寬度則可適當縮小,不必按照其他部位砌體上+2—-1的允許誤差求處理,只要能確保爐牆及格子磚的膨脹即可。第三種情況是在沿蓄熱室長度方向的公差過大或過小,而造成不能按設計磚數放置,與爐篦腳臺不壓中縫的情況,此時可在每側加砌1-2塊加工磚,每次加工後的寬度為原磚的!,如圖7所示,來調整與爐篦腳臺的錯縫位置。