CN106381158B - 一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置及方法，压实装置包括下压装置和驱动装置；所述下压装置包括配重装置器置于压杆上部，压杆穿过竖直的伸缩套筒在底部与两块压板铰接，角度连杆一端与压杆套筒外表面铰接，另一端与压板铰接；所述驱动装置固定在装煤车上，驱动装置为两套，分别驱动压杆套筒和配重装置器，其中一套驱动装置至少两根钢绳一端固定于辊轴上，另一端固定在配重装置器上；另一套驱动装置至少两根钢绳一端固定于辊轴上，另一端固定在伸缩套筒上。本发明通过配重装置器的重力作用实现对入炉煤的压实操作，从而达到增加入炉煤堆密度，提高装煤量，提高焦炭产量和质量目的。

Description

一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置及方法

技术领域

本发明属于冶金焦化生产技术领域，涉及到一种顶装焦炉的炼焦工艺技术及设备，特别是涉及到一种增加焦炉装煤量、提高装煤堆密度，从而提高焦炭产量和质量的装置及方法。

背景技术

我国炼焦采用的是室式炼焦工艺。现行的炼焦技术无不以提高焦炭产量、质量或扩大炼焦用煤来源以降低生产成本、保护有限炼焦煤资源为出发点。为达到上述目的，主要采用增加入炉煤的堆密度、配入添加剂和应用干熄焦等工艺来实现。增加煤料堆密度的措施包括提高炭化室高度、煤调湿技术、捣固技术及配型煤技术等。

现代焦炉可按装煤方式、加热煤气和空气供入方式、燃烧室火道形式、实现高向加热均匀方式以及气流调节方式等不同进行分类。每一种焦炉形式均由以上分类的合理组合构成。按装煤方式焦炉有顶装(散装)焦炉和侧装(捣固)焦炉之分。

在实际的炼焦生产过程中，顶装焦炉由于受自身炉体结构特点存在如下问题：1、由于入炉煤上下堆密度差异较大所导致炭化室上、下部焦炭质量差异大以及上部冶金焦产量较低；2、随着炉龄的增长，在满负荷生产的情况下再提高焦炭产量的难度较大；3、随着高炉向着大型化的方向发展，对焦炭的质量提出了更高的要求，在配煤结构不发生变化时，提高焦炭质量的难度较大。

因此，如何利用现有顶装焦炉提高焦炭产量和质量一直是焦化生产所面临的难题。

通过查新，检索到一些相关技术，如：

“一种顶装煤焦炉炼捣固焦的方法及捣固设备(CN100580056C)”技术中提供了一种顶装焦炉炼捣固焦的方法及捣固设备技术方案，利用平煤杆可伸缩到炭化室的功能，在顶装煤焦炉的炭化室内捣固炼焦。

该技术存在如下缺点：①平煤杆送入压头、压杆与装煤口对位进入、压头与压杆链接、连续压实动作的进行、压头与压杆分离、平煤杆运出压头，这些操作需要大量操作时间，实际炼焦生产中难以满足；②焦炉生产的装煤是连续的，条形压头长时间处于高温环境，且焦炉炭化室长16m左右，压头亦为长16m左右，因此压头极易发生变形，压头使用寿命将会受到严重影响。同时，压头变形将直接影响压头与压杆的连接，影响操作时间，使得该技术很难应用于现场生产实际。

“一种顶装焦炉平煤滚压装置(CN202610176U)”该技术提供了一种顶装焦炉平煤滚压装置，是通过对平煤杆的改造，使平煤杆在往复运动平煤过程中，实现对表层煤的致密度提高，增加装煤量和提高焦炭质量。该技术能有效增加装煤量、装煤密度，从而提高焦炭整体质量。该实际上该技术是对平煤杆作用的扩展，受平煤杆由小炉门进入炭化室的高度限制及平煤杆工作时间限制，及装煤过程中煤层表面的凹凸不平，其作用效果相对整个炭化室的装煤量很难显现出来。

