CN106381157A - 一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置及方法，通过煤压实装置在煤表面压实和钻孔施压，有效增大焦炉装煤堆密度，提高单位工况下焦炭产量，改善焦炭质量，进而达到焦炉炼焦降本增效的目的。
Description
技术领域
本发明属于冶金焦化生产技术领域，涉及一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置及方法。
背景技术
现代焦炉生产中，焦炉内装煤量是影响焦炭产量和质量的重要因素。研究发现提高焦炉装煤堆密度可以明显改善焦炭的冷态强度及热态强度，同时降低生产单位焦炭量的能耗和成本，尤其是在钢铁形势比较严峻时期，具有重大降本增效的作用。为了增大焦炉装炉堆密度，传统焦炉主要通过装煤车旋转布料装煤、降低煤料细度、平煤、捣固等操作，如“一种顶装煤焦炉捣固的捣固设备”(CN 2721643Y)改善布料的均匀性及稳定性，提高焦炉装煤堆密度；也有专门用于煤压实的压浮煤机构如“捣固焦炉侧装煤车的压浮煤机构”(CN201020192632.X)对浮煤进行刮平、压实处理；还有装置通过平煤杆在平煤过程中提高装煤平整，增大焦炉堆密度，进而改善焦炭质量，如“一种推焦车的压煤平煤装置”(CN202849318U)所述；还有通过振动方式提高焦炉装煤堆密度，如“一种提高顶装焦炉装煤堆密度的方法及装置”(CN105713623A)和“一种具有振动压实功能的平煤杆”(CN105885878A)。在实际炼焦生产中，为了提高效率，这些压实技术主要集中在对煤表面的处理，由于炉墙的摩擦力及炉料被挤压后产生的应力，垂直方向压实过程中的压力不足以传导至焦炉装煤的中下部分，更不会发生焦炉内煤横向水平方向上的压力膨胀，发现压实后焦炉堆密度较大部分主要集中在装煤的上表面，另外具有一定湿度细颗粒煤粉紧靠单纯的震动、拍打并不容易实现煤料的压实作用，这些都会造成焦炭质量不均匀，并且这些压浮机构在压实过程中较费时间，降低了单位工况下的生产率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高焦炉装煤堆密度的装置及方法，对顶装焦炉实施压实作业，尤其是增大挤压过程中焦炉内煤的横向膨胀压力，增大焦炉装煤量，提高装煤堆密度，进而提高焦炭质量，增大单位工况下的焦炭产量。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置，包括固定在装煤车上的牵引电机，与牵引电机连接的电机转动轴，牵引电机下方的支撑架，至少2根牵引绳一端盘绕在电机转动轴上，支撑架可在牵引电机、电机转动轴、牵引绳的牵引下在垂直方向移动；支撑架内部中心设有液压轴、2个支撑杆顶端通过双向套轴与液压轴铰接；2个支撑杆的底端均与压实板顶端连接；支撑架底端设有滚轴、滚轴与压实板顶端铰接；在支撑架底端设有限位块，两块压实板可分别以两个滚轴为弧心旋转，并通过限位块保证旋转角度在0～90°；液压轴能够产生向下的压力，当液压轴向下施压时，通过双向套轴、支撑杆进一步作用于两块压实板，进而两块压实板的角度张开，张角最大可达180°；牵引电机和牵引绳控制压实板上下移动，压实板上设有多个螺旋式旋转压力装置，两块压实板上的螺旋式旋转压力装置错位分布；所述的螺旋式旋转压力装置包括螺旋式旋转压力器、旋转压力器导向轴和电动旋转装置，旋转压力器导向轴与螺旋式旋转压力器固定连接并位于其中心，电动旋转装置带动旋转压力器导向轴同步转动，进而带动螺旋式旋转压力器转动。
所述的螺旋式旋转压力装置相对应的压实板处设有凹槽，在旋转压力器导向轴带动下可以旋转至压实板的凹槽内。
所述的支撑架顶部设有圆环，通过圆环与牵引绳连接。
