CN114106862A - 基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炼焦技术领域，尤其涉及一种基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，包括配料单元、粉碎单元、运输单元、炼焦单元、中控单元和筛选单元。本发明通过对生产所得的清洁焦炭进行数据分析，应对不同种类的配合煤，调整相应的炼焦参数，提高了炼焦效率，以达到高效清洁生产大块清洁焦炭的目的。本发明通过回收利用焦粉以清洁生产大块度的清洁焦炭，能够有效避免将焦粉排放至大气中从而导致环境污染的情况发生，同时，通过清洁生产大块度的清洁焦炭，能够在提高焦粉回用率的同时，有效增加清洁生产的焦炭的使用效率。

Description

基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统

技术领域

本发明涉及炼焦技术领域，尤其涉及一种基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统。

背景技术

炼焦是在隔绝空气条件下加热到1000℃左右(高温干馏)，通过热分解和结焦产生清洁焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。

焦粉是焦化生产中焦炭破碎过程产生的小粒子焦炭，其物化性能与大块焦炭大致相当。因其粒径小，钢铁企业用焦工序缺乏有效的成型技术而大多将焦粉废弃或低值利用，不仅污染环境，还造成巨大的资源浪费。焦粉配煤炼焦技术的研究与应用对于大型钢铁联合企业发展循环经济、实现降本增效具有重要的现实意义。

随着焦化系统的扩建，每年筛分、熄焦产生焦粉约40万t，除部分在烧结、特钢工序作为助燃剂利用外，还有相当大的一部分剩余。由于没有较好的利用途径，大量的焦粉只能作低级燃料处理。另外，产生的焦粉远低于炼焦煤价格。如果焦粉配煤炼焦技术能够成功应用，不但能实现内部有效资源经济循环，在煤资源紧张情况下还可以外购焦粉进行配煤清洁生产，降低炼焦成本，获取最大的经济收益，符合公司的生产发展需要。

发明内容

为此，本发明提供一种焦粉配煤炼焦系统，用以克服现有技术中制备的清洁焦炭块度过低导致的清洁焦炭制备效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种粉配煤炼焦系统，包括，

配料单元，包括用以存储焦粉的焦粉储罐和用以存储配合煤的配合煤储罐，用以在单位时间内向外输出特定质量的焦粉和配合煤，所述焦粉储罐出料口处设有出料装置；

粉碎单元，设置在所述焦粉储罐的输出端，用以将焦粉储罐输出的焦粉粉碎至预设尺寸；

运输单元，其为分别设置在所述配合煤储罐输出端和所述粉碎单元输出端的传送带，用以分别将配合煤储罐输出的配合煤以及粉碎单元输出的焦粉输送至炼焦单元；

混合单元，用以混合焦粉和配合煤，所述混合单元中设有搅拌装置，用以将焦粉和配合煤混合均匀，其中，所述搅拌装置包括纵向伸缩机构以及分别设置在纵向伸缩机构两侧的横向伸缩机构，各横向伸缩机构端部均连接有搅拌桨，通过纵向伸缩机构的动作以调整搅拌桨的高度至对应值，通过两个横向伸缩机构的动作以调整搅拌桨的搅拌直径至对应值；

炼焦单元，其与所述混合单元的输出端相连，用以接收所述混合单元输送的焦粉和配合煤并对焦粉和配合煤进行高温干馏和结焦以完成对焦粉和配合煤的炼焦；

检测单元，其与所述炼焦单元的输出端相连，用以检测炼焦单元输出的清洁焦炭的对应参数，所述检测单元中设有视觉检测器，用以检测制得的各清洁焦炭的块度；

中控单元，其分别与所述粉碎单元、运输单元、混合单元、炼焦单元以及检测单元以相连，用以控制和调节各单元的工作参数，所述中控单元根据所述视觉检测器测得的清洁焦炭块度判定炼焦单元中焦粉和配合煤是否混合均匀并在判定焦粉和配合煤混合不均匀时重新调节所述搅拌装置的运行参数。

进一步地，所述纵向伸缩机构包括：

纵向外壳，其与所述主轴相连，用以与主轴一同转动以使所述搅拌桨进行一级旋转，在所述纵向外壳内设有纵向主动齿轮和纵向从动齿轮，纵向主动齿轮和纵向从动齿轮之间设有传送链条且传送链条上设有固定块；

水平支架，其套设在所述纵向外壳上且水平支架与所述固定块相连，用以与固定块在预设范围内一同纵向移动，在所述水平支架的两端均设有第一横向主动齿轮；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的高度时，所述中控单元控制所述纵向主动齿轮转动，纵向主动齿轮带动所述固定块以及水平支架一同竖直移动以将搅拌桨的高度调节至对应值。

