CN215480708U - 焦炉碳化室微压调节切断装置 - Google Patents

Abstract

焦炉碳化室微压调节切断装置，通过调节驱动装置调节特殊形状的水封溢流阀芯在启闭过程中改变流通面积起到调节和切断荒煤气流通量，达到调节碳化室压力目的，通过水封溢流阀芯和密封阀座的密封效果和喷淋氨水形成水封达到绝对密封效果，由于流量调节切断装置的特殊结构形式，水封溢流阀芯与密封阀座接触旋转，其具有自清洗，结构简单，流量调节特性为近似等百分比，调节灵敏，操作方便，降低故障率，降低维修成本，特别是在现有焦炉碳化室上应用，将原有的手动水封翻板作为检修时切断集气管与外部流通，降低了在现有焦炉上安装风险和缩短了建设周期。

Description

焦炉碳化室微压调节切断装置

技术领域

本实用新型涉及一种焦炉炭化室的技术领域，具体涉及一种焦炉碳化室微压调节切断装置。

背景技术

在冶金焦化技术领域，焦炉集气管用来收集所有炭化室内部因煤燃烧后所产生的荒煤气，集气管通过桥管与炭化室上升管连接，上升管管内压力则是非常重要的炼焦工艺参数，其压力大小由焦炉各个炭化室内部当前实际压力所决定。上升管压力的稳定直接关系到焦饼产品的质量，同时影响着焦炉上空的空气质量。

装煤和结焦前中期，荒煤气产生量大，炭化室内压力增加，一旦炉门等处密封不严，会导致焦炉冒烟冒火；结焦末期，荒煤气产生量小，炭化室内容易产生负压而吸入空气，造成炉体内局部燃烧而影响焦炉寿命。另外，焦炉在装煤过程中产生大量烟尘，通常采用装煤除尘地面站并辅助高压氨水或蒸汽喷射的方式控制烟尘，另外一旦焦炉炭化室内压力过大，就会冲开炭化室上升管管盖，并直接向大气外排由炭化室内燃烧煤所产生的荒煤气，而这种荒煤气含有大量对人体有害成份(如H2S)，它不仅危害着在岗职工的身体健康，同时污染着焦炉周边的大气环境。以前焦炉集气管压力调节方式为粗放式，其效果比较差，焦炉碳化室只是通过手动方式对水封翻板进行开启和关闭如图17、18、19、20所示，煤气回收率很低，有害气体被大量排放到大气中，严重污染环境。但是，这些方法不能从减少尘源上解决根本问题，且能源动力消耗过大。

为此，采用单孔炭化室压力调节技术来进一步减少大型焦炉装煤和结焦过程中产生的污染物的排放，而焦炉单孔炭化室压力调节技术是21世纪以来为进一步减少焦炉装煤和结焦过程的污染物排放而研发的新技术，目前单孔炭化室压力调节系统国外常用的有德国的PROVEN系统、意大利的SOPRECO系统，国内有的CPS系统和OPR系统。这些系统中的焦炉碳化室调节切断装置都存在着不同程度的弊病；第一种单孔碳化室调压系统是通过调节氨水液位的高度，控制碳化室内导出荒煤气的流量，使用碳化室压力的自动调节，该单孔调压系统主要由皇冠管、固定杯、密封锥形体、连杆、气缸(驱动活塞升降)、冲洗管及相应的自动化控制系统等组成；由于焦炉碳化室压力调节装置长期在荒煤气和氨水共存的环境下工作，在其部件上容易沉积石墨和焦油，是焦炉碳化室调节装置的机构行程不到位，堵塞严重时导致功能失效，该单孔调压系统机械部件多，结构复杂，清洗和维修时拆卸难度非常大，介质流通阻力大，特别需要全流量需要全开时严重影响流量，如图21和图22 所示。

第二种焦炉碳化室单孔碳化室调压系统，是通过弧形翻板作为流量调节和水封翻板阀作为切断介质流通装置的二套阀门同时使用，当需要调节荒煤气从碳化室到集气管内时开启水封翻板阀后再调节弧形翻板阀旋转角度改变介质流通面积达到调节流量目的，切断荒煤气的流通时通过关闭水封翻板阀的水位进行彻底切断，由于通道下方通过弧形翻板旋转改变介质流通面积从而起到调节流量目的，但是其调节特性差，相对控制比较复杂，维护工作量大，故障率高，调节灵敏度差，由于多个碳化室共用一个集气管，因此集气管内长期有煤气因此安装和拆卸难道大等缺点，如图27和图28所示。