所述的螺旋式旋转压力器分别在每块压实板上等距间隔排列，旋转压力器顶端为尖状钻头，旋转直径由尖状顶端至另一端逐渐变大。
所述的支撑架宽度小于装煤口宽度，支撑架长度需超过炉顶砌砖厚。
所述的压实板宽度小于装煤口内径。
所述的螺旋式旋转压力器，压实板、滚轴、支撑杆、双向套轴、支撑架、限位块均为耐高温、高强度钢结构。
一种提高焦炉装煤堆密度的压实方法，将压实装置安装在装煤车上，将压实装置对准焦炉装煤口，开启装煤车上牵引电机，正向带动转动轴旋转，牵引绳在转动轴与支撑架之间距离逐渐变长，压实装置在自身重力作用下竖直通过装煤口进入焦炉；进一步，通过液压轴产生向下压力，作用于双向套轴，下压两块支撑杆，支撑杆支撑两块压实板分别以各自滚轴为弧心打开90°，最终两块压实板呈180°展开；
两块压实板展开后，通过牵引电机正向旋转，牵引绳牵拉压实装置继续竖直向下移动，直至压实板上的旋转压力器与煤表面接触，开启位于压实板上电动旋转装置，电动旋转装置带动旋转压力器导向轴正向转动，进而压力器导向轴带动旋转压力器分别向煤内进行螺旋挤压，通过牵引电机控制压实板下降的速度与旋转压力器向下旋转的垂直速度保持一致；通过螺旋式旋转压力装置，在焦炉煤表面提供2MP～10MP的向下旋转压力，旋转深度在200～500mm范围内，旋转下压时间在2s～5s范围内，旋转下压过程中焦炉内煤横向也受到膨胀挤压力；
当螺旋式旋转压力器钻入最深极限位置时，电动旋转装置反向旋转，旋转压力器导向轴带动旋转压力器向上运动直至旋转压力器旋转至压实板凹槽内；开启牵引电机反向带动转动轴旋转，牵引绳逐渐盘绕在电机转动轴上，牵引绳牵拉压实装置向上运动，从压实装置全部进入焦炉至压实结束旋转压力器反向螺旋从煤中退出这一过程中，液压轴始终向下施压；当旋转压力器反向螺旋全部从煤中退出并且压实板上升到所需打开的高度处，取消液压轴的向下压力，两块压实板重新合实，牵引电机继续反向带动转动轴旋转，牵引绳盘绕在电机转动轴上，进一步压实板及旋转压力器在牵引绳的牵引下顺利退出装煤口。
通过煤压实装置在煤表面压实和钻孔施压，有效增大焦炉装煤堆密度，最终装煤堆密度提高5.0％～10.0％，提高单位工况下焦炭产量，改善焦炭质量，进而达到焦炉炼焦降本增效的目的。
说明书附图
图1为压实装置进入焦炉前侧面示意图；
图2为压实装置进入焦炉后压实过程中侧面示意图；
图3为压实装置压实过程中俯视示意图；
图4为压实装置中牵引绳与支撑架的连接方式示意图；
螺旋式旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2；压实板3；滚轴4；支撑杆5；牵引绳6；电机转动轴7；牵引电机8；液压轴9；双向套轴10；支撑架11；限位块12；电动旋转装置13；旋转压力器导向轴14。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步进行说明：
一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置包括：螺旋式旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2；压实板3；滚轴4；支撑杆5；牵引绳6；电机转动轴7；牵引电机8；液压轴9；双向套轴10；支撑架11；限位块12；电动旋转装置13；旋转压力器导向轴14。
支撑架11顶部焊有连接用圆环，圆环与牵引绳6进行连接(如图4所示)，牵引绳6的另一端与牵引电机8的转动轴7连接，支撑架11可以在牵引电机8、电机转动轴7、牵引绳6的牵引下在垂直方向上移动；
在支撑架11底端设有限位块12；
支撑架11内部设有液压轴9、双向套轴10、支撑杆5；
支撑架11宽度小于装煤口宽度，支撑架11长度需超过炉顶砌砖厚，为确保两块压实板3能够进入焦炉，并在焦炉内煤表面上端顺利打开，支撑架11长度定为1.2m；
