CN114717013A - 一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焦炉生产技术领域，提供了一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置，包括刮刀单元、沉积碳粉尘吸附回收单元、沉积碳块体掉落承接单元、推焦杆和推焦头；刮刀单元包括三刃刮刀、内板、挡板、支撑板、外板、刮刀固定螺钉和外板固定螺钉；沉积碳粉尘吸附回收单元包括沉积碳粉尘吸附回收机、钢结构支撑架、绞盘、配电箱和电缆；沉积碳块体掉落承接单元包括沉积碳块体掉落承接篮和限位固定架。在推焦过程中，三刃刮刀刮取炭化室顶部以及两侧炉墙上部的沉积碳，沉积碳粉尘吸附回收单元和沉积碳块体掉落承接单元的协同回收作用可进一步实现焦炉炭化室沉积碳的有效回收，从而避免了焦化企业优质碳素资源的浪费。

Description

一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置

技术领域

本发明涉及焦炉生产技术领域，特别涉及一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置。

背景技术

在炼焦生产过程中，炼焦原料煤在焦炉炭化室中干馏会产生大量的荒煤气，荒煤气的主要成分为净煤气、硫化氢、煤焦油、氨、萘、苯族烃、煤焦油和水蒸气等。荒煤气中的大分子碳氢化合物在高温条件下(1000℃左右)发生热解，析出游离碳和氢气，这些游离碳会附着在炭化室内部炉墙与炉顶等位置，进而形成焦炉炭化室沉积碳。

少量的沉积碳有助于保护炭化室内部墙面和加固炉体，然而当沉积碳存积较多时，它便会对炼焦生产不良的影响。较厚的沉积碳会减小炭化室的有效容积，从而使得在推焦时焦炭与炉墙之间的挤压力增大，导致推焦困难。此外，炉墙上的沉积碳厚薄不均匀时，将导致炭化室内部温度场不均，使得焦炭成熟不均匀，甚至出现焦炭偏生或过火现象，引起推焦困难。推焦时掉落的大块沉积碳与焦炭一起被装入干熄炉后，很有可能堵卡旋转密封阀或皮带溜槽，从而影响焦炉的高效连续生产。

为了消除沉积碳对焦化生产带来的不良影响，焦化企业制定了炭化室沉积碳的清扫制度。一是利用机械刮刀和风吹管对沉积碳进行清除，这不仅造成碳素资源的浪费，而且在清理过程中会产生大量的二氧化碳；二是依靠人工对沉积碳进行清理，此方法工作效率低，工作量大，难以进行细致全面地清理。炭化室沉积碳是一种有潜力的优质碳素资源，固定碳含量高，有害元素低，产量可观。然而现有的炭化室沉积碳的清扫制度没有考虑过沉积碳的应用价值与回收意义，因此，开发一种焦炉炭化室沉积碳回收装置具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置，实现了优质焦炉炭化室沉积碳资源的回收。

本发明采用如下的技术方案：

一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置，包括刮刀单元、沉积碳粉尘吸附回收单元、沉积碳块体掉落承接单元、推焦杆和推焦头；

所述刮刀单元，包括三刃刮刀和挡板；所述三刃刮刀竖向设置，所述三刃刮刀为长方形或正方形结构，在上边和两个侧边开刃，分别用于刮去焦炉炭化室顶部及两侧炉墙上部的积碳；所述挡板设置在所述推焦头顶部，所述三刃刮刀和挡板之间形成沉积碳块体的下落通道；

所述沉积碳粉尘吸附回收单元，用于吸附回收刮去沉积碳过程中产生的沉积碳粉尘；

所述沉积碳块体掉落承接单元，设置于所述刮刀单元下方，用于回收沉积碳块体，回收的沉积碳块体尺寸大于7mm，其回收量约为沉积碳总回收量的80-85％；；

所述推焦杆水平设置，所述推焦头设置在所述推焦杆前端，所述刮刀单元设置在所述推焦头上。推焦杆是现代焦炉配套装置—推焦车的关键部件，由推焦车驱动，用于完成焦炉的推焦作业。在推焦时，推焦杆及推焦头从炭化室机侧进入，推焦头与焦炭接触后向炭化室焦侧行进。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述挡板倾斜设置，所述挡板与水平方向的夹角为45°。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述刮刀单元还包括内板、支撑板、外板、刮刀固定螺钉和外板固定螺钉；

所述三刃刮刀由刮刀固定螺钉与所述外板连接，所述外板通过所述外板固定螺钉与所述推焦头连接；所述内板设置在所述三刃刮刀的中部，垂直于所述三刃刮刀且分别与所述外板和所述推焦头固定连接；所述支撑板垂直于所述挡板，用于支撑所述挡板；

