鐵口區(qū)域煤氣泄漏原因分析及對策

趙建磊

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司， 山東 萊蕪 271100）

高爐鐵口作為高爐的重要組成部分，其主要作用是確保高爐渣鐵能夠及時排放。因此要求鐵口易開易堵，并且出鐵過程中鐵流無噴濺，降低鐵損量。由于各種因素的影響，高爐鐵口區(qū)域會不同程度地出現(xiàn)鐵口框與組合磚之間、鐵口通道內部串煤氣的安全隱患，直接導致高爐出鐵過程中鐵流分散噴濺、煙塵四溢，嚴重時影響爐前做泥套、堵鐵口操作，制約了高爐的安全生產。鐵口區(qū)域煤氣泄漏一旦形成，由于煤氣流的沖刷作用，煤氣通道將會呈現(xiàn)惡化趨勢，因此必須對鐵口區(qū)域煤氣泄漏進行治理，確保高爐爐況穩(wěn)定順行，保證高爐安全生產。

1 鐵口煤氣泄漏原因分析

以1 000 m3級高爐為例進行分析。鐵口區(qū)域基本組成如圖1所示。

1.1 鐵口煤氣泄漏主要部位

鐵口區(qū)域的煤氣泄漏主要集中在兩個部位，一是鐵口框與爐殼之間的連接部位；另一個是鐵口通道的組合磚縫之間。鐵口通道煤氣主來源為：爐殼與冷卻壁之間灌漿料存在縫隙、冷卻壁與碳磚之間碳素冷搗料存在縫隙、鐵口框與剛玉氮化硅磚之間剛玉氮化硅搗打料存在縫隙、剛玉氮化硅磚與超微孔大碳塊等砌體之間存在縫隙。由于這些部位的縫隙存在，導致高爐內部煤氣從縫隙間泄漏。

1.2 鐵口煤氣泄漏主要原因

1.2.1 施工質量差

在高爐鐵口框安裝過程中，由于焊接質量差，導致煤氣從鐵口框和爐殼之間的焊縫泄漏。在高爐鐵口區(qū)域耐材砌筑過程中，由于灌漿施工時灌漿料不密實，耐材砌筑時碳素泥漿、剛玉泥漿等灰漿不飽滿，以及碳素冷搗料、剛玉氮化硅搗打料搗打不密實，造成了砌體之間存在縫隙，形成了煤氣通道，導致了高爐鐵口區(qū)域煤氣泄漏。

1.2.2 導風管安裝不規(guī)范

高爐砌筑完成后進行烘爐，安裝鐵口導風管過程中由于導風管固定不牢靠，導風管兩端炮泥密封不嚴，在烘爐過程中導風管出現(xiàn)松動，導致鐵口通道與導出管之間竄風，使各種散打料在沒有上強度之前被熱風吹松動，引發(fā)各砌塊之間出現(xiàn)縫隙，形成煤氣通道。

1.2.3 鐵口通道首次填充不密實

圖1 鐵口區(qū)域基本組成（mm）

高爐開爐時，鐵口通道首次填充出現(xiàn)不密實、強度差。開口機鉆孔幅度一般在Φ50～Φ70 mm，而鐵口組合磚孔徑在250 mm左右，鐵口通道首次打泥后，將成為鐵口通道的永久層并且長期保留，因此首次打泥至關重要。如果鐵口通道內側泥包搗打不密實，打泥時形成的通道就不密實。如果首次使用的炮泥強度差，則形成的永久層強度差，永久層就會產生裂紋，長時間甚至一代爐役都不會置換出該部分炮泥，影響深遠。

1.2.4 烘爐風量控制不合理

高爐烘爐過程中，由于烘爐風量控制不合理，風量過大，導致砌體縫隙之間的砌筑耐火材料被熱風吹出，在砌體與砌體之間形成縫隙。高爐生產后，縫隙將形成煤氣通道，產生煤氣泄漏。

2 處理措施

2.1 新建高爐處理措施

2.1.1 加強施工質量控制

安裝鐵口框時，確保鐵口框和爐殼之間的焊接質量，對焊縫進行超聲波探傷檢測。當鐵口區(qū)域耐材砌筑時，施工單位嚴格按照一類砌體國家標準結合設計要求進行砌筑。保證來料合格、灰漿飽滿、搗料密實、磚縫達標等，確保砌筑質量。