支撑架11内部的液压轴9通过双向套轴10分别作用于两块压实板3。
在装煤车上固定有牵引电机8，牵引电机8通过电机转动轴7、牵引绳6与压实装置连接，连接部位为支撑架11的顶端；通过装煤车上的牵引电机8和牵引绳6控制压实板3上下移动，进而控制压实装置的进出装煤口；
牵引电机8可正向或反向旋转，牵引绳6共有两根，两根牵引绳作用力相同，电机转动轴7与牵引电机8同步旋转，牵引绳6一部分盘绕在电机转动轴7上，一部分连接于转动轴7与支撑架11之间；
开启牵引电机8，正向带动转动轴7旋转，压实装置在重力作用下，牵引绳6在转动轴7与支撑架11之间距离逐渐变长，压实装置向下进入焦炉装煤口；
开启牵引电机8，反向带动转动轴7旋转，牵引绳6逐渐盘绕在电机转动轴7上，进一步电机转动轴7与支撑架11之间的牵引绳6逐渐缩短，进而实现压实装置被牵拉出装煤口。
压实板3共有两块，分别与支撑架11连接；每块压实板长度为1m，为了确保压实板能从装煤口顺利进入，宽度小于装煤口内径，进一步限制压实板宽度在300mm，厚度在50mm；
两块压实板3上分布有螺旋式旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2、电动旋转装置13、旋转压力器导向轴14；
两块压实板3可以分别以两个滚轴4为弧心旋转，旋转角度在0～90°。
旋转压力器1-1、1-2和旋转压力器2-1、2-2分别在每块压实板上等距间隔排列(如图3所示)，旋转压力器顶端为尖状钻头，旋转直径由尖状顶端至另一端逐渐变大，最大处旋转半径为280mm；
旋转压力器导向轴14位于旋转压力器中心，电动旋转装置13带动旋转压力器导向轴14同步转动，通过控制电动旋转装置13的旋转方向进一步控制旋转压力器的旋转方向；
电动旋转装置13主要部分为电机，中间旋转压力器导向轴14可以穿过电机中心，进行不同方向的旋转；
电动旋转装置13顺时针旋转，旋转压力器导向轴14带动旋转压力器向下运动(如图2所示)，电动旋转装置13逆时针旋转，旋转压力器导向轴14带动旋转压力器向上运动；
旋转压力器1-1、1-2、2-1、2-2相对应的压实板3有凹槽，在旋转压力器导向轴14带动下可以旋转至压实板3的凹槽内，凹槽主要是为确保两块压实板3合实时旋转压力器较大的纵向长度，进而增大旋转压力器在炉内煤中的旋转深度；
当两块压实板3合实，即张角为0度时，螺旋式旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2和旋转压力器导向轴14错位分布在两块压实板中间部位(如图1所示)；
液压轴9与双向套轴10连接，位于整个装置的中心部位，液压轴9能够产生向下的压力，当液压轴9向下施压时，通过双向套轴10、支撑杆5进一步作用于两块压实板3，进而两块压实板3的角度张开，张角最大可达180°；
所述螺旋式旋转压力器1-1、1-2、2-1、2-2，压实板3、滚轴4、支撑杆5、双向套轴10、支撑架11、限位块12等结构件均为耐高温、高强度钢结构。
一种提高焦炉装煤堆密度的方法，具体操作特征在于将压实装置对准焦炉装煤口，开启装煤车上牵引电机8，正向带动转动轴7旋转，牵引绳6在转动轴7与支撑架11之间距离逐渐变长，压实装置在自身重力作用下竖直通过装煤口进入焦炉。进一步，通过液压轴9产生向下压力，作用于双向套轴10，下压两块支撑杆5，支撑杆5支撑两块压实板3分别以各自滚轴4为弧心打开90°，最终两块压实板3呈180°展开。两块压实板3展开后，通过牵引电机8正向旋转，牵引绳6牵拉压实装置继续竖直向下移动，直至压实板3上的旋转压力器1-1、1-2、2-1、2-2与煤表面接触，开启位于压实板3上电动旋转装置13，电动旋转装置13带动旋转压力器导向轴14顺时针转动，进而压力器导向轴14带动旋转压力器1-1、1-2、2-1、2-2分别向煤内螺旋挤压，通过牵引电机8控制压实板3下降的速度与旋转压力器向下旋转的垂直速度保持一致。