说明书

进一步地，对于单个所述横向伸缩机构，包括：

横向外壳，其套设在所述水平支架内，在横向外壳内部远离水平支架的端部设有第二横向主动齿轮和第二横向从动齿轮组，其中，第二横向主动齿轮与二级轴电机的输出端相连，第二从动齿轮组与所述搅拌浆相连，包括多个不同尺寸、同心且纵向设置的横向从动齿轮，各横向从动齿轮均与所述搅拌桨同心设置；当横向伸缩机构运行时，所述中控单元控制所述第二横向主动齿轮与对应的横向从动齿轮啮合以调节所述搅拌桨的二级转速；

第一横向齿条，其设置在横向外壳内并位于所述第二横向主动齿轮靠近所述水平支架的一侧并与所述第一横向主动齿轮啮合；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的搅拌直径时，所述中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值。

进一步地，当所述炼焦单元将炼焦完成的清洁焦炭输送至所述检测单元时，所述中控单元控制所述视觉检测器依次检测各清洁焦炭的块度并根据各块度计算炼焦完成的清洁焦炭的平均块度P，所述中控单元中设有预设平均块度指标常数P0，

若P≥P0，则所述中控单元判定清洁焦炭的块度合格，中控单元检测清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定；

若P＜P0，则所述中控单元判定清洁焦炭的块度不合格，中控单元根据清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以判定所述混合单元中配合煤与焦粉是否混合均匀并在判定配合煤与焦粉未混合均匀时将所述搅拌装置的对应运行参数调节至对应值。

进一步地，当所述中控单元初步判定清洁焦炭的块度合格时，中控单元计算块度极差Rk并根据Rk对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定，设定Rk＝Rm-Rn；所述中控单元中还设有块度极差常数Rk0，

若Rk＜Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭炼焦合格；

若Rk≥Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭不合格，中控单元根据对应块度合格的清洁焦炭的数量占比对搅拌桨的运行参数或焦粉的添加量进行调节；

当所述中控单元判定二次判定清洁焦炭不合格时，中控单元计算清洁焦炭中块度低于所述预设平均块度指标常数P0的清洁焦炭的数量占比B并将其与中控单元中预存的预设占比常数B0进行比对，

若B≤B0，所述中控单元判定所述炼焦单元在炼焦时其内部的焦粉和配合煤混合不均匀，中控单元在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌装置的工作参数；

若B＞B0，所述中控单元判定所述焦粉的添加量过低，中控单元判定在所述系统下次炼焦时增加所述焦粉的添加量。

进一步地，当所述中控单元判定需在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌桨的工作参数时，中控单元计算占比差值△B’并根据△B’将所述搅拌桨的搅拌转速调节至对应值，设定△B’＝B0-B；

所述中控单元中还设有第三预设占比差值常数△B3、第四预设占比差值常数△B4、第一预设搅拌桨搅拌转速调节系数α1、第二预设搅拌桨搅拌转速调节系数α2以及第三预设搅拌桨搅拌转速调节系数α3，其中，△B3＜△B4，1＜α1＜α2＜α3＜1.2；

当△B’≤△B3时，所述中控单元使用α1对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当△B3＜△B’≤△B4时，所述中控单元使用α2对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当△B’＞△B4时，所述中控单元使用α3对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当所述中控单元使用αi对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌转速记为S’，设定S’＝S×αi，其中，S为搅拌桨的初始搅拌转速；当所述中控单元对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节时，中控单元依次调节主轴电机转速并选取对应的所述横向从动齿轮以与所述第二横向主动齿轮啮合；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的转速至对应值时，所述中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值；

所述中控单元中设有预设最大搅拌转速临界值Smax，当所述中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至S’时，中控单元将S’与Smax进行比对，若S’≤Smax，中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至S’，若S’＞Smax，中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至Smax、计算S’与Smax的差值△S并根据△S将搅拌桨的搅拌高度调节至对应值，设定△S＝S’-Smax。

进一步地，所述中控单元中设有预设搅拌高度H0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌转速常数△S1、第二预设搅拌转速常数△S2、第一预设搅拌高度调节系数β1、第二预设搅拌高度调节系数β2、第三预设搅拌高度调节系数β3，其中1＜β1＜β2＜β3＜1.4；

若△S≤△S1，所述中控单元使用β1对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

若△S1＜△S＜△S2，所述中控单元使用β2对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

若△S≥△S2，所述中控单元使用β3对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用βi对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌高度记为H，设定H＝H0×βi，其中，H0为搅拌桨的预设搅拌高度。所述中控单元中还设有预设最大搅拌高度临界值Hmax，当所述中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至H时，中控单元将H与Hmax进行比对，若H≤Hmax，中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至H，若H＞Hmax，中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至Hmax、计算H与Hmax的差值△H并根据△H将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值，设定△H＝H-Hmax；

当所述中控单元判定需将所述搅拌桨的搅拌高度调节至对应值时，中控单元控制所述纵向主动齿轮向对应的方向旋转指定角度，进而带动所述传送链条转动对应距离，进而带动所述固定块纵向移动至对应高度，进而带动所述水平支架纵向移动至对应高度，进而通过连杆带动所述搅拌桨纵向移动至对应高度。