“一种推焦车的压煤平煤装置(CN202849318U)”技术中提供了一种推焦车的压煤平煤装置，具有平通、平整、平均匀功能，而且能将装煤压实，多装煤，且结构简单，易更换，使用周期长。该技术同样受受平煤杆由小炉门进入炭化室的高度限制及平煤杆工作时间限制，及装煤过程中煤层表面的凹凸不平，压实效果小难以达到预期的多装煤目的。

“焦炉平煤装置(CN204569810U)”该技术提供了一种焦炉平煤装置，利用重力和滚动原理，将煤料层层压紧、压平。但该技术中滚轮压实是由平煤杆进出小炉门送入和带出得以实现，虽然滚轮可以自由下降利用自身自重对入炉煤进行滚动实现，但受限于平煤杆的承压能力和运行时间，滚轮重量较小和作用时间较短，无法实现预期目标。

“一种提高顶装焦炉装煤堆密度的方法及装置(CN105713623A)”该技术提供了一种提高顶装焦炉装煤堆密度的方法及装置，在顶装焦炉装煤过程中，通过设置在装煤车上的可伸缩振动紧致密实装置，将装入焦炉炭化室中的煤料振动紧致密实，提高入炉煤的堆密度，增加单孔焦炉的装煤量和焦炭产量，提高焦炭质量。但该技术提到的可伸缩振动紧致密实装置进入焦炉炭化室振动，基于焦炉炭化室与燃烧室具体的砖砌结构，振动密实作用易损伤炭化室炉墙降低焦炉使用寿命，易造成炭化室荒煤气串漏到燃烧室，而炭化室荒煤气未经处理，会造成经燃烧室最终通过烟囱排放而不达标，从而造成环境污染，若振动密实作用减弱又无法达到增加单孔焦炉的装煤量和焦炭产量，提高焦炭质量作用。

“一种具有振动压实功能的平煤杆(CN105885878A)”该技术提供了一种具有振动压实功能的平煤杆，在平煤杆上设置振动压实装置，利用气动振动器使压实板产生振动，利用四连杆机构实现压实板的上下平拍动作，实现将顶装焦炉顶部煤饼压实的目的。但该技术所用振动压实功能平煤杆由于受平煤杆只能由焦炉上部小炉门进出限制，只能作用在单一高度煤层上，同时入炉煤是经装煤孔靠自重下落堆集，会出现凹陷和凸起，这些都会使该技术提供装置的预期作用作用效果。另外振动作用有可能会损伤砖砌炉墙结构，降低焦炉使用寿命，易造成炭化室荒煤气串漏到燃烧室，最终使烟气排放不达标，造成环境污染。

以上这些技术方法虽然以提高入炉煤堆密度，增加装煤量提高焦炭产量为出发点，但大多依赖装煤杆的作用，作用效果有限且对设备要求较高，又或者存在劣化焦炉寿命造成环境污染的可能性等问题。综上所述，针对现有顶装焦炉的实际特性和生产需求，开发出实用、低成本、高效的提高顶装焦炉焦炭产量和质量的工艺方法和装置具有重要的现实意义和使用价值。

发明内容

针对现有顶装焦炉的工艺结构特点和生产实际需求，本发明提出了一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的装置及方法，本发明旨在通过外加压力对煤进行压实操作，增加入炉煤堆密度，提高装煤量，从而提高焦炭产量和质量，在现有焦炉炉体容积固定的情况下，最大限度的挖掘顶装焦炉生产能力，满足高炉冶炼对焦炭质量和产量的需求。

本发明通过如下技术方案实现：一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，包括下压装置和驱动装置；所述下压装置包括配重装置器、压杆、伸缩套筒、压板、角度连杆，配重装置器置于压杆上部，压杆穿过竖直的伸缩套筒在底部与两块压板铰接，角度连杆一端与伸缩套筒外表面铰接，另一端与压板铰接；所述驱动装置固定在装煤车上，驱动装置为两套，分别驱动伸缩套筒和配重装置器，其中一套驱动装置包括电机、辊轴，电机驱动辊轴，至少两根钢绳一端固定于辊轴上，另一端固定在配重装置器上；另一套驱动装置包括电机、辊轴，电机驱动辊轴，至少两根钢绳一端固定于辊轴上，另一端固定在伸缩套筒上。

