铁口区域煤气泄漏原因分析及对策

赵建磊

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司， 山东 莱芜 271100）

高炉铁口作为高炉的重要组成部分，其主要作用是确保高炉渣铁能够及时排放。因此要求铁口易开易堵，并且出铁过程中铁流无喷溅，降低铁损量。由于各种因素的影响，高炉铁口区域会不同程度地出现铁口框与组合砖之间、铁口通道内部串煤气的安全隐患，直接导致高炉出铁过程中铁流分散喷溅、烟尘四溢，严重时影响炉前做泥套、堵铁口操作，制约了高炉的安全生产。铁口区域煤气泄漏一旦形成，由于煤气流的冲刷作用，煤气通道将会呈现恶化趋势，因此必须对铁口区域煤气泄漏进行治理，确保高炉炉况稳定顺行，保证高炉安全生产。

1 铁口煤气泄漏原因分析

以1 000 m3级高炉为例进行分析。铁口区域基本组成如图1所示。

1.1 铁口煤气泄漏主要部位

铁口区域的煤气泄漏主要集中在两个部位，一是铁口框与炉壳之间的连接部位；另一个是铁口通道的组合砖缝之间。铁口通道煤气主来源为：炉壳与冷却壁之间灌浆料存在缝隙、冷却壁与碳砖之间碳素冷捣料存在缝隙、铁口框与刚玉氮化硅砖之间刚玉氮化硅捣打料存在缝隙、刚玉氮化硅砖与超微孔大碳块等砌体之间存在缝隙。由于这些部位的缝隙存在，导致高炉内部煤气从缝隙间泄漏。

1.2 铁口煤气泄漏主要原因

1.2.1 施工质量差

在高炉铁口框安装过程中，由于焊接质量差，导致煤气从铁口框和炉壳之间的焊缝泄漏。在高炉铁口区域耐材砌筑过程中，由于灌浆施工时灌浆料不密实，耐材砌筑时碳素泥浆、刚玉泥浆等灰浆不饱满，以及碳素冷捣料、刚玉氮化硅捣打料捣打不密实，造成了砌体之间存在缝隙，形成了煤气通道，导致了高炉铁口区域煤气泄漏。

1.2.2 导风管安装不规范

高炉砌筑完成后进行烘炉，安装铁口导风管过程中由于导风管固定不牢靠，导风管两端炮泥密封不严，在烘炉过程中导风管出现松动，导致铁口通道与导出管之间窜风，使各种散打料在没有上强度之前被热风吹松动，引发各砌块之间出现缝隙，形成煤气通道。

1.2.3 铁口通道首次填充不密实

图1 铁口区域基本组成（mm）

高炉开炉时，铁口通道首次填充出现不密实、强度差。开口机钻孔幅度一般在Φ50～Φ70 mm，而铁口组合砖孔径在250 mm左右，铁口通道首次打泥后，将成为铁口通道的永久层并且长期保留，因此首次打泥至关重要。如果铁口通道内侧泥包捣打不密实，打泥时形成的通道就不密实。如果首次使用的炮泥强度差，则形成的永久层强度差，永久层就会产生裂纹，长时间甚至一代炉役都不会置换出该部分炮泥，影响深远。

1.2.4 烘炉风量控制不合理

高炉烘炉过程中，由于烘炉风量控制不合理，风量过大，导致砌体缝隙之间的砌筑耐火材料被热风吹出，在砌体与砌体之间形成缝隙。高炉生产后，缝隙将形成煤气通道，产生煤气泄漏。

2 处理措施

2.1 新建高炉处理措施

2.1.1 加强施工质量控制

安装铁口框时，确保铁口框和炉壳之间的焊接质量，对焊缝进行超声波探伤检测。当铁口区域耐材砌筑时，施工单位严格按照一类砌体国家标准结合设计要求进行砌筑。保证来料合格、灰浆饱满、捣料密实、砖缝达标等，确保砌筑质量。