进一步地，所述中控单元中设有搅拌直径常数T0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌高度常数△H1、第二预设搅拌高度常数△H2、第一预设搅拌直径调节系数σ1、第二预设搅拌直径调节系数σ2、第三预设搅拌直径调节系数σ3，其中1＜σ1＜σ2＜σ3＜1.3；

若△H≤△H1，所述中控单元使用σ1对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

若△H1＜△H＜△H2，所述中控单元使用σ2对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

若△H≥△H2，所述中控单元使用σ3对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用σi对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌直径记为T，设定T＝T0×σi；

当所述中控单元判定需将所述搅拌桨的搅拌直径调节至对应值时，中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值。

进一步地，所述中控单元中设有焦粉配煤比例常数，记为Wk，当所述系统运行时，中控单元根据所述配合煤储罐输出的配合煤的质量以及焦粉配煤比例常数Wk确定所述焦粉储罐输出的焦粉的质量；所述出料装置为一梯形斜坡，所述中控单元在所述出料装置内设有预设出料夹角∠Ω，为所述梯形斜坡出料夹角，用以控制焦粉单位时间输出量；

当所述中控单元判定在所述系统炼焦时需要增加所述焦粉添加量时，所述中控单元计算占比差值△B并根据△B将所述配料单元中出料装置的预设出料夹角∠Ω调节至对应值，设△B＝B-B0；

所述中控单元中还设有第一预设占比差值常数△B1、第二预设占比差值常数△B2、第一预设出料角度调节系数γ1、第二预设出料角度调节系数γ2以及第三预设出料角度调节系数γ3，其中，△B1＜△B2，1＜γ1＜γ2＜γ3＜1.5；

当△B≤△B1时，所述中控单元使用γ1对所述出料装置的出料角度进行调节；

当△B1＜△B≤△B2时，所述中控单元使用γ2对所述出料装置的出料角度进行调节；

当△B＞△B2时，所述中控单元使用γ3对所述出料装置的出料角度进行调节；

当所述中控单元使用γi对所述出料装置的出料角度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的出料角度记为∠Ω’，设定∠Ω’＝∠Ω×γi，其中，∠Ω为预设出料角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过对生产所得的清洁焦炭进行数据分析，应对不同种类的配合煤，调整相应的炼焦参数，提高了炼焦效率，以达到高效清洁生产大块清洁焦炭的目的。本发明通过回收利用焦粉以清洁生产大块度的清洁焦炭，能够有效避免将焦粉排放至大气中从而导致环境污染的情况发生，同时，通过清洁生产大块度的清洁焦炭，能够在提高焦粉回用率的同时，有效增加清洁生产的焦炭的使用效率，从而有效提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，所述混合单元中的搅拌装置包括纵向伸缩机构和横向伸缩机构，本发明通过使用纵向伸缩机构和横向伸缩机构，能够有效地将搅拌桨的搅拌高度以及搅拌直径调节至对应值，从而能够有效避免搅拌桨搅拌范围过低导致的配合煤和焦粉交班布均匀的情况发生，在提高配合煤与焦粉的混合均匀度的同时，进一步增加了清洁生产的焦炭的使用效率，并进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，所述中控单元中设有预设平均块度指标常数P0，当所述炼焦单元将炼焦完成的清洁焦炭输送至所述检测单元时，所述中控单元控制所述视觉检测器依次检测各清洁焦炭的块度并根据各块度计算炼焦完成的清洁焦炭的平均块度P并根据P与P0的比对结果对清洁焦炭的块度是否合格进行初步判定，本发明通过设置预设平均块度指标常数P0，能够对制备完成的清洁焦炭是否合格进行快速的初步判定，能够有效提高针对本发明所述系统制得的清洁焦炭的检测速率，从而进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，当所述中控单元初步判定清洁焦炭的块度合格时，中控单元计算块度极差Rk并根据Rk对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定，本发明通过使用Rk对清洁焦炭是否合格进行更加精准的判定，从而有效提高针对本发明所述系统制得的清洁焦炭的检测精度，并进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，当所述中控单元判定二次判定清洁焦炭不合格时，中控单元计算清洁焦炭中块度低于所述预设平均块度指标常数P0的清洁焦炭的数量占比B并将其与中控单元中预存的预设占比常数B0进行比对并根据比对结果判定添加焦粉或调节搅拌装置的工作参数，本发明通过根据块度低于标准的清洁焦炭的数量占比以对焦炭不合格的原因进行精准判定并选取对应的处理措施，能够有效避免本发明所述系统持续产出大量不符合标准的清洁焦炭，从而在有效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，当所述中控单元判定需在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌桨的工作参数时，中控单元计算占比差值△B’并根据△B’将所述搅拌桨的搅拌转速调节至对应值，本发明通过根据占比差值将搅拌桨的搅拌转速调节至对应值，通过依次调节主轴电机转速和选取与第二横向主动齿轮啮合的横向从动齿轮，能够更加精准的将搅拌桨的转速调节至对应值，从而有效增加了配合煤与焦粉的混合均匀度，在有效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，所述中控单元中还设有预设最大搅拌转速临界值Smax以及预设最大搅拌高度临界值Hmax，本发明通过逐步调节搅拌桨的转速、搅拌高度以及搅拌直径，能够逐步增加配合煤与焦粉的混合均匀度，在进一步效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

