鍋爐爐牆與保溫培訓課程
沈邦傑、顧小初
a. 概述
牆—是用一種用建築材料砌築的有一定高度，一定厚度的乙個建築體，牆有很多種類，比如城牆是來抵擋外來侵略的功效 ，江南的古老房子有風火牆是用來防風火的，住房的牆是用來遮風擋雨的，有些建築的牆還有冬暖夏涼的功能，隔音的功能等等，總的說牆是能起到乙個隔離的作用。
今天我們是來講鍋爐的牆—鍋爐爐牆
鍋爐是由鍋和爐組成的,同時鍋與爐是不可分割的，鍋有鍋筒，水冷壁，過熱器，省煤器，空預器等等，爐包括爐牆、爐排、燃燒器、分離器，鍋爐鋼架及護板和爐牆所需要的金屬結構（如磚托架、錨固件、檢查門、牽拉鉤、測試孔、觀察孔，吊掛件、二次風管、鋼結構框架、密封件等）。爐牆有好多種（鋼鐵廠的高爐、焦化爐、化鐵爐、轉爐，工業爐窯有加熱爐,水泥窯,玻璃爐窯,陶瓷窯,磚瓦窯,焚燒爐）等，爐牆雖然名稱不一樣，但結構類似，它們都由耐火層和保溫層組成,不同的是按使用的工況和工藝的需要而設計出不同的爐牆。爐牆與一般建築牆體不一樣，它採用特殊的牆體材料築成，它需要承受高溫等複雜執行工況，我們今天講的就是鍋爐爐牆。
b. 爐牆和爐牆的作用
爐牆：鍋爐內的各部分煙道均用不同結構的圍牆與外界隔開，這些圍牆統稱為爐牆。它的作用：
1.耐高溫, 抗磨損,抗腐蝕能承受高溫煙氣的沖刷,起到幫助鍋爐燃料燃燒的功能,保護鍋爐各部件不受高溫腐蝕,確保高溫煙氣按鍋爐設計的需要保持一定的煙氣溫度和煙氣量走向鍋爐的各個受熱面,它能通過吸收熱量同時放出熱量起到爐牆高溫強化燃料燃燒的作用，能通過爐牆的高溫消除特種燃料中的有害化學氣體，使各種高溫煙氣隔絕於大氣層，有效地提高了環境保護的作用；2.保溫（絕熱）作用，最大限度地減少鍋爐散熱損失，從而確保鍋爐執行的經濟性，提高鍋爐執行場所的工作環境，保證鍋爐執行人員的作業安全。
3.密封作用，爐牆將鍋爐爐膛及煙道與外界隔開，當鍋爐負壓執行時可防止冷空氣漏入,從而確保執行的經濟性，當鍋爐正壓執行時，可防止爐焰和煙氣噴擊，從而確保巡行人員的工作安全，同時密封性好的爐牆既節能又環保，因此，爐牆是鍋爐本體不可分割的重要組成部分。
c. 爐牆的要求
一. 良好的保溫效能：鍋爐的散熱損失在很大程度上是取決於爐牆的設計結構和爐牆材料的匹配，（特別是保溫材料），為提高鍋爐執行的經濟性和安全性要求爐牆的外壁溫度不超過（50～60℃）過去按國外資料推薦。
當周圍空氣溫度為25℃時，則籠統的提出爐牆外表溫度不超過60℃，這時相應的熱流量不超過300大卡/平方公尺·時，國內有關鍋爐行業規定，按環境溫度25℃（按5萬機組以上）爐牆外壁溫度不超過50℃，熱流量250大卡/平方公尺·時。鍋爐布置在室外時，爐牆外壁溫度不超過45℃，熱流量250大卡/平方公尺·時。鍋爐布置在室內時，爐牆外壁溫度不超過55℃，熱流量300大卡/平方公尺·時。