所述三刃刮刀、外板、挡板和内板之间的空间形成沉积碳块体的下落通道。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外板上端与所述三刃刮刀连接部分设置有加强部，所述加强部为三角形结构，三角形的斜边与水平方向的夹角为45°。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述挡板与所述三角形斜边的夹角为90°。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沉积碳粉尘吸附回收单元包括第一沉积碳粉尘吸附回收机和第二沉积碳粉尘吸附回收机，沉积碳粉尘吸附回收单元回收量约为沉积碳总回收量的15-20％；

所述第一沉积碳粉尘吸附回收机设置在所述推焦头的内部，所述第一沉积碳粉尘吸附回收机的开口端位于所述推焦头顶部，用于回收沉积碳刮去过程中所述刮刀单元附近空间范围内的小尺寸沉积碳，第一沉积碳粉尘吸附回收机回收的沉积碳尺寸小于5mm，其回收量约为沉积碳粉尘吸附回收单元回收量的30-40％；

所述第二沉积碳粉尘吸附回收机设置在所述推焦杆上部，所述第二沉积碳粉尘吸附回收机的开口端水平设置且朝向沉积块体掉落方向，用于回收沉积碳块体在掉落过程中产生的小尺寸沉积碳第二沉积碳粉尘吸附回收机回收的沉积碳尺寸小于7mm，其回收量约为沉积碳粉尘吸附回收单元回收量的60-70％。

实验证明，采用两个沉积碳粉尘吸附回收机已经可以很好完成沉积碳粉尘吸附回收，设置更多的沉积碳粉尘吸附回收机没有必要，如果只设置一个沉积碳粉尘吸附回收机，则沉积碳粉尘吸附效果不够。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沉积碳块体掉落承接单元包括沉积碳块体掉落承接篮和限位固定架；所述限位固定架固定在所述推焦杆上，用于沉积碳块体掉落承接篮的限位与支撑。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沉积碳块体掉落承接篮的截面为等腰梯形，侧边与水平方向夹角为60度；所述沉积碳块体掉落承接篮侧部设置吊装孔，底部设置限位槽。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述三刃刮刀的材质为高锰钢ZGMn13-2，所述内板、支撑板、外板的材质为Q235。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装置还包括绞盘、配电箱和电缆；电缆铺设在所述推焦杆之中，所述绞盘控制电缆的伸缩，所述配电箱与所述绞盘信号连接，所述配电箱设置在控制室。

本发明的有益效果为：

相较于现阶段炼焦厂焦炉炭化室沉积碳一般处理方法，本发明具有明显优势。与人工清扫相比，本发明采用机械处理方式可以降低人工劳动强度，提高工作效率；与压缩空气吹扫相比，本发明处理效率高，且不会产生二氧化碳等气体；与烧空炉清扫相比，本发明更符合当今焦炉大型化的发展趋势，更加节约能源，可以有效提高焦炭生产效率，降低碳排放；与普通推焦头顶部装刮刀清除相比，本发明在保证清扫的功能之外兼顾了回收功能。

本发明更重要的意义在于打破了沉积碳“只清扫不回收”的固有观念。沉积碳固定碳含量高，杂质含量低，稳定性好，具有比一般煤炭资源搞得石墨化程度，是一种潜在的可用于储能催化等领域的优质碳素资源。本发明可以有效回收焦炉炭化室的沉积碳，有利于焦炉生产的正常运行，防止了沉积碳被烧掉或者是返回炼焦，避免了优质碳素资源的浪费，并且可以降低碳排放，对于焦化企业有着十分有益的效果。

回收的沉积碳不管是卖给其它企业还是自用，均可给焦化企业带来额外的经济效益。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置的结构示意图。

图2所示为实施例中刮刀单元的结构示意图；(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图。

图3所示为实施例中沉积碳块体掉落承接单元的结构示意图；(a)主视图，(b)左视图。

图中：11-推焦杆；12-推焦头；2-刮刀单元；21-三刃刮刀；22-内板；23-挡板；24-支撑板；25-外板；26-刮刀固定螺钉；27-外板固定螺钉；31-第一沉积碳粉尘吸附回收机(内)；32-第二沉积碳粉尘吸附回收机(外)；33-钢结构支架；34-绞盘；35-配电箱；36-电缆；41-沉积碳块体掉落承接篮；42-限位固定架；21-三刃刮刀；22-内板；23-挡板；24-支撑板；25-外板；26-刮刀固定螺钉；27-外板固定螺钉。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，本发明实施例一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置，包括刮刀单元2、沉积碳粉尘吸附回收单元、沉积碳块体掉落承接单元、推焦杆11和推焦头12；所述刮刀单元2，包括三刃刮刀21和挡板23；所述三刃刮刀21竖向设置，所述三刃刮刀21为长方形或正方形结构，在上边和两个侧边开刃，分别用于刮去焦炉炭化室顶部及两侧炉墙上部的积碳；所述挡板23设置在所述推焦头12顶部，所述三刃刮刀21和挡板23之间形成沉积碳块体的下落通道；所述沉积碳粉尘吸附回收单元，用于吸附回收刮去沉积碳过程中产生的沉积碳粉尘；所述沉积碳块体掉落承接单元，设置于所述刮刀单元2下方，用于回收沉积碳块体；所述推焦杆11水平设置，所述推焦头12设置在所述推焦杆11前端，所述刮刀单元2设置在所述推焦头12上。