进一步地，当所述中控单元判定在所述系统炼焦时需要增加所述焦粉添加量时，所述中控单元计算占比差值△B并根据△B将所述配料单元中出料装置的预设出料夹角∠Ω调节至对应值，本发明通过调节出料装置的出料角度，能够精确调节焦粉的输出量，从而完成对配合煤与焦粉的精确配比，在进一步效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

附图说明

图1为本发明所述基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统系统结构示意图；

图2为本发明所述纵向伸缩机构的结构示意图及局部剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统系统结构示意图。本发明所述基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统包括：

配料单元，包括用以存储焦粉的焦粉储罐11和用以存储配合煤的配合煤储罐12，用以在单位时间内向外输出特定质量的焦粉和配合煤；所述焦粉储罐11出料口处设有出料装置13；

粉碎单元2，设置在所述焦粉储罐11的输出端，用以将焦粉储罐11输出的焦粉粉碎至预设尺寸；

运输单元3，其为分别设置在所述配合煤储罐12和所述粉碎单元2输出端的传送带，用以分别将配合煤储罐12输出的配合煤以及粉碎单元2输出的焦粉输送至7炼焦单元6；

混合单元4，用以混合焦粉和配合煤，所述混合单元4中设有搅拌装置5，用以将焦粉和配合煤混合均匀；所述搅拌装置5包括主轴电机51、与主轴电机51通过主轴相连的纵向伸缩机构、分别设置在纵向伸缩机构两侧的横向伸缩机构，各横向伸缩机构端部均连接有搅拌桨544；

炼焦单元6，其与所述混合单元4的输出端相连，用以接收所述混合单元4输送的焦粉和配合煤并对焦粉和配合煤进行高温干馏和结焦以完成对焦粉和配合煤的炼焦；

检测单元7，其与所述炼焦单元6的输出端相连，用以检测炼焦单元6输出的清洁焦炭的对应参数；所述检测单元7中设有视觉检测器，用以检测制得的各清洁焦炭的块度；

中控单元，其分别与所述粉碎单元2、运输单元3、混合单元4、炼焦单元6、检测单元7以及筛选单元相连，用以控制和调节各单元的工作参数；当所述系统运行时，所述中控单元根据所述视觉检测器测得的清洁焦炭块度判定炼焦单元6中焦粉和配合煤是否混合均匀并在判定焦粉和配合煤混合不均匀时重新调节所述搅拌装置5的运行参数。

本发明通过对生产所得的清洁焦炭进行数据分析，应对不同种类的配合煤，调整相应的炼焦参数，提高了炼焦效率，以达到高效清洁生产大块清洁焦炭的目的。本发明通过回收利用焦粉以清洁生产大块度的清洁焦炭，能够有效避免将焦粉排放至大气中从而导致环境污染的情况发生，同时，通过清洁生产大块度的清洁焦炭，能够在提高焦粉回用率的同时，有效增加清洁生产的焦炭的使用效率，从而有效提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

请参阅图2所示，其为本发明所述纵向伸缩机构的结构示意图及局部剖视图。本发明所述纵向伸缩机构包括：

纵向外壳531，其与所述主轴52相连，用以与主轴52一同转动以使所述搅拌桨544进行一级旋转；在所述纵向外壳531内设有纵向主动齿轮532和纵向从动齿轮533，纵向主动齿轮532和纵向从动齿轮533之间设有传送链条534且传送链条534上设有固定块535；

水平支架536，其套设在所述纵向外壳531上且水平支架536与所述固定块535相连，用以与固定块535在预设范围内一同纵向移动；在所述水平支架536的两端均设有第一横向主动齿轮537；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨544的高度时，中控单元控制所述纵向主动齿轮532转动，纵向主动齿轮532带动所述固定块535以及水平支架536一同数值移动以将搅拌桨544的高度调节至对应值；

对于单个所述横向伸缩机构，包括：

横向外壳541，其套设在所述水平支架536内，在横向外壳541内部远离水平支架536的端部设有第二横向主动齿轮542和第二横向从动齿轮组543，其中，第二横向主动齿轮542与二级轴电机的输出端相连，第二横向从动齿轮组543与所述搅拌浆544相连，包括多个不同尺寸、同心且纵向设置的横向从动齿轮，各横向从动齿轮均与所述搅拌桨544同心设置；当横向伸缩机构运行时，所述中控单元控制所述第二横向主动齿轮542与对应的横向从动齿轮啮合以调节所述搅拌桨544的二级转速；

第一横向齿条545，其设置在横向外壳541内并位于所述第二横向主动齿轮542靠近所述水平支架536的一侧并与所述第一横向主动齿轮537啮合；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨544的搅拌直径时，中空单元控制所述第一横向主动齿轮537转动，第一横向主动齿轮537与第一横向齿条545配合以调节所述横向外壳541与所述水平支架536的水平距离以将搅拌桨544的搅拌直径调节至对应值。