第三种单孔碳化室调压系统是通过气动装置带动流量调节锥形铊在变径桥管内上下运动，而改变荒煤气的流通阻力，以调节炭化室内的压力，当需要切断荒煤气流通时，气动装置带动流量调节锥形铊向上位移，使变径桥管内的水封管插入流量调节锥形铊内的水封槽，通过水位进行切断介质流通；由于炼焦过程中容易产生石墨，同时石墨或其它颗粒物，变径桥管和流量调节锥形铊内水封槽堵塞内，造成卡涩不能关闭和不能上升起到水封作用等问题，清理非常频繁同时难道比较大，变径桥管下部分流量调节体在正常情况下氨水喷射不到，容易造成变径桥管下部分流量调节体表面积累粘附石墨或粉尘，使流量调节体变小，造成流量变化不能起到调节故障，故障率高；调节灵敏度差，清洗和维修时拆卸难度非常大，检维修时间长、成本高，清洗和维修时拆卸难度非常大，介质流通阻力大，特别需要全流量需要全开时严重影响流量，如图23和图24所示。

第四种焦炉碳化室单孔碳化室调压系统，是通过在原有手动水封翻板上增加气动装置，通过对气动阀门定位器对气动水封翻板进行角度调节，通过水封翻板开启不同角度的流通面积达到调节介质流量目的，但是水封翻板的调节特性非常差，因此在调试过程中难度非常大，由于受现场工况位置、时有焦油外溢和环境温度高的影响，气动装置和阀门定位器使用寿命非常短，需要切断荒煤气的流通时通过关闭水封翻板阀后存积的水位进行水封切断，其结构简单，但是其调节特性差，维护工作量大，故障率高，调节灵敏度差大等缺点，如图25和图26所示。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种焦炉碳化室微压调节切断装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种焦炉碳化室微压调节切断装置，包括流量调节切断装置，所述流量调节切断装置包括水封溢流阀芯，所述水封溢流阀芯包括阀芯壳体和下水封溢流件，所述下水封溢流件设置在阀芯壳体的内腔，所述下水封溢流件与阀芯壳体之间设置溢流孔，所述阀芯壳体设置溢流管，且阀芯壳体与溢流管的交接处开设高位溢流口，所述高位溢流口连通所述溢流管的一端，所述溢流管延伸至下水封溢流件内，所述阀芯壳体的一侧开设流量调节口，所述流量调节口贯穿阀芯壳体。

较佳的，所述流量调节口为阀芯壳体一侧的开口，且此开口向边缘延伸至阀芯壳体的外部。

较佳的，所述下水封溢流件具有低位溢流口，所述溢流管的两端分别为高位溢流口和流出口，所述高位溢流口位于阀芯壳体顶部，所述溢流管具有流出口的一端穿过低位溢流口伸入下水封溢流件内。

较佳的，所述流量调节切断装置包括阀体、传动轴和驱动装置，所述水封溢流阀芯设置在阀体内，所述传动轴伸入阀体连接水封溢流阀芯，所述驱动装置固定在阀体外部，所述驱动装置通过传动轴连接水封溢流阀芯。

较佳的，所述阀体形成阀腔和阀口并设置密封组件，所述阀口位于阀腔，所述水封溢流阀芯通过传动轴固定在阀腔，所述密封组件包括密封阀座、连接螺钉、压板圈和预紧弹簧，所述密封阀座设置在水封溢流阀芯的上方的阀口处，所述密封阀座的一端活动接触水封溢流阀芯，所述压板圈通过连接螺钉固定在阀口的顶部，所述密封阀座的顶端等距设置若干预紧沉孔，所述预紧沉孔内均设置预紧弹簧，所述压板圈在阀口的顶部固定后，所述压板圈将预紧弹簧在外的部分压入预紧沉孔，所述预紧弹簧抵住密封阀座。