在一个具体实施例中，如图2所示，刮刀单元2位于推焦头12顶端，主体结构包括三刃刮刀21、内板22、挡板23、支撑板24、外板25、刮刀固定螺钉26和外板固定螺钉27。三刃刮刀21材质为高锰钢ZGMn13-2，具有强度高、寿命长的特点；三个刀刃可方便其在推焦过程中刮取位于焦炉炭化室顶部以及两侧炉墙上部的沉积碳；三刃刮刀21由刮刀固定螺钉27与外板25连接，可拆卸螺钉的应用方便了三刃刮刀21的维护与更换。外板25可采用多种形式，例如由三块特定形状钢板焊接而成，依靠外板固定螺钉27固定于推焦头12的推焦杆11方向，外板25中垂直于三刃刮刀21方向的钢板上部斜边与水平线夹角∠1为45°，此结构在保证强度要求的前提下节约了钢板的使用。内板22竖直焊接于外板25与推焦头12中间位置，从而使得外板25与推焦头12之间的紧固程度进一步加强，并且内板25两侧的空隙不会对上部掉落的沉积碳块体造成阻隔。焊接于推焦头12顶部边缘的挡板23与外板25上部斜边所在平面夹角∠2为90°，挡板23可以有效使得掉落的沉积碳块体尽可能多的通过外板25与推焦头12的间隙，进一步进入到回收块体承接篮41中。垂直焊接于挡板23与推焦头12之间的支撑板24，方向与内板22相同，其作用在于强化挡板23与推焦头12之间的连接，此外可以有效防止沉积碳块体对挡板23造成的冲击形变。

在一个具体实施例中，如图1所示，沉积碳粉尘吸附回收单元主要包括第一沉积碳粉尘吸附回收机(内)31、第二沉积碳粉尘吸附回收机(外)32、钢结构支撑架33、绞盘34、配电箱35和电缆36。电缆36铺设于推焦杆11之中，可以有效保护电缆36，并且可以减少电缆36外露对于工人的危害。在推焦过程中由绞盘35控制电缆36的伸缩，是成熟的电缆36收纳方式，具有简单方便、成本低的优势。配电箱35是电动沉积碳粉尘吸附回收的必要组成部分，安装于推焦车控制室，便于操作与维护。第一沉积碳粉尘吸附回收机(内)31安装于推焦头12内部，其开口端位于推焦头12顶部，用于回收沉积碳刮取过程中，刮刀单元2附近空间范围内的小尺寸沉积碳。第二沉积碳粉尘吸附回收机(外)32位于推焦杆11上部，安装于钢结构支撑架33之上，其开口端朝向沉积碳块体掉落方向，主要用于回收沉积碳块体在掉落过程中产生的小尺寸沉积碳。第一沉积碳粉尘吸附回收机(内)31与第二沉积碳粉尘吸附回收机(外)32的协同应用可最大限度地回收小尺寸沉积碳。安装于推焦杆11上部的钢结构支撑架33，结构简单，易于维护，可以方便地改变第二沉积碳粉尘吸附回收机(外)32的高度与位置。

在一个具体实施例中，如图1、图3所示，沉积碳块体掉落承接单元安装于推焦杆11上部，包括沉积碳块体掉落承接篮41和限位固定架42。材质可以为Q235的沉积碳块体掉落承接篮41结构简单，其侧部为底角∠3为60°的等腰梯形，扩口设计方便承接掉落的沉积碳块体，底部有限位槽，便于固定，侧部有吊装孔，便于装卸。限位固定架42焊接于推焦杆11上部，用于沉积碳块体掉落承接篮41的限位与支撑，成本低廉。

焦炉炭化室沉积碳回收装置应用于推焦阶段，推焦车驱动推焦杆11从炭化室机侧进入炭化室，当推焦头12接触焦炭后，焦炉炭化室沉积碳回收装置开始发挥作用。新型刮刀结构(刮刀单元2)用于刮取炭化室顶部以及两侧炉墙上部的沉积碳，在此过程中，小尺寸沉积碳由第一沉积碳粉尘吸附回收机31和第二沉积碳粉尘吸附回收机32捕获，而沉积碳块体经由刮刀单元2于推焦头12之间的通道掉落至沉积碳块体承接单元。本发明具有整体结构稳固，制作成本低的优势，适用于回收焦炉炭化室沉积碳的回收。