2.1.2 严格第一次铁口通道的制作（见图2）

图2 第一次铁口通道的制作（mm）

高炉砌筑完成在烘炉之前，对铁口通道进行密实处理，保证形成铁口通道永久层的质量。

1）铁口通道内插入Φ108 mm铁口导出管，作为铁口通道永久层内膜。导出管插到炉缸中心，制作排气孔，固定在炉缸中心焊接支架上，同时导出管内部与保护砖接触部位用炮泥堵严捣实。在铁口框上焊接支架，将导出管外部固定在铁口框上，确保安装牢固。

2）将烘炉用临时热电偶用套管一并敷设上，并用炮泥捣实。

3）铁口通道填充：铁口通道填充料可采取两种耐材。一种采取刚玉氮化硅浇注料，骨料粒度要小，易流动，施工时铁口框下半部分焊接钢板作膜，浇注料打进以后，将振动棒插进铁口导出管振动保证密实；另一种是将铁口导出管在铁口框处加盲板封死，用泥炮对铁口通道打泥密封，炮泥质量要求相对较高，完成后，割除盲板。

4）铁口通道永久层制作完成后，在导风管外部安装阀门、消音器，进入烘炉程序。

2.1.3 控制高炉烘炉风量

对高炉烘炉风量进行控制，在烘炉温度达到200℃之前，风量控制在500 m3/min左右，确保砌筑泥浆凝固上强度。烘炉后期风量控制在1 200 m3/min左右，减少对砌体的影响。

2.1.4 铁口泥包捣实

高炉烘炉结束后，在装枕木前，制作铁口泥包，使用捣枪将泥包捣实，确保铁口在见渣堵口打泥时密实。

2.1.5 炉体灌浆

高炉烘炉结束后，在铁口框周边，选择铁口冷却壁垂直缝、水平缝开几个灌浆孔，用手提钻钻孔，钻孔深度为280 mm，使用碳素泥浆（骨料粒度小于180目）进行压注灌浆，确保高炉的密实，不泄漏煤气。

2.2 年修高炉处理措施

1）高炉采取降料线、挖炉缸、填枕木进行年修，用氧枪烧或风钻切削铁口通道，使铁口通道打通。然后采取新建高炉第1、2、3条填充方式重新制作铁口通道永久层，同时辅以新建高炉第5条实施铁口灌浆。

2）高炉不降料线进行年修，在清理出深度1 500 mm（345+768+288+144=1 545）左右、孔径不小于200 mm的铁口通道后，采取新建高炉第1、2、3填充方式重新制作铁口通道永久层，同时辅以新建高炉第5条实施铁口灌浆。

2.3 正常生产高炉处理措施

当铁口喷溅导致铁口通道变大时，采取部分强度高炮泥进行封堵，逐步置换原铁口通道永久层，制作泥套，保证打泥密实不跑泥，定修时辅以新建高炉第5条实施铁口灌浆。灌浆孔位置见图3。

灌浆孔位置要便于开孔及灌浆操作。以铁口为中心2 m半径范围内在二、三、四层冷却壁位置处上开孔，开孔数量为10个以上。同时在铁口框周围炉壳上开孔5个。前两项正常生产开，安装丝头阀门，排煤气，第三项休风开；开孔不必开在冷却壁缝，但炉壳及冷却壁之间料需清理干净。

图3 灌浆孔位

3 结语

防止铁口区域煤气泄漏的关键是高炉砌筑质量，通过砌筑时灰浆饱满、捣料密实、砖缝达标减少砌体之间的缝隙，确保砌筑质量。对后期铁口导出管的处理要达到“捣料密实”，同时烘炉过程中要控制风量，减少大风量操作，减少对铁口通道砌体的影响。

通过以上措施的实施，解决了铁口区域煤气泄漏隐患，确保了高炉炉况稳定顺行，保证了高炉的安全生产。