二. 可靠的密封性，目前國內的鍋爐鍋爐執行時普遍存在密封性差的問題，表現在鍋爐漏風，漏煙嚴重，鍋爐房菸灰沉積，工作環境極差，其中鍋爐爐頂是最薄弱的環節（現代鍋爐的設計在做方案時必須統籌考慮好爐牆與密封的問題，也就說是把鍋爐密封設計也放到首要位置）因此在鍋爐本體設計中應認真嚴肅的處理好鍋爐爐牆和密封問題，大量事實證明如果鍋爐沒有好的密封件的設計，只靠爐牆的密封是辦不到的，必須擁有可靠的金屬密封件和先進的爐牆結構結合在一起才能真正的解決鍋爐到的密封問題。（如密封不妥的410噸鍋爐，鍋爐長期執行時爐頂積灰1公尺，可增加鍋爐本體荷重200噸）這是很嚴重的。
所以說乙個密封性好的鍋爐它既節約了能源又提高鍋爐房工作環境，我曾經去過丹麥皇國的一家電廠，這個電廠的鍋爐是自動化執行的，我們參觀時是帶著白手套去摸的，鍋爐每乙個區域都是乾乾淨淨的。這個鍋爐的密封設計是很到位的，鍋爐的執行管理操作規程也很嚴，假如我們的設計和製造目標也能達到這種水平，我們的鍋爐執行管理和操作規程也能達到這種水平，那我們的國家就先進了，這才真正的現代化了。
三. 足夠的耐火效能：鍋爐爐牆的各部分都在高溫狀態下工作，有爐牆有水冷壁保護的爐牆內壁溫度在400～900℃的範圍內，有些無水冷壁保護的爐牆其內溫度可達1000～1200℃，更高的爐牆溫度可達1300～1400℃左右，比如鍋爐衛燃帶爐牆，燃燒器爐牆，焚燒爐燃燒室，強化燃燒爐牆等等，這種爐牆不僅承受高溫，而且還要承受高溫煙氣的衝擊，工作環境很惡劣，因此要求爐牆具有足夠的耐火性和高溫強度，能在鍋爐執行時在特定的高溫能保持絕對穩定的工作狀態，這也稱耐高溫效能,鑑於上述的狀態故要求我們鍋爐設計時，必須更重視爐牆的設計，應按不同的鍋爐執行工況設計出不同的爐牆，同時按不同的爐牆要求採用不同耐火材料。
只有足夠的能抗高溫效能的爐牆才能確保鍋爐的長期的安全執行。
四. 一定的機械強度：前面講的爐牆三個要求都很重要，要滿足這三個要求還必須結合本條內容來保證，鍋爐爐牆是動態的，而不像建築的牆體是靜態的，鍋爐爐牆在熱態下要膨脹位移，同時還要在熱態下承受荷重，要受高溫氣流的衝擊及有害煙氣的腐蝕，鍋爐執行時的機械振動，自然界的**等等，因此鍋爐爐牆的設計對牆體機械強度必須作科學地分析，要求全面綜合考慮設計出能滿足鍋爐長期穩定執行的牆體，例如流化床鍋爐，燃油鍋爐，城市垃圾焚燒爐，燃煤粉鍋爐，燃水煤漿鍋爐，多種餘熱鍋爐等的爐牆等，鍋爐執行中由於燃料**失調或燃燒工況惡化，會產生爆燃現象（俗稱「放炮」）還有爐內火焰的脈動，會引起爐牆的振動，特別是流化床鍋爐的爐牆不僅要受有「放炮」的可能。
而且由於流化床鍋爐鍋爐的執行工況特性的確定，煙氣流速和煤粒子的沖刷對爐牆的磨損也很嚴重的。城市垃圾焚燒爐由於燃料是垃圾，燃燒時燃料揮發出有害氣體對爐牆的腐蝕非常厲害，各種餘熱鍋爐的廢熱煙氣中的有害化學成分等等，這些鍋爐的爐牆都要承受這種十分惡劣環境，因此爐牆設計時對機械強度是要重點考慮的，使鍋爐爐牆有乙個合理的使用壽命。國內設計的鍋爐爐牆，大部分都在工地施工砌築，但是有的鍋爐由於結構的需要也有採用組合方式的爐牆，為此要求組合方式的爐牆更自身具有一定的機械強度才能滿足長途運輸和起吊安裝。