所述压板的上表面设有限位器，位于伸缩套筒与角度连杆之间。

所述伸缩套筒外表面设有一个限位环，限位环固定在装煤车上。

所述压板的调整角度为180°以内，所述配重装置器配重范围在4～10t。

所述压板单板板长300mm～1500mm，板宽200mm～480mm，板厚5mm～15mm。

所述压杆、伸缩套筒、限位器、角度连杆、压板均为耐高温高强度钢材质。

一种利用上述装置进行煤压实的方法，具体步骤如下：

步骤一：将压实装置与装煤口对位，启动两套驱动装置的电机正向转动，压杆、伸缩套筒在电机及钢绳带动下同步下降，通过装煤口进入炭化室；角度连杆完全进入装煤口以后，驱动伸缩套筒的电机暂停，驱动配重装置器的电机控制压杆继续下降，靠重力及角度连杆共同作用，压板打开，压板张开到目标角度后，再次启动驱动伸缩套筒的电机正向转动，保证伸缩套筒与压杆同步下降，与入炉煤表面接触并将煤压实；

步骤二：待压板下压到极限位置后，两套驱动装置的电机同步反向转动，压板离开煤表面，在角度连杆到达装煤口之前，驱动伸缩套筒的电机暂停，驱动配重装置器的电机控制压板继续上升，靠电机拉力和角度连杆的共同作用使压板闭合，再次启动驱动伸缩套筒的电机反向转动，保证伸缩套筒与压板同步上升离开装煤口。

所述压板可深入炭化室内的煤压实高度范围为2.5～5.5m，压板与入炉煤表面接触的压实时间15～45s；压杆是否完成压实动作，可以通过人工观察钢绳的松紧程度或通过控制室内电机控制器中安装的拉力监测模块，显示钢绳拉力的电信号是否迅速变小来实现。

进一步，所述步骤一中通过限位环实现压实装置与装煤口对位。

针对现有顶装焦炉在提高焦炭产量和质量方面存在的瓶颈问题，本发明安全环保实用、低成本高效的通过外加压力对入炉煤进行压实操作，增加入炉煤的堆密度，有利于炭化室内煤料的堆密度分布均匀性，有利于提高装煤量，达到提高顶装焦炉焦炭产量和焦炭质量的目的，最大限度的挖掘顶装焦炉生产能力，满足高炉冶炼对焦炭质量和产量的需求。此外本发明还有利于在保证焦炭质量不降低条件下，增加低等级煤级炼焦煤的配入量，扩大入炉煤来源，保护有限的优质炼焦煤资源，降低配煤炼焦生产成本。

附图说明

图1为本发明顶装焦炉煤压实装置整体示意图；

图2-1为本发明煤压实装置压板闭合时状态示意图；

图2-2为本发明煤压实装置压板打开时状态示意图；

图3为本发明图2-2的A-A剖视后的放大图；

图4为本发明压杆与压板连接局部结构示意图。

其中：第一套驱动装置的电机1-1、辊轴2-1、钢绳3-1，第二套驱动装置的电机1-2、辊轴2-2、钢绳3-2，配重装置器4，压杆5，伸缩套筒6，限位器7，角度连杆8，压板9，限位环10，装煤车11，装煤口12，小炉门13，平煤杆14，推焦车15，入炉煤16，炭化室17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1～4所示，一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，包括下压装置和驱动装置；所述下压装置包括配重装置器4、压杆5、伸缩套筒6、压板9、角度连杆8，配重装置器4置于压杆5上部。压杆5穿过竖直的伸缩套筒6在底部与两块压板9铰接(参见图2、图4)，角度连杆8一端与伸缩套筒6外表面铰接，另一端与压板9铰接(参见图3)；所述驱动装置固定在装煤车11上，驱动装置为两套，分别驱动伸缩套筒6和配重装置器4，其中第一套驱动装置包括电机1-1、辊轴2-1，电机1-1驱动辊轴2-1，至少两根钢绳3-1一端固定于辊轴2-1上，另一端固定在配重装置器4上；第二套驱动装置包括电机1-2、辊轴2-2，电机1-2驱动辊轴2-2，至少两根钢绳3-2一端固定于辊轴2-2上，另一端固定在伸缩套筒6上(参见图2-1、图2-2)。