2.1.2 嚴格第一次鐵口通道的制作（見圖2）

圖2 第一次鐵口通道的制作（mm）

高爐砌筑完成在烘爐之前，對鐵口通道進行密實處理，保證形成鐵口通道永久層的質量。

1）鐵口通道內插入Φ108 mm鐵口導出管，作為鐵口通道永久層內膜。導出管插到爐缸中心，制作排氣孔，固定在爐缸中心焊接支架上，同時導出管內部與保護磚接觸部位用炮泥堵嚴搗實。在鐵口框上焊接支架，將導出管外部固定在鐵口框上，確保安裝牢固。

2）將烘爐用臨時熱電偶用套管一并敷設上，并用炮泥搗實。

3）鐵口通道填充：鐵口通道填充料可采取兩種耐材。一種采取剛玉氮化硅澆注料，骨料粒度要小，易流動，施工時鐵口框下半部分焊接鋼板作膜，澆注料打進以后，將振動棒插進鐵口導出管振動保證密實；另一種是將鐵口導出管在鐵口框處加盲板封死，用泥炮對鐵口通道打泥密封，炮泥質量要求相對較高，完成后，割除盲板。

4）鐵口通道永久層制作完成后，在導風管外部安裝閥門、消音器，進入烘爐程序。

2.1.3 控制高爐烘爐風量

對高爐烘爐風量進行控制，在烘爐溫度達到200℃之前，風量控制在500 m3/min左右，確保砌筑泥漿凝固上強度。烘爐后期風量控制在1 200 m3/min左右，減少對砌體的影響。

2.1.4 鐵口泥包搗實

高爐烘爐結束后，在裝枕木前，制作鐵口泥包，使用搗槍將泥包搗實，確保鐵口在見渣堵口打泥時密實。

2.1.5 爐體灌漿

高爐烘爐結束后，在鐵口框周邊，選擇鐵口冷卻壁垂直縫、水平縫開幾個灌漿孔，用手提鉆鉆孔，鉆孔深度為280 mm，使用碳素泥漿（骨料粒度小于180目）進行壓注灌漿，確保高爐的密實，不泄漏煤氣。

2.2 年修高爐處理措施

1）高爐采取降料線、挖爐缸、填枕木進行年修，用氧槍燒或風鉆切削鐵口通道，使鐵口通道打通。然后采取新建高爐第1、2、3條填充方式重新制作鐵口通道永久層，同時輔以新建高爐第5條實施鐵口灌漿。

2）高爐不降料線進行年修，在清理出深度1 500 mm（345+768+288+144=1 545）左右、孔徑不小于200 mm的鐵口通道后，采取新建高爐第1、2、3填充方式重新制作鐵口通道永久層，同時輔以新建高爐第5條實施鐵口灌漿。

2.3 正常生產高爐處理措施

當鐵口噴濺導致鐵口通道變大時，采取部分強度高炮泥進行封堵，逐步置換原鐵口通道永久層，制作泥套，保證打泥密實不跑泥，定修時輔以新建高爐第5條實施鐵口灌漿。灌漿孔位置見圖3。

灌漿孔位置要便于開孔及灌漿操作。以鐵口為中心2 m半徑范圍內在二、三、四層冷卻壁位置處上開孔，開孔數(shù)量為10個以上。同時在鐵口框周圍爐殼上開孔5個。前兩項正常生產開，安裝絲頭閥門，排煤氣，第三項休風開；開孔不必開在冷卻壁縫，但爐殼及冷卻壁之間料需清理干凈。

圖3 灌漿孔位

3 結語

防止鐵口區(qū)域煤氣泄漏的關鍵是高爐砌筑質量，通過砌筑時灰漿飽滿、搗料密實、磚縫達標減少砌體之間的縫隙，確保砌筑質量。對后期鐵口導出管的處理要達到“搗料密實”，同時烘爐過程中要控制風量，減少大風量操作，減少對鐵口通道砌體的影響。

通過以上措施的實施，解決了鐵口區(qū)域煤氣泄漏隱患，確保了高爐爐況穩(wěn)定順行，保證了高爐的安全生產。