CN106753450B - 一种顶装焦炉装煤压实杆及压实方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶装焦炉装煤压实杆及压实方法，压实杆包括固定架和支撑板，固定架上安装有一对齿轮，齿轮通过电机轴与电机连接，支撑板上设有两排竖直等间距排列的凸齿，凸齿之间的间距与齿轮的轮齿位置相互匹配，支撑板在齿轮和凸齿相互啮合作用下沿固定架做竖直方向移动；支撑板的下端设有一对通过转动轴连接的压实板，两块压实板的上端边缘分别呈相互匹配的凸起和凹陷，两块压实板下端内侧为凸弧状，下底端分别安装有压实滚轮，在支撑板下端两侧分别安装有限位块，并利用压实杆进行压实。本发明有效增大焦炉装煤堆密度，改善原料煤结焦过程中的黏结性能，改善焦炭质量，提高单位工序焦炭产量，降低炼焦生产成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金炼焦技术领域，特别涉及一种顶装焦炉装煤压实杆及压实方法。
背景技术
我国高炉用冶金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。
现代焦炉可根据装煤方式、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。根据装煤方式焦炉有顶装(散装)焦炉和侧装(捣固)焦炉之分。顶装焦炉在炼焦生产过程中，需要在装煤阶段对炭化室内入炉煤进行推平处理，俗称“平煤”操作，将装煤后留下的堆角推平，以达到增加焦炉装煤量，提高焦炭产量目的。
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：“一种顶装煤焦炉捣固焦的捣固设备(CN2721643Y)”该实用新型利用平煤杆将条形压头放入到焦炉内部，然后压实杆与条形压头连接后，平煤杆退出炭化室，压实杆对条形压头进行压实，进而将焦炉煤压实，然而专利中涉及到装煤和压实同步进行，煤料由条形压头上部进入炭化室内，条形压头势必会对煤料的下降产生阻挡，甚至下降的煤料会将条形压头与压实杆连接部位分离，使得条形压头落入焦炉炭化室内，另外，顶装焦炉平煤杆并不具有竖直方向上的移动功能，该实用新型也未说明对其进行相应的改装，当压实完成后，只能进行水平移动的平煤杆并不具有托住条形压头使得与压实杆分离功能，进而也就不能将条形压头通过平煤杆托出炭化室。
“一种提高顶装焦炉装煤堆密度的方法及装置(CN105713623A)”该专利是在顶装焦炉装煤时，将具有上下移动功能的振动头伸入至焦炉煤内，在装煤的同时进行振动头振动。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，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。该技术中将振动紧密实装置设在装煤车下煤位置，但并没有明确叙述装置与下煤装置如何连接，传统顶装焦炉装煤时，装煤车与装煤口对位后，装煤车上的横向螺旋送料装置在焦炉装煤口上部，因此该技术中所说的振动紧密实装置与横向螺旋送料装置存在阻碍作用，对于如何突破二者之间阻碍也未涉及，并且振动紧密实装置设在位于焦炉装煤下料口处，装煤、振实同时操作在一定程度上也阻碍了下料装置的下料；振动头随装煤高度的上升同步上升，也就是说振动头始终在焦炉装煤的煤内部，这对于现有顶装焦炉平煤杆横向平煤操作产生了很大阻碍，因此该装置并不具有生产中平煤操作的可实现性。另外，焦炉装入煤一般含水10％左右，单独通过一个可振动的细杆只能实现振动头附近很小范围内的密实，疏松的煤粉并不能将振动力传导至很大范围内，因此提高焦炉装煤堆密度效果并不明显。
