CN103352999B - 一种用于钢渣热焖的防爆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钢渣热焖的防爆装置。本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，包括防护罩（1）、若干连接杆（2）和法兰（3），其中，所述防护罩（1）通过连接杆（2）与法兰（3）相连；所述法兰（3）中间设有气体进出口（6），气体进出口（6）底部设有一活动舌片（5）通过活页（4）与气体进出口（6）的一侧边相连接；所述活动舌片（5）通过活页（4）在与法兰（3）呈0～40°角范围内逆防护罩方向自由活动；当活动舌片（5）与法兰（3）呈0°角时，活动舌片（5）与气体进出口（6）相配合且封盖气体进出口（6）。本发明保证了热焖池可以切实有效的执行钢渣粉化工艺，实现较高的渣铁分离率。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金渣循环综合利用技术安全领域，具体地，本发明涉及一种用于钢渣热焖的防爆装置。
背景技术
钢渣粉化处理、实现渣铁分离，是钢铁企业渣铁资源循环利用，有效降低炼钢成本的一重要环节，同时钢渣的不稳定性也是制约钢渣综合利用的关键问题。目前普遍采用钢渣热焖处理技术将熔融钢渣倾翻在热焖装置内，封盖，喷水。水遇热渣产生蒸汽，使钢渣发生化学反应，游离氧化钙体积膨胀并在温度变化应力作用下破裂粉化，使钢渣稳定。热焖池是带压力的密闭装置，为了保持一定的压力，同时当压力达到1.6Kg时及时卸压，目前主要是采取了以下两种方法：方法一，在池壁一侧上沿低0.8m处依次布设Φ200、Φ300、Φ200mm三个排汽管道，在各管道上分别装有压力控制表和电动闸阀，当蒸汽压力通过压力表达到一定的压力时，电控阀门自动打开将产生大量饱和蒸汽通过主管道排除（类似烟筒）；方法二，在焖盖四周安装4个自动防爆阀，一旦蒸汽压力超过1.6Kg，自动防爆阀内的防爆膜就会爆破泄压。以上两种方法主要从压力方面考虑，对目前用的热焖装置进行了改进，大大减少了喷爆概率，取得了良好的效果，但是没有完全消除喷爆现象。因为该方法最主要是从物理现象（压力）方面消缺了喷爆，但没有考虑因热焖分解过程中化学反应带来的危害。
发明内容
本发明针对目前现有的技术措施没有完全解决喷爆现象，对热焖机理进行深层次的研究，采取了一种钢渣热焖安全自动防爆装置解决了喷爆现象，并基于此提供了一种用于钢渣热焖的防爆方法。
本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，包括防护罩1、若干连接杆2和法兰3，其特征在于，所述防护罩1通过连接杆2与法兰3相连；
所述法兰3中间设有气体进出口6，气体进出口6底部设有一活动舌片5通过活页4与气体进出口6的一侧边相连接；所述活动舌片5通过活页4在与法兰3呈0～40°角范围内逆防护罩方向自由活动；当活动舌片5与法兰3呈0°角时，活动舌片5与气体进出口6相配合且封盖气体进出口6。
根据本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，所述活动舌片5为自身重量约0.526kg的耐高温、防腐蚀的不锈钢板材料。
根据本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，所述连接杆2在法兰3的螺栓孔眼7处与法兰3连接固定。
根据本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，所述连接杆2均匀设置于防护罩1与法兰3之间。
根据本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，所述防护罩1可以是能够完全遮住下方气体进出口6的任何形状，优选呈圆锥形，底面直径大于法兰3的直径。