较佳的，所述流量调节切断装置随水封溢流阀芯的转动具有开启状态和关闭状态，所述开启状态时上升管连通阀腔，所述关闭状态时水封溢流阀芯堵塞密封阀座。

较佳的，所述焦炉碳化室微压调节切断装置还包括氨水喷淋系统，所述水封溢流阀芯堵塞密封阀座时，所述氨水喷淋系统对水封溢流阀芯喷淋氨水，形成内水封，所述氨水通过溢流管溢入下水封溢流件中，形成中央水封。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的焦炉碳化室微压调节切断装置解决的技术问题是提供流量调节切断装置，通过调节驱动装置调节特殊形状的水封溢流阀芯在在通道开启角度位置变化改变流通面积起到调节和切断碳化室内荒煤气流通量，达到调节碳化室压力目的，通过水封溢流阀芯和密封阀座的密封效果和喷淋氨水形成水封达到绝对密封效果，实现炭化室内压力稳定目的，由于流量调节切断装置的特殊结构形式，水封溢流阀芯与密封阀座接触旋转，同时在喷淋氨水的作用下，因此它其具有自清洗，结构简单，流量调节特性为近似等百分比，调节灵敏，控制系统只需对一台流量调节切断装置进行操作控制，因此操作方便，降低故障率，降低维修成本，特别是在现有焦炉碳化室上应用，将原有的手动水封翻板作为检修时切断集气管与外部流通，降低了在现有焦炉上安装风险和缩短了建设周期。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为发明所述焦炉碳化室微压调节切断装置的安装位置示意图；

附图2为流量调节切断装置关闭时的剖视示意图；

附图3为流量调节切断装置全开时的三维外形示意图；

附图4为流量调节切断装置关闭状态时的附图3中所示的B-B剖视图；

附图5为流量调节切断装置调节过程中开启部分状态时的附图3中所示的B-B剖视图；

附图6为流量调节切断装置全开状态时的附图3中所示的B-B剖视图；

附图7为水封溢流阀芯外形图；

附图8为水封溢流阀芯剖视图；

附图9为附图7中所示的F-F剖视图；

附图10为本实用新型安装在另一类上升管、桥管、水封翻板和集气管安装示意图；

附图11为本实用新型安装在另一类的上升管、桥管和集气管总安装示意图；

附图12为本实用新型安装在另一类的上升管、桥管和集气管总安装示意图；

附图13为流量调节切断装置附图4中所示的全关状态时的俯视方向示意图；

附图14为流量调节切断装置调节过程中开启部分状态时的附图5中的D 向俯视图；

附图15为流量调节切断装置全开状态时的附图6中的E向俯视图；

附图16为附图4中所示的局部放大图；

附图17是现有技术上升管侧装式手动水封翻板阀关闭时剖视图；

附图18是现有技术上升管侧装式手动水封翻板阀开启时剖视图；

附图19是现有技术上升管上装式手动水封翻板阀关闭时剖视图；

附图20是现有技术上升管侧装式手动水封翻板阀开启时剖视图；

附图21是现有技术上升管通过水位调节控制装置关闭时剖视图；

附图22是现有技术上升管通过水位调节控制装置开启时剖视图；

附图23是现有技术上升管通过锥形调节铊调节控制装置关闭时剖视图；

附图24是现有技术上升管通过锥形调节铊调节控制装置开启时剖视图；

附图25是现有技术上升管上装式气动调节水封翻板阀关闭时剖视图；

附图26是现有技术上升管侧装式气动调节水封翻板阀开启时剖视图；

附图27是现有技术上升管气动调节翻板式加水封翻板阀关闭时剖视图；

附图28是现有技术上升管气动调节翻板式加水封翻板阀开启时剖视图。

附图标记：

1、上升管，2、水封阀，3、氨水喷淋系统，4、流量调节切断装置，6、水封溢流阀芯，7、阀体，101、桥管，102、水封翻板阀，103、集气管，104、取压口，105、压力变送器，201、水封盖，203、水封盘，204，翻板轴，205、翻板曲柄，206、翻板驱动装置，601、阀芯壳体，602、流量调节口，603、高位溢流口，604、溢流管，605、下水封溢流件，606、溢流孔，607、低位溢流口，608、流出口，701、密封阀座，702、阀口，801、预紧弹簧，802、压板圈，803、连接螺钉，11、内水封，12、中央水封，14、传动轴，15、驱动装置，16、定位器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合说明书附图对本实用新型做进一步描述。