處於在**區域的鍋爐爐牆，由於**會起水平力的作用，爐牆勢必產生很大的水平慣性力，處於**區域的爐牆必須符合抗震要求。據調查從2023年的營口**和76年的唐山**後，發現**後發電廠的鍋爐本體的震害較小，爐牆損壞也較輕，其原因是發電廠的鍋爐及爐牆均是按抗震設計的，鍋爐鋼結構設計形成框架式構架故未遭**的嚴重損壞，對於9°以上震區的重型、輕型爐牆必須採取一定的加固措施，提高爐牆的機械強度，至於敷管式爐牆則可不必考慮，因為它與鍋爐本體綁在一起如鍋爐是按抗震設計的那爐牆也是沒有問題的。總的說爐牆的機械強度也是在爐牆設計時必須重點考慮的乙個重要考核指標。
以上四點稱為鍋爐爐牆的四要素，即—保溫，密封，耐火，強度。它們相互依賴，相互共存。
d. 爐牆的分類
鍋爐爐牆種模擬較多，它是以不同鍋爐的要求來決定爐牆的結構和種類，特別是我們杭鍋，因為杭州鍋爐廠是全國餘熱鍋爐的研究基地，鍋爐的種類繁多，比如說我們在鋼廠的化鐵爐餘熱鍋爐，高爐煤氣鍋爐，平爐餘熱鍋爐，幹熄焦餘熱鍋爐，燒結機餘熱鍋爐，軋機餘熱鍋爐，化工企業裡也有爐餘熱鍋爐，硫酸餘熱鍋爐，炭黑尾氣餘熱鍋爐，有色冶金行業有銅業餘熱鍋爐，鋁業餘熱鍋爐等等，環保的鍋爐大家都知道的有9f，9e，6b的燃氣輪機餘熱鍋爐，硫化床鍋爐，還有垃圾焚燒鍋爐，燃水煤漿鍋爐，水泥窯餘熱鍋爐，玻璃窯餘熱鍋爐等等，因此有這麼多的品種的鍋爐那就需要多種類的爐牆來進行匹配，
下面就講爐牆的種類。
一. 重型爐牆：什麼叫重型爐牆，顧名思義就是採用重質的爐牆材料，同時設計較厚的牆體。
重型爐牆也稱為基礎式爐牆，即爐牆的重量由基礎承受，鍋爐不承受爐牆重量，一般限用於65噸/小時以下的鍋爐，當然在特殊情況下也可採用重型爐牆結構用於大型鍋爐的某些部位爐牆。比如流化床鍋爐的某些部位，大型的城市垃圾焚燒鍋爐等等都會用到重型爐牆的結構。重型爐牆的設計高度一般在15公尺左右。
『講講重型爐牆的結構和爐牆材料的構成及爐牆厚度700mm，600mm，550mm，495mm，360mm，爐牆材料由機紅磚，耐火磚，保溫材料組成，它的結構形式有：牽構拉結構，它的分層缷載，懸掛爐頂，管才承式爐頂，燃燒器噴口，水冷壁固定，活動掛鉤牆，拱牆等等。』
二. 輕型爐牆，輕型爐牆的承重是以靠鍋爐的鋼架等來支撐的，它適用於大，中型鍋爐，爐牆的主要組成材料為耐火磚和輕質保溫材料，及超輕質保溫材料組成，厚度在500～350mm，250～180mm。輕型爐牆分，磚砌爐牆，框架式輕型爐牆，護板式輕型爐牆等，它適用於35～220噸的鍋爐。
一般材料組成為耐火磚，耐火澆注料，輕質隔熱保溫澆注料，耐火纖維及各種輕質保溫磚等等保溫隔熱材料。『講講輕型爐牆的各種型別結構：a.
垂直爐牆，磚砌式輕型爐牆的垂直牆一般厚度在350～400mm,耐火層為114mm(俗稱為半磚牆)其餘為保溫材料，它的層高一般在2.5公尺左右不宜過高，由於牆體靠金屬托架支撐，支撐裝置和鋼梁均不能荷載過重，同時也是為了考慮爐牆的穩定性；b.牽拉爐牆，輕型爐牆耐火層為114mm設計時每7層磚就應設計一層牽拉磚，牽拉磚設計成異形耐火磚，用耐熱金屬鉤鉤住牽拉磚使半磚牆穩定地牽拉在金屬框架上; c.