“焦炉平煤装置(CN204569810U)”该技术提供了一种克服现有顶装焦炉平煤杆不足之处的焦炉平煤装置，利用重力和滚动原理，能将煤料层层压紧，压平。其中该技术中涉及的平煤压实装置对表层煤直接压实的部分为杠杆连接轮，对煤压实主要作用力来自于平煤杆前后移动过程中对杠杆连接轮的支撑力，当煤表面凸起较高时，支撑力较大，当煤表面出现凹陷时，杠杆连接轮悬在平煤杆和煤表面之间，支撑力明显减小、甚至不存在，也就是说连接于平煤杆上的杠杆连接轮对煤表面的支撑力作用并不均匀，而且对煤表面的最大压力不超过平煤杆行进过程中对杠杆连接轮的支撑力，整体作用效果有限。
“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，利用启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连接四连杆机构作用，竖直方向上有很大一部分力作用于平煤杆与四连杆的连接部位；当煤表面出现凹凸不平时，简单的振动拍打不能实现焦炉内煤的有效压实，并且连接在平煤杆上的四连杆机构振动器在一定程度上影响平煤杆的正常行走；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。
一种推焦车的压煤平煤装置(CN201220456409.0)该平煤装置固定安装在推焦车上，并不能做竖直方向上移动，因此平煤装置竖直方向作用力主要集中在推焦车上，虽然平煤具有一定效果，但是具有一定湿度细颗粒煤粉紧靠连接于推焦车上的平煤装置水平移动并不容易实现煤料的有效压实作用，尤其当遇到炭化内表面低于平煤装置有凹陷时，平煤装置悬挂于平煤杆与煤表面之间，对煤表面无压力作用。
因此，针对现有顶装焦炉平煤杆装置存在的不足以及顶装焦炉生产实际需求和发展趋势，有必要利用现有顶装焦炉炼焦生产装置开发出一种简便、高效、实用的煤压实装置，以及通过煤压实装置提高堆密度从而提高焦炭质量和产量的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有顶装焦炉由于自身工艺特点造成的在提高焦炭质量和焦炭产量方面存在的局限性，提供一种顶装焦炉装煤压实杆及压实方法，通过机械装置对顶装焦炉煤进行压实操作，提高单炭化室入炉煤的堆密度，增加装煤量，从而达到提高焦炭质量和焦炭产量的目的。
一种顶装焦炉装煤压实杆，包括固定架和支撑板，所述固定架上安装有一对齿轮，齿轮通过电机轴与电机连接，齿轮通过电机转动、电机轴传动实现与电机的同步转动；所述支撑板上设有两排竖直等间距排列的凸齿，凸齿之间的间距与齿轮的轮齿位置相互匹配，支撑板在齿轮和凸齿相互啮合作用下沿固定架做竖直方向移动；支撑板的下端设有一对通过转动轴连接的压实板，两块压实板可分别绕各自转动轴进行转动，两块压实板的上端边缘分别呈相互匹配的凸起和凹陷状，当两块压实板呈180°展开时，凸起和凹陷状的压实板正好相互拼接、咬合，两块压实板下端内侧为凸弧状，下底端分别安装有压实滚轮，当压实板受到外力作用时，两个压实滚轮可以进行滚动，当两块压实板呈180°展开时，压实滚轮随着压实板离开煤表面，即压实板压实时压实杆向下的压实力并不会通过压实滚轮作用在煤表面上；在支撑板下端两侧分别安装有限位块，限位块的支撑作用和两块压实板之间相互的咬合作用共同控制两块压实板最大张开角度。
进一步的，在固定架上安装有一对矫正滚轮，矫正滚轮位于支撑板的两侧并与支撑板非连接接触，确保支撑板沿竖直方向运动。
进一步的，所述支撑板加两侧限位块的横向总宽度不超过焦炉装煤口直径的2/3，两块压实板合实的横向宽度不大于支撑板的横向宽度。确保合实状态的两块压实板和支撑板顺利地进入装煤口。
进一步的，所述电机额定功率10～20KW，可正反双向转动，转速可调；齿轮轮盘直径200～1000mm，齿轮齿数量5～20齿，压实过程的转速为5～60r/min。
一种利用顶装焦炉装煤压实杆进行的压实方法，包括以下步骤：