本实用新型提供如下技术方案：

如附图1～16所示，本实用新型所介绍的焦炉碳化室微压调节切断装置，流量调节切断装置4包括水封溢流阀芯6，水封溢流阀芯6包括阀芯壳体601 和下水封溢流件605，下水封溢流件605设置在阀芯壳体601的内腔，下水封溢流件605与阀芯壳体601之间设置溢流孔606，下水封溢流件605的边缘只有部分与阀芯壳体601连接，并非是完全连接，而二者连接后之间的缝隙便为溢流孔606，当氨水蓄满下水封溢流件605时，氨水从低位溢流口607溢流，便会从溢流孔606到集气管103内，阀芯壳体601形成溢流管604，且阀芯壳体601与溢流管604的交接处开设高位溢流口603，高位溢流口603连通所述溢流管604的一端，溢流管604延伸至下水封溢流件605内，流量调节口602 开设在阀芯壳体601的一侧，流量调节切断阀4关闭后水封溢流阀芯6旋转到关闭状态，氨水从桥管101顶部喷淋到水封溢流阀芯6上，在水封溢流阀芯6关闭状态的形成内水封11，超出液位h1，开始溢流到水封溢流阀芯6中芯设有球体溢流口603通过溢流管604到下水封溢流件605内形成中央水封 12超出液位h2再从低位溢流口607最终溢流到集气管103内；当水封溢流阀芯6旋转过程中，由于密封阀座701在预紧弹簧801的作用下使密封阀座701 与水封溢流阀芯6摩擦以及氨水冲洗进行自清洗，由于下水封溢流件605呈碗状在调节过程中通过氨水将焦油和石墨在氨水冲洗进行自清洗，避免结焦有堵塞溢流通道，并且驱动装置上设置了定位器16对驱动装置15的运行进行精确定位；控制系统结合焦炉结焦时间和碳化室内的压力发送信号给阀门定位器16，阀门定位器16指令驱动装置15驱动流量调节切断装置4内的水封溢流阀芯6旋转，当压力高于设定值水封溢流阀芯6开启加大流通面积，当压力低于设定值水封溢流阀芯6开启减少流通面积，起到自动调整碳化室内压力稳定目的；

具体的，流量调节口602为阀芯壳体601一侧的开口，且此开口向边缘延伸至阀芯壳601体的外部，流量调节口602的开口形状为喇叭口，其开口形状决定了水封溢流阀芯6的性能，附图中所示为V型喇叭口，而另一方案为U型喇叭口，二者间的区别就在于V型喇叭口的性能更优，其流量特性为等百分比，其起到的调节精度更高；

具体的，下水封溢流件605具有低位溢流口607，溢流管604的两端分别为高位溢流口603和流出口608，高位溢流口603位于阀芯壳体601顶部，溢流管604具有流出口608的一端穿过低位溢流口607伸入下水封溢流件605 内，下水封溢流件605呈盘状，其盘口便称为低位溢流口607，溢流管604伸入下水封溢流件605内蓄满水后通过低位溢流口607溢流再从溢流孔606到集气管103内，将溢流管604底部到低位溢流口607形成水封高度H2的中央水封12；

具体的，由于流量调节切断装置4的特殊结构形式，水封溢流阀芯6与密封阀座701接触并旋转，使密封阀座701对水封溢流阀芯6球面体进行轻微刮擦同时在喷淋氨水的作用下进行冲洗，实现流量调节切断阀自清洗目的，降低故障率低，调节灵敏度高，可减少检维修时间，降低维修成本，特别是在现有焦炉碳化室上应用；

具体的，焦炉碳化室微压调节切断装置包括上升管1、桥管101、流量调节切断装置4、水封翻板阀102、集气管103和氨水喷淋系统3，上升管1连接桥管101，氨水喷淋系统3设置在桥管101，水封翻板阀102连接集气管103，桥管101通过流量调节切断装置4，本实用新型在水封翻板阀的上方设置流量切断装置4不仅提高性能，当需要项目建设或更换流量切断装置4时将用水封翻板阀102关闭后水封将集气管103内的气体与外部隔绝，解决了工程建设过程中拆装和维护过程中的安全问题，便于进行维修和更换；

具体的，阀体7形成阀腔和阀口702并设置密封组件，阀口702位于阀腔，水封溢流阀芯6通过传动轴14固定在阀腔，密封组件包括密封阀座8、连接螺钉803、压板圈802和预紧弹簧801，密封阀座8设置在阀口702且在水封溢流阀芯6的上方，密封阀座8的一端活动接触水封溢流阀芯6，压板圈 802通过连接螺钉803固定在阀口702的顶部，预紧弹簧801设置在密封阀座 8和压板圈802之间，预紧弹簧801持续对预紧沉孔的底端施压，使密封阀座 8一直是抵在水封溢流阀芯6的上表面，从而形成初步的密封，并且还能保证密封阀座8和水封溢流阀芯6之间产生轻微的刮擦同时通过喷洒氨水，将水封溢流阀芯6表面上的沾污进行刮擦冲洗，达到自我清洗目的；