本发明通过使用纵向伸缩机构和横向伸缩机构，能够有效地将搅拌桨544的搅拌高度以及搅拌直径调节至对应值，从而能够有效避免搅拌桨544搅拌范围过低导致的配合煤和焦粉交班布均匀的情况发生，在提高配合煤与焦粉的混合均匀度的同时，进一步增加了清洁生产的焦炭的使用效率，并进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

请继续参阅图1和图2所示，当本发明所述炼焦单元6将炼焦完成的清洁焦炭输送至所述检测单元7时，所述中控单元控制所述视觉检测器依次检测各清洁焦炭的块度并根据各块度计算炼焦完成的清洁焦炭的平均块度P；所述中控单元中设有预设平均块度指标常数P0，

若P≥P0，则所述中控单元初步判定清洁焦炭的块度合格，中控单元检测清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定；

若P＜P0，则所述中控单元判定清洁焦炭的块度不合格，中控单元根据清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以判定所述混合单元4中配合煤与焦粉是否混合均匀并在判定配合煤与焦粉未混合均匀时将所述搅拌装置5的对应运行参数调节至对应值。

本发明通过设置预设平均块度指标常数P0，能够对制备完成的清洁焦炭是否合格进行快速的初步判定，能够有效提高针对本发明所述系统制得的清洁焦炭的检测速率，从而进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

具体而言，当本发明所述中控单元初步判定清洁焦炭的块度合格时，中控单元计算块度极差Rk并根据Rk对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定，设定Rk＝Rm-Rn；所述中控单元中还设有块度极差常数Rk0，

若Rk＜Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭炼焦合格并将清洁焦炭输送至所述筛选单元；

若Rk≥Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭不合格，中控单元根据对应清洁焦炭的数量占比对搅拌桨544的运行参数或焦粉的添加量进行调节。

本发明通过使用Rk对清洁焦炭是否合格进行更加精准的判定，从而有效提高针对本发明所述系统制得的清洁焦炭的检测精度，并进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

具体而言，当本发明所述中控单元判定二次判定清洁焦炭不合格时，中控单元计算清洁焦炭中块度低于所述预设平均块度指标常数P0的清洁焦炭的数量占比B并将其与中控单元中预存的预设占比常数B0进行比对，

若B≤B0，所述中控单元判定所述炼焦单元6在炼焦时其内部的焦粉和配合煤混合不均匀，中控单元在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌装置5的工作参数；

若B＞B0，所述中控单元判定所述焦粉的添加量过低，中控单元判定在所述系统下次炼焦时增加所述焦粉的添加量。

本发明通过根据块度低于标准的清洁焦炭的数量占比以对焦炭不合格的原因进行精准判定并选取对应的处理措施，能够有效避免本发明所述系统持续产出大量不符合标准的清洁焦炭，从而在有效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

具体而言，当本发明所述中控单元判定需在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌桨544的工作参数时，中控单元计算占比差值△B’并根据△B’将所述搅拌桨544的搅拌转速调节至对应值，设定△B’＝B0-B；

所述中控单元中还设有第三预设占比差值常数△B3、第四预设占比差值常数△B4、第一预设搅拌桨544搅拌转速调节系数α1、第二预设搅拌桨544搅拌转速调节系数α2以及第三预设搅拌桨544搅拌转速调节系数α3，其中，△B3＜△B4，1＜α1＜α2＜α3＜1.2；

当△B’≤△B3时，所述中控单元使用α1对所述搅拌桨544的搅拌转速进行调节；

当△B3＜△B’≤△B4时，所述中控单元使用α2对所述搅拌桨544的搅拌转速进行调节；

当△B’＞△B4时，所述中控单元使用α3对所述搅拌桨544的搅拌转速进行调节；

当所述中控单元使用αi对所述搅拌桨544的搅拌转速进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨544搅拌转速记为S’，设定S’＝S×αi，其中，S为搅拌桨544的初始搅拌转速；当所述中控单元对所述搅拌桨544的搅拌转速进行调节时，中控单元依次调节主轴电机51转速并选取对应的所述横向从动齿轮以与所述第二横向主动齿轮542啮合；

所述中控单元中设有预设最大搅拌转速临界值Smax，当所述中控单元将搅拌桨544的搅拌转速调节至S’时，中控单元将S’与Smax进行比对，若S’≤Smax，中控单元将搅拌桨544的搅拌转速调节至S’，若S’＞Smax，中控单元将搅拌桨544的搅拌转速调节至Smax、计算S’与Smax的差值△S并根据△S将搅拌桨544的搅拌高度调节至对应值，设定△S＝S’-Smax。

本发明通过根据占比差值将搅拌桨544的搅拌转速调节至对应值，通过依次调节主轴电机51转速和选取与第二横向主动齿轮542啮合的横向从动齿轮，能够更加精准的将搅拌桨544的转速调节至对应值，从而有效增加了配合煤与焦粉的混合均匀度，在有效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