步骤一：将压实杆与顶装焦炉装煤口定位，开始进行压实操作。开启电机，电机通过电机轴带动齿轮进行同步转动，两侧齿轮以同速转动啮合支撑板上的凸齿，进而实现支撑板以及与支撑板轴连接的压实板竖直向下移动。
步骤二：两块合实的压实板进入装煤口，压实滚轮与焦炉内煤表面接触，在支撑板下压力的作用下，两块压实板上的压实滚轮沿煤表面进行滚动，两块压实板逐渐展开，最终压实板上端边缘的凸起和凹陷相互拼接、咬合，在支撑板下压力、煤表面对压实板支撑力、两块压实板咬合力共同作用下，两块压实板展开至180°。
步骤三：减小电机转速，通过电机轴传动、齿轮与凸齿相互啮合作用，压实杆对焦炉内煤进行压实操作，在限位块的作用下，两块展开的压实板始终保持在180°；当压实杆向下压力达到压实杆最大承受下压力或者焦炉炉墙耐压力时，关闭电机，支撑板和压实板停止向下移动。
步骤四：开启电机反向转动，支撑板在齿轮与凸齿相互啮合作用下向上移动，两块压实板在自身重力作用下重新合实，并随支撑板一起撤出焦炉装煤口，压实操作完成。
压实操作可以在焦炉装煤结束时进行一次操作，也可以在焦炉装煤过程中分阶段进行多次操作。
与现有技术相比，本发明有效增大焦炉装煤堆密度，改善原料煤结焦过程中的黏结性能，改善焦炭质量，提高单位工序焦炭产量，降低炼焦生产成本，进而节约资源、不污染环境，促进焦化企业的可持续发展。
附图说明
图1为装煤压实杆示意图；
图2为电机控制齿轮示意图；
图3为两块压实板示意图。
图中：矫正滚轮1，凸齿2，齿轮3，限位块4，压实板5，压实滚轮6，转动轴7，电机轴8，支撑板9，固定架10，电机11。
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、2、3所示，本发明的顶装焦炉装煤压实杆包括：矫正滚轮1，凸齿2，齿轮3，限位块4，压实板5，压实滚轮6，转动轴7，电机轴8，支撑板9，固定架10，电机11。
所述矫正滚轮1、齿轮3固定安装在固定架10上，齿轮3通过电机轴8与电机11连接，齿轮3通过电机11转动、电机轴8传动实现与电机11的同步转动，齿轮轮盘直径200mm，齿轮齿数量为10齿。
电机11可正反双向转动，转速控制在5～60r/min。
所述凸齿2固定在支撑板9上，凸齿2竖直等间距排列，一对排列的凸齿2左右对称分布支撑板9上，凸齿2之间的间距与齿轮3的轮齿相互匹配；支撑板9上的凸齿2数量大于齿轮3上的轮齿数量。
矫正滚轮1与支撑板9非连接接触，矫正滚轮1可以通过与支撑板9摩擦转动，左右对称的矫正滚轮1使得支撑板9竖直方向运动。
限位块4固定在支撑板9下端两侧，限位块4控制两块压实板5最大张开角度不大于180°。
支撑板9通过转动的齿轮3与压实板5上的凸齿2相互啮合向下或者向上移动；支撑板9安装在固定架10上，支撑板9在齿轮3和凸齿2相互啮合作用力下可沿固定架10做竖直方向移动。
压实板5通过转动轴7与支撑板9的下端连接，两块压实板5可分别绕各自转动轴7进行转动，两块压实板5的上端边缘分别呈相互匹配的凸起和凹陷状，当两块压实板5呈180°展开时，凸起和凹陷状的压实板5正好相互拼接、咬合。
所述压实滚轮6分别安装在两块压实板5下底端，当受到外力作用时，两个压实滚轮6可以进行滚动。两块压实板5下端内侧为凸弧状，当两块压实板5呈180°展开时，压实滚轮6随着压实板5离开煤表面，即压实杆向下的压实力并不会通过压实滚轮6作用在煤表面上。
所述支撑板9加两侧限位块4的横向总宽度不超过焦炉装煤口直径的2/3，两块压实板5合实的横向宽度不大于支撑板的横向宽度。
一种利用顶装焦炉装煤压实杆进行的压实方法，包括以下步骤：
步骤一：将压实杆与顶装焦炉装煤口定位，固定架10固定在装煤车上，压实板5下端正对装煤口，开始进行压实操作。开启电机11，电机11以50r/min转速转动，电机11通过电机轴8带动齿轮3进行同步转动，两侧齿轮3以同速转动啮合支撑板9上的凸齿2，进而实现支撑板9以及与支撑板9轴连接的压实板5竖直向下移动。