当螺旋式旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2钻入最深极限位置时，电动旋转装置13逆时针旋转，旋转压力器导向轴14带动旋转压力器向上运动直至旋转压力器旋转至压实板凹槽内；开启牵引电机8反向带动转动轴7旋转，牵引绳6逐渐盘绕在电机转动轴7上，牵引绳6牵拉压实装置以一定速度向上运动(为了防止压实后的煤被带出，压实板3上的旋转压力器在电动旋转装置13的带动下反向螺旋从煤中退出)，从压实装置全部进入焦炉至压实结束旋转压力器反向螺旋从煤中退出这一过程中，液压轴9始终向下施压。当旋转压力器反向螺旋全部从煤中退出并且压实板3上升到所需打开的高度处，取消液压轴9的向下压力，两块压实板3重新合实，牵引电机8继续反向带动转动轴7旋转，牵引绳6盘绕在电机转动轴7上，进一步压实板3及旋转压力器1-1、1-2，2-1、2-2在牵引绳的牵引下顺利退出装煤口。
下面以具体使用效果，对本发明进行进一步说明。
实施例1
某6m顶装焦炉，通过压实装置对炉内煤料进行压实处理，在焦炉煤表面提供3MP的向下旋转压力，最终旋转深度达0.3m，旋转下压时间3s。该焦炉该次装煤较常规多装1.96t，通过装煤质量与焦炉装煤体积计算得出装煤堆密度与常规装煤相比提高7.07％。
实施例2
某6m顶装焦炉，通过压实装置对炉内煤料进行压实处理，在焦炉煤表面提供2MP的向下旋转压力，最终旋转深度达0.25m，旋转下压时间2.5s。该焦炉该次装煤较常规多装1.420t，通过装煤质量与焦炉装煤体积计算得出装煤堆密度与常规装煤相比提高5.07％。
实施例3
某6m顶装焦炉，通过压实装置对炉内煤料进行压实处理，在焦炉煤表面提供4MP的向下旋转压力，最终旋转深度达0.4m，旋转下压时间4s。该焦炉该次装煤较常规多装2.30t，通过装煤质量与焦炉装煤体积计算得出装煤堆密度与常规装煤相比提高8.21％。
实施例4
某6m顶装焦炉，通过压实装置对炉内煤料进行压实处理，在焦炉煤表面提供5MP的向下旋转压力，最终旋转深度达0.5m，旋转下压时间5s。该焦炉该次装煤较常规多装2.80t，通过装煤质量与焦炉装煤体积计算得出装煤堆密度与常规装煤相比提高10.0％。
Claims (8)
1.一种提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：包括固定在装煤车上的牵引电机(8)、与牵引电机(8)连接的电机转动轴(7)、牵引电机(8)下方的支撑架(11)；至少2根牵引绳(6)一端盘绕在电机转动轴(7)上，另一端连接于支撑架(11)顶部；支撑架(11)可在牵引电机(8)、电机转动轴(7)、牵引绳(6)的牵引下在垂直方向移动；支撑架(11)内部中心设有液压轴(9)、2个支撑杆(5)顶端通过双向套轴(10)与液压轴(9)铰接；2个支撑杆(5)的底端均与压实板(3)顶端连接；支撑架(11)底端设有滚轴(4)、滚轴(4)与压实板(3)顶端铰接；在支撑架(11)底端设有限位块(12)，两块压实板(3)可分别以两个滚轴(4)为弧心旋转，并通过限位块(12)保证旋转角度在0～90°；液压轴(9)能够产生向下的压力，当液压轴(9)向下施压时，通过双向套轴(10)、支撑杆(5)进一步作用于两块压实板(3)，进而两块压实板(3)的角度张开，张角最大可达180°；牵引电机(8)和牵引绳(6)控制压实板(3)上下移动，压实板(3)上设有多个螺旋式旋转压力装置，两块压实板(3)上的螺旋式旋转压力装置错位分布；所述的螺旋式旋转压力装置包括螺旋式旋转压力器、旋转压力器导向轴(14)和电动旋转装置(13)，旋转压力器导向轴(14)与螺旋式旋转压力器固定连接并位于其中心，电动旋转装置(13)带动旋转压力器导向轴(14)同步转动，进而带动螺旋式旋转压力器转动。