本发明中，关于钢渣热焖机理分析如下:
由于转炉钢渣中含有一定量的碳元素，每当热渣入池过于集中，或者有大块入池使得钢渣中过剩的碳不能充分燃烧，高温钢渣打水后产生大量高浓度的蒸汽，导致热焖池内氧气减少，这些就为水煤气的产生创造了条件。因为水（H2O）的分子里有一个（O）氧原子和两个氢（H）原子，水一遇到火热的碳（C），氧原子（O）立刻被碳夺走了，结果生成CO和H2，CO和H2都是可燃气体，工业上把这样的混合气叫“水煤气”。
水煤气产生的反应式如下：
C+H2O高温=CO+H2 (主反应)
C+2H2O高温=CO2+H2 (主要副反应)
同样高温打水会产生水蒸气，水蒸气遇到600度以上高温铁，产生以下方程式：
3Fe+4H2O(水蒸汽）=Fe3O4+4H2
一氧化碳的爆炸条件为：第一，达到爆炸极限（含量在12.55%-74.25%）；第二，温度达到一氧化碳的着火点（2CO+O2=2CO2条件点燃着火点为650度（通常））；第三，有足够的氧气供给燃烧。
氢气的爆炸条件为：氢气加上氧气在爆炸极限范围内（含量在4%-75%）遇到明火之后在短时间之内产生大量的水蒸气，使得体积急剧膨胀，发生爆炸。
在热焖初期产生大量高温水蒸气，因为水蒸气密度大，产生的可燃性气体密度（CO密度为1.25g/L，H2密度0.0899g/L）都小于水蒸气的密度，浮在水蒸气的上方，能够顺利地随排蒸汽外排通道排出。随着热焖时间推移，池内温度降低，蒸汽量减少，这时可燃气CO的密度就逐渐大于水蒸气的密度，造成可燃气体沉降在水蒸气的下方，如果不能及时排出，就会聚集到池内某个空间，随着可燃气体量的增加，有可能达到爆炸极限范围，同时随着池内温度和压力降低，氧气的浓度逐渐加大，此时如热焖池内余留少量红渣或者邻近的热焖池进行翻盆作业遇到明火，极易发生爆炸。
本发明根据钢渣热焖喷爆机理，提供了一种钢渣热焖自动防爆装置，其满足以下要求：一是钢渣粉化初始阶段，热焖池内蒸汽达到大于0.3Kg压力时，该装置活动舌片自动顶起，封闭蒸汽外排通道，保持池内蒸汽压力稳定，确保钢渣微压粉化。二是热焖池内蒸汽压力较低（小于0.3Kg）时，其装置舌片自动开启，池体外部空气被吸入池内，将钢渣粉化过程中产生的可燃性气体经排气管道稀释置换排出池外，从根本上杜绝了可燃性气体积聚，遇明火爆燃的可能性；三是该装置采用法兰连接方式，中部拓孔的风箱舌式结构，舌片采用耐高温、防腐蚀的不锈钢板，以达到随蒸汽压力自动闭气效果。
本发明可以彻底杜绝钢渣热焖生产过程中无定时爆燃、爆喷事件的发生，从根本上消除了员工在工作中始终担忧安全的不稳定心理。同时，保证了热焖池可以切实有效的执行钢渣粉化工艺，实现较高的渣铁分离率。
附图说明
图1为本发明的用于钢渣热焖的防爆装置主视图。
图2为本发明的用于钢渣热焖的防爆装置底部示意图。
附图标识
1、防护罩 2、连接杆 3、法兰 4、活页
5、活动舌片 6、气体进出口 7、螺栓孔眼
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，包括防护罩1、若干连接杆2和法兰3，其中，所述防护罩1通过连接杆2与法兰3相连；所述法兰3中间设有气体进出口6，气体进出口6底部设有一活动舌片5通过活页4与气体进出口6的一侧边相连接；所述活动舌片5通过活页4在与法兰3呈0～40°角范围内逆防护罩方向自由活动；当活动舌片5与法兰3呈0°角时，活动舌片5与气体进出口6相配合且封盖气体进出口6。上述活动舌片5采用耐高温、防腐蚀的不锈钢板材料。所述连接杆2在法兰3的螺栓孔眼7处与法兰3连接固定，均匀设置于防护罩1与法兰3之间。所述防护罩1可以是能够完全遮住下方气体进出口6的任何形状，优选呈圆锥形，底面直径大于法兰3的直径。