步骤二：两块合实的压实板5进入装煤口，直至压实滚轮6与焦炉内煤表面接触。在支撑板9下压力的作用下，两个压实滚轮6沿煤表面进行滚动，两块压实板5逐渐展开，最终压实板5上端边缘的凸起和凹陷相互拼接、咬合，在支撑板9下压力、煤表面对压实板5支撑力、两块压实板5咬合力共同作用下，两块压实板展开至180°。这时分别与压实板5连接的压实滚轮6离开煤表面，即压实杆向下的压实力并不会通过压实滚轮6作用在煤表面上。
步骤三：减小电机11转速至5r/min，通过电机轴8传动、齿轮3与凸齿2相互啮合作用，压实杆对焦炉内煤进行压实操作，在限位块4的作用下，两块展开的压实板始终保持在180°。当压实杆向下压力达到压实杆最大承受下压力5MPa，关闭电机11，支撑板9和压实板5停止向下移动。
步骤四：开启电机11反向转动，支撑板9在齿轮3与凸齿2相互啮合作用下向上移动，两块压实板5在自身重力作用下重新合实，并随支撑板9一起撤出焦炉装煤口，压实操作完成。
某6m焦炉通过装煤、一次压实、补煤操作后炼焦效果对比如表1所示。
表1焦炉压实效果对照
Claims (7)
1.一种顶装焦炉装煤压实杆，其特征在于包括固定架和支撑板，所述固定架上安装有一对齿轮，齿轮通过电机轴与电机连接，所述支撑板上设有两排竖直等间距排列的凸齿，凸齿之间的间距与齿轮的轮齿位置相互匹配，支撑板在齿轮和凸齿相互啮合作用下沿固定架做竖直方向移动；支撑板的下端设有一对通过转动轴连接的压实板，两块压实板的上端边缘分别呈相互匹配的凸起和凹陷状，两块压实板下端内侧为凸弧状，下底端分别安装有压实滚轮，在支撑板下端两侧分别安装有限位块。
2.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤压实杆，其特征在于在固定架上安装有一对矫正滚轮，矫正滚轮位于支撑板的两侧并与支撑板非连接接触。
3.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤压实杆，其特征在于所述支撑板加两侧限位块的横向总宽度不超过焦炉装煤口直径的2/3，两块压实板合实的横向宽度不大于支撑板的横向宽度。
4.根据权利要求1所述的一种顶装焦炉装煤压实杆，其特征在于所述电机额定功率10～20KW，可正反双向转动，转速可调；齿轮轮盘直径200～1000mm，齿轮齿数量5～20齿，压实过程的转速为5～60r/min。
5.一种利用权利要求1～4任一项所述的顶装焦炉装煤压实杆的压实方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将压实杆与顶装焦炉装煤口定位，开启电机，电机通过电机轴带动齿轮进行同步转动，两侧齿轮以同速转动啮合支撑板上的凸齿，进而实现支撑板以及与支撑板轴连接的压实板竖直向下移动；
步骤二：两块合实的压实板进入装煤口，压实滚轮与焦炉内煤表面接触；在支撑板下压力的作用下，两块压实板上的压实滚轮沿煤表面进行滚动，两块压实板逐渐展开，最终压实板上端边缘的凸起和凹陷相互拼接、咬合，两块压实板展开至180°；
步骤三：减小电机转速，通过电机轴传动、齿轮与凸齿相互啮合作用，压实杆对焦炉内煤进行压实操作；当压实杆向下压力达到压实杆最大承受下压力或者焦炉炉墙耐压力时，关闭电机，支撑板和压实板停止向下移动；
步骤四：开启电机反向转动，支撑板在齿轮与凸齿相互啮合作用下向上移动，两块压实板在自身重力作用下重新合实，并随支撑板一起撤出焦炉装煤口，压实操作完成。
6.根据权利要求5所述的一种顶装焦炉装煤压实杆的压实方法，其特征在于：压实操作在焦炉装煤结束时进行一次操作。
7.根据权利要求5所述的一种顶装焦炉装煤压实杆的压实方法，其特征在于：压实操作在焦炉装煤过程中分阶段进行多次操作。
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