所述压板9的上表面设有限位器7，限位器7位于伸缩套筒6与角度连杆8之间。

所述伸缩套筒6外表面设有一个限位环10，限位环10连接在装煤车11上，限位环10可保证实现压实装置和装煤口12的对位。

所述压板9的调整角度为180°以内，所述配重装置器4配重范围在4～10t。

所述压板单板板长300mm～1500mm，板宽200mm～480mm，板厚5mm～15mm。

所述压杆5、伸缩套筒6、限位器7、角度连杆8、压板9均为耐高温高强度钢材质。

一种利用上述装置进行煤压实的方法，具体步骤如下：

步骤一：如图2-1所示，将压实装置与装煤口12对位(通过限位环10实现)，启动两套驱动装置的电机正向转动，压杆5、伸缩套筒6、压板9在电机及钢绳带动下同步下降，通过装煤口12进入炭化室18；角度连杆8完全进入装煤口12以后，驱动伸缩套筒6的电机1-2暂停，驱动配重装置器的电机1-1控制压杆继续下降，如图2-2所示，靠重力及角度连杆8共同作用，压板9打开，压板张开到目标角度后，再次启动驱动伸缩套筒的电机1-2正向转动，保证伸缩套筒6与压杆5同步下降，与入炉煤17表面接触并将煤压实；

步骤二：待压板下压到极限位置后，两套驱动装置的电机同步反向转动，压板离开煤表面，在角度连杆到达装煤口12之前，驱动套筒的电机1-2暂停，驱动配重装置器的电机1-1控制压板9继续上升，靠电机1-1拉力和角度连杆8的共同作用使压板闭合(恢复到图2-1所示状态)，再次启动驱动伸缩套筒6的电机1-2反向转动，保证伸缩套筒6与压板9同步上升离开装煤口12。

所述压板9可深入炭化室18内的煤压实高度为2.5～5.5m，压板11与入炉煤17表面接触的压实时间15～45s；压杆5是否完成压实动作，可以通过人工观察钢绳3-1的松紧程度或通过控制室内电机控制器中安装的拉力监测模块，显示钢绳3-1拉力的电信号是否迅速变小来实现。

所述压实装置进行压实操作后完成后，装煤车11可通过装煤口12向炭化室17补装入炉煤16，推焦车15上的平煤杆14通过小炉门13进入炭化室17进行辅助平煤操作。

下面以具体使用效果，对本发明进行进一步说明。

实施例1

针对7m顶装焦炉，单炭化室装煤量40.5t，装煤平均堆密度0.760t/m3，应用配置煤压实装置，在正常配合煤入炉过程中，配重6t，压实高度5.5m，作用时间25s，压板尺寸板长900m，板宽300mm，张开角度150°，可使装煤量达到42.85t，堆密度达到0.804t/m3，堆密度提高6.10％，装煤量提高5.80％。

实施例2

针对7m顶装焦炉，单炭化室装煤量40.5t，装煤平均堆密度0.760t/m3，应用配置煤压实装置，在正常配合煤入炉过程中，配重4t，压实高度5.0m，作用时间20s，压板尺寸板长1200m，板宽300mm，张开角度150°，可使装煤量达到43t，堆密度达到0.797t/m3，堆密度提高4.89％，装煤量提高4.89％。