具体而言，本发明所述中控单元中设有预设搅拌高度H0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌转速常数△S1、第二预设搅拌转速常数△S2、第一预设搅拌高度调节系数β1、第二预设搅拌高度调节系数β2、第三预设搅拌高度调节系数β3，其中1＜β1＜β2＜β3＜1.4；

若△S≤△S1，所述中控单元使用β1对所述搅拌桨544的搅拌高度进行调节；

若△S1＜△S＜△S2，所述中控单元使用β2对所述搅拌桨544的搅拌高度进行调节；

若△S≥△S2，所述中控单元使用β3对所述搅拌桨544的搅拌高度进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用βi对所述搅拌桨544的搅拌高度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨544搅拌高度记为H，设定H＝H0×βi，其中，H0为搅拌桨544的预设搅拌高度。

所述中控单元中还设有预设最大搅拌高度临界值Hmax，当所述中控单元将搅拌桨544的搅拌高度调节至H时，中控单元将H与Hmax进行比对，若H≤Hmax，中控单元将搅拌桨544的搅拌高度调节至H，若H＞Hmax，中控单元将搅拌桨544的搅拌高度调节至Hmax、计算H与Hmax的差值△H并根据△H将搅拌桨544的搅拌直径调节至对应值，设定△H＝H-Hmax。

具体而言，本发明所述中控单元中设有搅拌直径常数T0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌高度常数△H1、第二预设搅拌高度常数△H2、第一预设搅拌直径调节系数σ1、第二预设搅拌直径调节系数σ2、第三预设搅拌直径调节系数σ3，其中1＜σ1＜σ2＜σ3＜1.3；

若△H≤△H1，所述中控单元使用σ1对所述搅拌桨544的搅拌直径进行调节；

若△H1＜△H＜△H2，所述中控单元使用σ2对所述搅拌桨544的搅拌直径进行调节；

若△H≥△H2，所述中控单元使用σ3对所述搅拌桨544的搅拌直径进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用σi对所述搅拌桨544的搅拌直径进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨544搅拌直径记为T，设定T＝T0×σi，其中，T0为搅拌桨544的预设搅拌桨544高度。

本发明通过逐步调节搅拌桨544的转速、搅拌高度以及搅拌直径，能够逐步增加配合煤与焦粉的混合均匀度，在进一步效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

具体而言，本发明所述中控单元中设有焦粉配煤比例常数，记为Wk，当所述系统运行时，中控单元根据所述配合煤储罐12输出的配合煤的质量以及焦粉配煤比例常数Wk确定所述焦粉储罐11输出的焦粉的质量；所述出料装置13为一梯形斜坡，所述中控单元在所述出料装置13内设有预设出料夹角∠Ω，为所述梯形斜坡出料夹角，用以控制焦粉单位时间输出量；

当所述中控单元判定在所述系统炼焦时需要增加所述焦粉添加量时，所述中控单元计算占比差值△B并根据△B将所述配料单元中出料装置13的预设出料夹角∠Ω调节至对应值，设△B＝B-B0；

所述中控单元中还设有第一预设占比差值常数△B1、第二预设占比差值常数△B2、第一预设出料角度调节系数γ1、第二预设出料角度调节系数γ2以及第三预设出料角度调节系数γ3，其中，△B1＜△B2，1＜γ1＜γ2＜γ3＜1.5；

当△B≤△B1时，所述中控单元使用γ1对所述出料装置13的出料角度进行调节；

当△B1＜△B≤△B2时，所述中控单元使用γ2对所述出料装置13的出料角度进行调节；

当△B＞△B2时，所述中控单元使用γ3对所述出料装置13的出料角度进行调节；

当所述中控单元使用γi对所述出料装置13的出料角度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的出料角度记为∠Ω’，设定∠Ω’＝∠Ω×γi，其中，∠Ω为预设出料角度。

本发明通过调节出料装置13的出料角度，能够精确调节焦粉的输出量，从而完成对配合煤与焦粉的精确配比，在进一步效提高本发明所述系统制备符合标准的清洁焦炭的效率的同时，进一步提高了本发明所述系统针对清洁焦炭的制备效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，包括：

配料单元，包括用以存储焦粉的焦粉储罐和用以存储配合煤的配合煤储罐，用以在单位时间内向外输出特定质量的焦粉和配合煤，所述焦粉储罐出料口处设有出料装置；

粉碎单元，设置在所述焦粉储罐的输出端，用以将焦粉储罐输出的焦粉粉碎至预设尺寸；

运输单元，其为分别设置在所述配合煤储罐输出端和所述粉碎单元输出端的传送带，用以分别将配合煤储罐输出的配合煤以及粉碎单元输出的焦粉输送至炼焦单元；

混合单元，用以混合焦粉和配合煤，所述混合单元中设有搅拌装置，用以将焦粉和配合煤混合均匀，其中，所述搅拌装置包括纵向伸缩机构以及分别设置在纵向伸缩机构两侧的横向伸缩机构，各横向伸缩机构端部均连接有搅拌桨，通过纵向伸缩机构的动作以调整搅拌桨的高度至对应值，通过两个横向伸缩机构的动作以调整搅拌桨的搅拌直径至对应值；