以7.63m焦炉为例，碳化室有效尺寸为18560×603×7540(mm)，假设炉顶空间高炉为500mm。沉积碳主要分布于炉顶、炉顶高度范围内两侧炉墙以及前后炉门。本发明装置可以有效回收前后炉门以外的焦炉碳化室顶部以及两侧炉墙上部的沉积碳，炭化室沉积碳回收率可高达约88％。

本发明的刮刀单元2中内板22和外板25的配合使用使得新型刮刀结构(刮刀单元2)与推焦头12紧密贴合并形成牢固的支撑结构；三刃刮刀21强度高，寿命长，可以刮取更多得沉积碳；挡板23和支撑板24配合使用使得刮掉的沉积碳块体更容易被收集。粉末回收装置和块体装置的协同回收功能使得被刮取得沉积碳被做大限度地回收。焦炉炭化室沉积碳回收装置可以对焦炉炭化室顶部以及两侧炉墙上部的沉积碳进行有效回收，避免了优质碳素资源地浪费，可减少焦化企业的碳排放。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述装置包括刮刀单元、沉积碳粉尘吸附回收单元、沉积碳块体掉落承接单元、推焦杆和推焦头；

所述刮刀单元，包括三刃刮刀和挡板；所述三刃刮刀竖向设置，所述三刃刮刀为长方形或正方形结构，在上边和两个侧边开刃，分别用于刮去焦炉炭化室顶部及两侧炉墙上部的积碳；所述挡板设置在所述推焦头顶部，所述三刃刮刀和挡板之间形成沉积碳块体的下落通道；

所述沉积碳粉尘吸附回收单元，用于吸附回收刮去沉积碳过程中产生的沉积碳粉尘；

所述沉积碳块体掉落承接单元，设置于所述刮刀单元下方，用于回收沉积碳块体；

所述推焦杆水平设置，所述推焦头设置在所述推焦杆前端，所述刮刀单元设置在所述推焦头上。

2.如权利要求1所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述挡板倾斜设置，所述挡板与水平方向的夹角为45°。

3.如权利要求1所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述刮刀单元还包括内板、支撑板、外板、刮刀固定螺钉和外板固定螺钉；

所述三刃刮刀由刮刀固定螺钉与所述外板连接，所述外板通过所述外板固定螺钉与所述推焦头连接；所述内板设置在所述三刃刮刀的中部，垂直于所述三刃刮刀且分别与所述外板和所述推焦头固定连接；所述支撑板垂直于所述挡板，用于支撑所述挡板；

所述三刃刮刀、外板、挡板和内板之间的空间形成沉积碳块体的下落通道。

4.如权利要求3所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述外板上端与所述三刃刮刀连接部分设置有加强部，所述加强部为三角形结构，三角形的斜边与水平方向的夹角为45°。

5.如权利要求4所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述挡板与所述三角形斜边的夹角为90°。

6.如权利要求1所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述沉积碳粉尘吸附回收单元包括第一沉积碳粉尘吸附回收机和第二沉积碳粉尘吸附回收机；

所述第一沉积碳粉尘吸附回收机设置在所述推焦头的内部，所述第一沉积碳粉尘吸附回收机的开口端位于所述推焦头顶部，用于回收沉积碳刮去过程中所述刮刀单元附近空间范围内的小尺寸沉积碳；

所述第二沉积碳粉尘吸附回收机设置在所述推焦杆上部，所述第二沉积碳粉尘吸附回收机的开口端水平设置且朝向沉积块体掉落方向，用于回收沉积碳块体在掉落过程中产生的小尺寸沉积碳。

7.如权利要求1所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述沉积碳块体掉落承接单元包括沉积碳块体掉落承接篮和限位固定架；所述限位固定架固定在所述推焦杆上，用于沉积碳块体掉落承接篮的限位与支撑。

8.如权利要求7所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述沉积碳块体掉落承接篮的截面为等腰梯形，侧边与水平方向夹角为60度；所述沉积碳块体掉落承接篮侧部设置吊装孔，底部设置限位槽。

9.如权利要求3所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述三刃刮刀的材质为高锰钢ZGMn13-2，所述内板、支撑板、外板的材质为Q235。

10.如权利要求1所述的焦炉炭化室沉积碳的回收装置，其特征在于，所述装置还包括绞盘、配电箱和电缆；电缆铺设在所述推焦杆之中，所述绞盘控制电缆的伸缩，所述配电箱与所述绞盘信号连接。

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