实施例3

针对6m顶装焦炉，单炭化室装煤量28t，装煤平均堆密度0.755t/m3，应用配置煤压实装置，在正常配合煤入炉过程中，配重5t，压实高度4.8m，作用时间25s，压板尺寸板长可达1000m，板宽300mm，角度150°，可使装煤量达到29.5t，堆密度达到0.798t/m3，堆密度提高5.36％，装煤量提高5.70％。

Claims (10)

1.一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于包括下压装置和驱动装置；所述下压装置包括配重装置器(4)、压杆(5)、伸缩套筒(6)、压板(9)、角度连杆(8)，配重装置器(4)置于压杆(5)上部，压杆(5)穿过竖直的伸缩套筒(6)在底部与两块压板(9)铰接，角度连杆(8)一端与伸缩套筒(6)外表面铰接，另一端与压板(9)铰接；所述驱动装置固定在装煤车上，驱动装置为两套，分别驱动伸缩套筒(6)和配重装置器(4)，其中一套驱动装置包括电机(1-1)、辊轴(2-1)，电机(1-1)驱动辊轴(2-1)，至少两根钢绳(3-1)一端固定于辊轴(2-1)上，另一端固定在配重装置器(4)上；另一套驱动装置包括电机(1-2)、辊轴(2-2)，电机(1-2)驱动辊轴(2-2)，至少两根钢绳(3-2)一端固定于辊轴(2-2)上，另一端固定在伸缩套筒(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于所述压板(9)的上表面设有限位器(7)，位于伸缩套筒(6)与角度连杆(8)之间。

3.根据权利要求1所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于所述伸缩套筒(6)外表面设有一个限位环(10)，限位环(10)固定在装煤车上。

4.根据权利要求1所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于所述压板(9)的调整角度为180°以内，所述配重装置器(4)配重范围在4～10t。

5.根据权利要求1所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于压板(9)单板板长300mm～1500mm，板宽200mm～480mm，板厚5mm～15mm。

6.根据权利要求1所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置，其特征在于所述压杆(5)、伸缩套筒(6)、限位器(7)、角度连杆(8)、压板(9)均为耐高温高强度钢材质。

7.一种利用权利要求1～6任意一项所述的提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置进行压实的方法，具体步骤如下：

步骤一：将压实装置与装煤口(12)对位，启动两套驱动装置的电机正向转动，压杆(5)、伸缩套筒(6)在电机及钢绳带动下同步下降，通过装煤口(12)进入炭化室(18)；角度连杆(8)完全进入装煤口(12)以后，驱动伸缩套筒(6)的电机(1-2)暂停，驱动配重装置器的电机(1-1)控制压杆继续下降，靠重力及角度连杆(8)共同作用，压板(9)打开，压板张开到目标角度后，再次启动驱动套筒的电机(1-2)正向转动，保证伸缩套筒(6)与压杆(5)同步下降，与入炉煤(17)表面接触并将煤压实；

步骤二：待压板下压到极限位置后，两套驱动装置的电机同步反向转动，压板离开煤表面，在角度连杆(8)到达装煤口之前，驱动伸缩套筒(6)的电机(1-2)暂停，驱动配重装置器的电机(1-1)控制压板(9)继续上升，靠电机(1-1)拉力和角度连杆(8)的共同作用使压板闭合，再次启动驱动伸缩套筒(6)的电机(1-2)反向转动，保证伸缩套筒(6)与压板(9)同步上升离开装煤口(12)。

8.根据权利要求7所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置进行压实的方法，其特征在于：压板(9)可深入炭化室(18)内的煤压实高度范围为2.5～5.5m，压板(9)与入炉煤(17)表面接触的压实时间15～45s。

9.根据权利要求7所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置进行压实的方法，其特征在于：压杆(5)是否完成压实动作，可以通过人工观察钢绳(3-1)的松紧程度或通过控制室内电机控制器中安装的拉力监测模块，显示钢绳(3-1)拉力的电信号是否迅速变小来实现。

10.根据权利要求7所述的一种提高顶装焦炉入炉煤堆密度的压实装置进行压实的方法，其特征在于：步骤一中通过限位环(10)实现压实装置与装煤口(12)对位。