炼焦单元，其与所述混合单元的输出端相连，用以接收所述混合单元输送的焦粉和配合煤并对焦粉和配合煤进行高温干馏和结焦以完成对焦粉和配合煤的炼焦；

检测单元，其与所述炼焦单元的输出端相连，用以检测炼焦单元输出的清洁焦炭的对应参数，所述检测单元中设有视觉检测器，用以检测制得的各清洁焦炭的块度；

中控单元，其分别与所述粉碎单元、运输单元、混合单元、炼焦单元以及检测单元以相连，用以控制和调节各单元的工作参数，所述中控单元根据所述视觉检测器测得的清洁焦炭块度判定炼焦单元中焦粉和配合煤是否混合均匀并在判定焦粉和配合煤混合不均匀时重新调节所述搅拌装置的运行参数。

2.根据权利要求1所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，所述纵向伸缩机构包括：

纵向外壳，其与所述主轴相连，用以与主轴一同转动以使所述搅拌桨进行一级旋转，在所述纵向外壳内设有纵向主动齿轮和纵向从动齿轮，纵向主动齿轮和纵向从动齿轮之间设有传送链条且传送链条上设有固定块；

水平支架，其套设在所述纵向外壳上且水平支架与所述固定块相连，用以与固定块在预设范围内一同纵向移动，在所述水平支架的两端均设有第一横向主动齿轮；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的高度时，所述中控单元控制所述纵向主动齿轮转动，纵向主动齿轮带动所述固定块以及水平支架一同竖直移动以将搅拌桨的高度调节至对应值。

3.根据权利要求2所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，对于单个所述横向伸缩机构，包括：

横向外壳，其套设在所述水平支架内，在横向外壳内部远离水平支架的端部设有第二横向主动齿轮和第二横向从动齿轮组，其中，第二横向主动齿轮与二级轴电机的输出端相连，第二从动齿轮组与所述搅拌浆相连，包括多个不同尺寸、同心且纵向设置的横向从动齿轮，各横向从动齿轮均与所述搅拌桨同心设置；当横向伸缩机构运行时，所述中控单元控制所述第二横向主动齿轮与对应的横向从动齿轮啮合以调节所述搅拌桨的二级转速；

第一横向齿条，其设置在横向外壳内并位于所述第二横向主动齿轮靠近所述水平支架的一侧并与所述第一横向主动齿轮啮合；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的搅拌直径时，所述中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值。

4.根据权利要求2所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，当所述炼焦单元将炼焦完成的清洁焦炭输送至所述检测单元时，所述中控单元控制所述视觉检测器依次检测各清洁焦炭的块度并根据各块度计算炼焦完成的清洁焦炭的平均块度P，所述中控单元中设有预设平均块度指标常数P0，

若P≥P0，则所述中控单元判定清洁焦炭的块度合格，中控单元检测清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定；

若P＜P0，则所述中控单元判定清洁焦炭的块度不合格，中控单元根据清洁焦炭中最大块度Rm和最小块度Rn以判定所述混合单元中配合煤与焦粉是否混合均匀并在判定配合煤与焦粉未混合均匀时将所述搅拌装置的对应运行参数调节至对应值。

5.根据权利要求4所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，当所述中控单元初步判定清洁焦炭的块度合格时，中控单元计算块度极差Rk并根据Rk对清洁焦炭的块度是否合格进行进一步判定，设定Rk＝Rm-Rn；所述中控单元中还设有块度极差常数Rk0，

若Rk＜Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭炼焦合格；

若Rk≥Rk0，则所述中控单元二次判定制备的清洁焦炭不合格，中控单元根据对应块度合格的清洁焦炭的数量占比对搅拌桨的运行参数或焦粉的添加量进行调节；

当所述中控单元判定二次判定清洁焦炭不合格时，中控单元计算清洁焦炭中块度低于所述预设平均块度指标常数P0的清洁焦炭的数量占比B并将其与中控单元中预存的预设占比常数B0进行比对，

若B≤B0，所述中控单元判定所述炼焦单元在炼焦时其内部的焦粉和配合煤混合不均匀，中控单元在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌装置的工作参数；

若B＞B0，所述中控单元判定所述焦粉的添加量过低，中控单元判定在所述系统下次炼焦时增加所述焦粉的添加量。

6.根据权利要求5所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，当所述中控单元判定需在所述系统下次炼焦时调节所述搅拌桨的工作参数时，中控单元计算占比差值△B’并根据△B’将所述搅拌桨的搅拌转速调节至对应值，设定△B’＝B0-B；

所述中控单元中还设有第三预设占比差值常数△B3、第四预设占比差值常数△B4、第一预设搅拌桨搅拌转速调节系数α1、第二预设搅拌桨搅拌转速调节系数α2以及第三预设搅拌桨搅拌转速调节系数α3，其中，△B3＜△B4，1＜α1＜α2＜α3＜1.2；