分層缷載,上述輕型爐牆的層高在2.5公尺左右因此每一層都需分層缷載，分層缷載處採用金屬托架，金屬托架連線鍋爐鋼架，分層缷載處的牆體採用上下兩塊異形耐火磚組成，此處的異形耐火磚可設計得大些，以確保爐牆支撐穩定和保護金屬托架的作用；d.框架護板式輕型爐牆，這種爐牆支撐於框架護板一般由耐火澆注料和保溫澆注料組成，這種爐牆施工方便，它靠耐熱鋼製造的金屬錨固件固定，每一塊牆板在地面上，俯制澆注施工，施工質量***，待澆注料乾燥並且有一定的強度後進行起吊裝焊於每乙個鍋爐爐牆部位；這種爐牆密封性好，施工簡單方便，施工周期短，牆體強度好，但不宜用於鍋爐的高溫部位，只能在鍋爐800°c以下鍋爐尾部區域的爐牆可以採用這種爐牆結構。
』三. 敷管爐牆：它屬於超輕質型爐牆，爐牆的重量全部均勻分布並固定在鍋爐受熱面管子上，在鍋爐執行中隨管子一起膨脹，敷管爐牆的厚度一般不超過200～220mm，容重在200～300kg/m2範圍內，特別適用於220t/小時以上的懸吊式鍋爐，由於鍋爐容量不斷的增大，敷管爐牆已成為大型鍋爐的爐牆設計和施工的主要形式。
但是隨著鍋爐技術的快速發展已有愈來愈多的新型鍋爐對敷管爐牆的設計也提出了更新的要求。。
e. 爐牆的材料
一. 耐火材料：
耐火材料可以分不定型耐火材料和定型耐火材料兩大類，我們先來講一下不定型耐火材料：
1．不定型耐火材料：不定型耐火材料是—「它可以在鍋爐爐牆上進行施工出爐牆設計需要的任何複雜形狀的爐牆結構的耐火材料，它可以分散料的材料形式在工地進過一定的工藝手段能形成乙個龐大的定形為整體的耐火材料」。不定型耐火材料以按三種不同固化性質分為三個種類，即水硬性， 火硬性，氣硬性這三個型別。
水硬性不定型耐火材料用的比較廣泛，特別在鍋爐爐牆上用得用的更多，水硬性不定型耐火材料是由根據爐牆設計需要的技術指標所採集的耐火骨料，耐火細分，耐高溫結合劑和促凝劑等集配在一起，加入一定量的乾淨清水通過進行攪拌等施工工藝後固化成形爐牆設計所需要的牆體形狀，水硬性耐火材料通俗稱為耐火澆注料，它施工方便，常溫強度好滿足連續施工工藝的條件，為鍋爐爐牆常用的耐火材料；火硬性不定型耐火材料它由磷酸作為結合劑，常溫下沒有強度，不會固化故不能連續施工，施工時需困料很麻煩，一般在耐火材料生產條件比較好的地區不太採用，火硬性不定型耐火材料它有在高溫下強度慢慢公升高的效能，到高溫時固化後強度更高，在一些特殊需要的爐牆部位可以採用；氣硬性不定型耐火材料常稱為可塑料，該材料由製造廠配置好採用密閉式包裝，產品到現場只要開啟包裝將該材料捏成團直接打入爐牆需要部位就可以了，它經過24小時的氣化就凝固產生強度，這種材料高溫強度稍差些不宜用於鍋爐的高溫區域，它的施工全靠人工捶打，施工面不會很平，用於鍋爐密封區域及密封盒內作為填料比較合適，不過隨著我國耐火材料的發展耐高溫高耐磨的耐火可塑料也有大量的生產，能滿足鍋爐爐牆設計採用的需要；耐火混凝土，它是由高溫水泥作為結合劑的，因為水泥在高溫下產生鈣化失去了強度，使固化後的耐火混凝土疏鬆，一般來說已經不太採用了，至於邊遠地區和耐火材料缺乏的地區或救急需要也可以湊乎用一下，但使用壽命不長。除以上之外還有一種叫耐火纖維澆注料它既可以用於耐火層，也可以用於保溫層。
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