2.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的旋转压力装置相对应的压实板(3)处设有凹槽，在旋转压力器导向轴(14)带动下可以旋转至压实板(3)的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的螺旋式旋转压力器分别在每块压实板(3)上等距间隔排列，旋转压力器顶端为尖状钻头，旋转直径由尖状顶端至另一端逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的支撑架(11)顶部设有圆环，通过圆环与牵引绳(6)连接。
5.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的支撑架(11)宽度小于装煤口宽度，支撑架(11)长度需超过炉顶砌砖厚。
6.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的压实板(3)宽度小于装煤口内径。
7.根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置，其特征在于：所述的螺旋式旋转压力器，压实板(3)、滚轴(4)、支撑杆(5)、双向套轴(10)、支撑架(11)、限位块(12)均为耐高温、高强度钢结构。
8.一种根据权利要求1所述的提高焦炉装煤堆密度的压实装置的压实方法，其特征在于：将压实装置对准焦炉装煤口，开启装煤车上牵引电机(8)，正向带动转动轴(7)旋转，牵引绳(6)在转动轴(7)与支撑架(11)之间距离逐渐变长，压实装置在自身重力作用下竖直通过装煤口进入焦炉；进一步，通过液压轴(9)产生向下压力，作用于双向套轴(10)，下压两块支撑杆(5)，支撑杆(5)支撑两块压实板(3)分别以各自滚轴(4)为弧心打开90°，最终两块压实板(3)呈180°展开；
两块压实板(3)展开后，通过牵引电机(8)正向旋转，牵引绳(6)牵拉压实装置继续竖直向下移动，直至压实板(3)上的旋转压力器与煤表面接触，开启位于压实板(3)上电动旋转装置(13)，电动旋转装置(13)带动旋转压力器导向轴(14)正向转动，进而旋转压力器导向轴(14)带动旋转压力器分别向煤内进行螺旋挤压，通过牵引电机(8)控制压实板(3)下降速度与旋转压力器向下旋转的垂直速度保持一致；通过螺旋式旋转压力装置，在焦炉煤表面提供2MP～10MP的向下旋转压力，旋转深度在200mm～500mm范围内，旋转下压时间在2s～5s范围内，旋转下压过程中焦炉内煤横向也受到膨胀挤压力；
当螺旋式旋转压力器钻入最深极限位置时，电动旋转装置(13)反向旋转，旋转压力器导向轴(14)带动旋转压力器向上运动直至旋转压力器旋转至压实板凹槽内；开启牵引电机(8)反向带动转动轴(7)旋转，牵引绳(6)逐渐盘绕在电动机转动轴(7)上，牵引绳(6)牵拉压实装置向上运动，从压实装置全部进入焦炉至压实结束旋转压力器反向螺旋从煤中退出这一过程中，液压轴(9)始终向下施压；当旋转压力器反向螺旋全部从煤中退出并且压实板(3)上升到所需打开的高度处，取消液压轴(9)的向下压力，两块压实板(3)重新合实，牵引电机(8)继续反向带动转动轴(7)旋转，牵引绳(6)盘绕在电动机转动轴(7)上，进一步压实板(3)及旋转压力器在牵引绳(6)的牵引下顺利退出装煤口。
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