当△B’≤△B3时，所述中控单元使用α1对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当△B3＜△B’≤△B4时，所述中控单元使用α2对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当△B’＞△B4时，所述中控单元使用α3对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节；

当所述中控单元使用αi对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌转速记为S’，设定S’＝S×αi，其中，S为搅拌桨的初始搅拌转速；当所述中控单元对所述搅拌桨的搅拌转速进行调节时，中控单元依次调节主轴电机转速并选取对应的所述横向从动齿轮以与所述第二横向主动齿轮啮合；

当所述中控单元判定需调节所述搅拌桨的转速至对应值时，所述中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值；

所述中控单元中设有预设最大搅拌转速临界值Smax，当所述中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至S’时，中控单元将S’与Smax进行比对，若S’≤Smax，中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至S’，若S’＞Smax，中控单元将搅拌桨的搅拌转速调节至Smax、计算S’与Smax的差值△S并根据△S将搅拌桨的搅拌高度调节至对应值，设定△S＝S’-Smax。

7.根据权利要求6所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，所述中控单元中设有预设搅拌高度H0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌转速常数△S1、第二预设搅拌转速常数△S2、第一预设搅拌高度调节系数β1、第二预设搅拌高度调节系数β2、第三预设搅拌高度调节系数β3，其中1＜β1＜β2＜β3＜1.4；

若△S≤△S1，所述中控单元使用β1对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

若△S1＜△S＜△S2，所述中控单元使用β2对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

若△S≥△S2，所述中控单元使用β3对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用βi对所述搅拌桨的搅拌高度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌高度记为H，设定H＝H0×βi，其中，H0为搅拌桨的预设搅拌高度。所述中控单元中还设有预设最大搅拌高度临界值Hmax，当所述中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至H时，中控单元将H与Hmax进行比对，若H≤Hmax，中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至H，若H＞Hmax，中控单元将搅拌桨的搅拌高度调节至Hmax、计算H与Hmax的差值△H并根据△H将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值，设定△H＝H-Hmax；

当所述中控单元判定需将所述搅拌桨的搅拌高度调节至对应值时，中控单元控制所述纵向主动齿轮向对应的方向旋转指定角度，进而带动所述传送链条转动对应距离，进而带动所述固定块纵向移动至对应高度，进而带动所述水平支架纵向移动至对应高度，进而通过连杆带动所述搅拌桨纵向移动至对应高度。

8.根据权利要求7所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，所述中控单元中设有搅拌直径常数T0，所述中控单元中还设有第一预设搅拌高度常数△H1、第二预设搅拌高度常数△H2、第一预设搅拌直径调节系数σ1、第二预设搅拌直径调节系数σ2、第三预设搅拌直径调节系数σ3，其中1＜σ1＜σ2＜σ3＜1.3；

若△H≤△H1，所述中控单元使用σ1对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

若△H1＜△H＜△H2，所述中控单元使用σ2对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

若△H≥△H2，所述中控单元使用σ3对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节；

具体而言，当所述中控单元使用σi对所述搅拌桨的搅拌直径进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的搅拌桨搅拌直径记为T，设定T＝T0×σi；

当所述中控单元判定需将所述搅拌桨的搅拌直径调节至对应值时，中控单元控制所述第一横向主动齿轮转动，第一横向主动齿轮与第一横向齿条配合以调节所述横向外壳与所述水平支架的水平距离以将搅拌桨的搅拌直径调节至对应值。

9.根据权利要求5所述的基于清洁生产焦炭的焦粉配煤炼焦系统，其特征在于，所述中控单元中设有焦粉配煤比例常数，记为Wk，当所述系统运行时，中控单元根据所述配合煤储罐输出的配合煤的质量以及焦粉配煤比例常数Wk确定所述焦粉储罐输出的焦粉的质量；所述出料装置为一梯形斜坡，所述中控单元在所述出料装置内设有预设出料夹角∠Ω，为所述梯形斜坡出料夹角，用以控制焦粉单位时间输出量；

当所述中控单元判定在所述系统炼焦时需要增加所述焦粉添加量时，所述中控单元计算占比差值△B并根据△B将所述配料单元中出料装置的预设出料夹角∠Ω调节至对应值，设△B＝B-B0；

所述中控单元中还设有第一预设占比差值常数△B1、第二预设占比差值常数△B2、第一预设出料角度调节系数γ1、第二预设出料角度调节系数γ2以及第三预设出料角度调节系数γ3，其中，△B1＜△B2，1＜γ1＜γ2＜γ3＜1.5；

当△B≤△B1时，所述中控单元使用γ1对所述出料装置的出料角度进行调节；

当△B1＜△B≤△B2时，所述中控单元使用γ2对所述出料装置的出料角度进行调节；

当△B＞△B2时，所述中控单元使用γ3对所述出料装置的出料角度进行调节；

当所述中控单元使用γi对所述出料装置的出料角度进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的出料角度记为∠Ω’，设定∠Ω’＝∠Ω×γi，其中，∠Ω为预设出料角度。

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