使用本发明的用于钢渣热焖的防爆装置时，将防爆装置通过法兰3与热焖池蒸汽外排通道相连接。在钢渣粉化初始阶段，热焖池内蒸汽达到一定压力（大于0.3kg）时，将该装置的活动舌片5顶起，活动舌片5紧贴法兰3，与气体进出口6相配合且封盖气体进出口6，进而封闭热焖池的蒸汽外排通道，保持池内蒸汽压力稳定，确保钢渣微压粉化。随着热焖池内反应的进行，当热焖池内蒸汽压力较低时（小于0.3kg），活动舌片5自动落下，池体外部空气被吸入池内，将钢渣粉化过程中产生的可燃性气体经蒸汽外排通道稀释置换排出池外，从根本上杜绝了可燃性气体积聚，遇明火爆燃的可能性。
具体实施例：
本发明在莱芜钢铁集团泰东实业有限公司钢渣热焖池进行应用。所述用于钢渣热焖的防爆装置设计如下：防护罩1呈圆锥形，底面直径540mm，法兰3直径460mm，防护罩1与法兰3之间设计高度200mm，由三根连接杆2均匀分布连接。法兰3中气体进出口6设计呈正方形、边长135mm。气体进出口6底部设有厚度3mm、边长略大于气体进出口6的活动舌片5，其与气体进出口6相配合且可以封闭气体进出口6；热焖池内不工作时，活动舌片5与法兰3呈40°角静止。上述活动舌片5采用耐高温、防腐蚀的不锈钢板材料，自身重量约0.526kg。
为验证热焖池内气体成分，专门对正常生产中的热焖池进行了气体收集。气体采集时间：热焖时间7.5小时后，池内已无压力，采用针管收集，采集过程不可避免混入部分空气。
检测结果与空气对比如下表1：
表1热焖池中气体检测结果
| 气体成分 | 检测气体所占比例 | 空气中比例 | 易燃气体爆炸极限 |
| 二氧化碳 | 16.5% | 0.03% | |
| 氢气 | 2.1% | 极少 | 4%-74.2% |
| 氧气 | 18.1% | 20.95% | |
| 氮气 | 63.2% | 78.08% | |
| 一氧化碳 | 0.5% | 极少 | 12.5%-74% |
上表1说明在热焖后期氢气的浓度较高，极易满足气体爆炸极限。
使用上述设计的本发明的用于钢渣热焖的防爆装置，热焖池内蒸汽达到一定压力时，将该装置的活动舌片顶起，封闭蒸汽外排通道，保持池内蒸汽压力稳定。在后期池内压力降低时会自动打开，通过与外界空气的对流稀释，使热焖罐里的氢气达不到爆炸极限，防止热焖池的喷爆现象。
该装置自安装以来，生产已经稳定顺行至今，切实有效的执行钢渣粉化工艺，实现较高的渣铁分离率，已经彻底杜绝了钢渣热焖生产过程中无定时爆燃、爆喷事件的发生，从根本上消除了员工在工作中始终担忧安全的不稳定心理。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发命名技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种用于钢渣热焖的防爆装置，包括防护罩(1)、若干连接杆(2)和法兰(3)，其特征在于，所述防护罩(1)通过连接杆(2)与法兰(3)相连；
所述法兰(3)中间设有气体进出口(6)，气体进出口(6)底部设有一活动舌片(5)通过活页(4)与气体进出口(6)的一侧边相连接；所述活动舌片(5)通过活页(4)在与法兰(3)呈0～40°角范围内逆防护罩方向自由活动；当活动舌片(5)与法兰(3)呈0°角时，活动舌片(5)与气体进出口(6)相配合且封盖气体进出口(6)。
2.根据权利要求1所述的用于钢渣热焖的防爆装置，其特征在于，所述活动舌片(5)采用耐高温、防腐蚀的不锈钢板材料。
3.根据权利要求1或2所述的用于钢渣热焖的防爆装置，其特征在于，所述活动舌片(5)重量为0.526kg。
4.根据权利要求1所述的用于钢渣热焖的防爆装置，其特征在于，所述连接杆(2)在法兰(3)的螺栓孔眼(7)处与法兰(3)连接固定。
5.根据权利要求1或4所述的用于钢渣热焖的防爆装置，其特征在于，所述连接杆(2)均匀设置于防护罩(1)与法兰(3)之间。
6.根据权利要求1所述的用于钢渣热焖的防爆装置，其特征在于，所述防护罩(1)呈圆锥形，底面直径大于法兰(3)的直径。
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