具体的，通过焦炉碳化室预设一个压力值和结焦过程时间综合对流量调节切断阀4进行自动开启、中间调节位置和关闭，达到实施自动调节碳化室压力；

具体的，上升管上方上方设有水封阀2，水封阀2由水封盖201、水封盘 203和翻板轴204，翻板曲柄205，翻板曲柄205通过翻板驱动装置206推动带动安装在翻板轴204的水封盖201开启关闭，根据炼焦工艺对水封阀2通过翻板驱动装置206打开或关闭；

具体的，流量调节切断阀4通过驱动装置15将水封溢流阀芯6旋转完全开启到最大流通面积，同时配合氨水喷淋冷却荒煤气，实施无烟装煤；

具体的，取压口108的位置可以连接作为现有技术的压力变送器105，通过压力变送器105发生信号给控制系统，控制系统通过接收到压力变送器105 传递的压力结合炼焦过程中的结焦时间，控制系统发送信号给流量调节切断阀4，接到信号好流量调节切断阀4上的驱动装置15进行旋转角度调节，使驱动装置15带动安装在传动轴14上的水封溢流阀芯6旋转改变荒煤气的流通面积，当检测到压力高时水封溢流阀芯6加大开启角度，当当检测到压力低时水封溢流阀芯6减少开启角度，使检测点的压力维持在恒定值，达到碳化室压力稳定目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：包括流量调节切断装置(4)，所述流量调节切断装置(4)包括水封溢流阀芯(6)，所述水封溢流阀芯(6)包括阀芯壳体(601)和下水封溢流件(605)，所述下水封溢流件(605)设置在阀芯壳体(601)的内腔，所述下水封溢流件(605)与阀芯壳体(601)之间设置溢流孔(606)，所述阀芯壳体(601)设置溢流管(604)，且阀芯壳体(601)与溢流管(604)的交接处开设高位溢流口(603)，所述高位溢流口(603)连通所述溢流管(604)的一端，所述溢流管(604)延伸至下水封溢流件(605)内，所述阀芯壳体(601)的一侧开设流量调节口(602)，所述流量调节口(602)贯穿阀芯壳体601。

2.根据权利要求1所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述流量调节口(602)为阀芯壳体(601)一侧的开口，且此开口向边缘延伸至阀芯壳体(601)的外部。

3.根据权利要求1所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述下水封溢流件(605)具有低位溢流口(607)，所述溢流管(604)的两端分别为高位溢流口(603)和流出口(608)，所述高位溢流口(603)位于阀芯壳体(601)顶部，所述溢流管(604)具有流出口(608)的一端穿过低位溢流口(607)伸入下水封溢流件(605)内。

4.根据权利要求1所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述流量调节切断装置(4)包括阀体(7)、传动轴(14)和驱动装置(15)，所述水封溢流阀芯(6)设置在阀体(7)内，所述传动轴(14)伸入阀体(7)连接水封溢流阀芯(6)，所述驱动装置(15)固定在阀体(7)外部，所述驱动装置(15)通过传动轴(14)连接水封溢流阀芯(6)。

5.根据权利要求4所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述阀体(7)形成阀腔和阀口(702)并设置密封组件，所述阀口(702)位于阀腔，所述水封溢流阀芯(6)通过传动轴(14)固定在阀腔，所述密封组件包括密封阀座(701)、连接螺钉(803)、压板圈(802)和预紧弹簧(801)，所述密封阀座(701)设置在水封溢流阀芯(6)的上方的阀口(702)处，所述密封阀座(701)的一端活动接触水封溢流阀芯(6)，所述压板圈(802)通过连接螺钉(803)固定在阀口(702)的顶部，所述密封阀座(701)的顶端等距设置若干预紧沉孔，所述预紧沉孔内均设置预紧弹簧(801)，所述压板圈(802)在阀口(702)的顶部固定后，所述压板圈(802)将预紧弹簧(801)在外的部分压入预紧沉孔，所述预紧弹簧(801)抵住密封阀座(701)。

6.根据权利要求1或5所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述流量调节切断装置(4)随水封溢流阀芯(6)的转动具有开启状态和关闭状态，所述开启状态时上升管(1)连通阀腔，所述关闭状态时水封溢流阀芯(6)堵塞密封阀座(701)。

7.根据权利要求6所述的焦炉碳化室微压调节切断装置，其特征在于：所述焦炉碳化室微压调节切断装置还包括氨水喷淋系统(3)，所述水封溢流阀芯(6)堵塞密封阀座(701)时，所述氨水喷淋系统(3)对水封溢流阀芯(6)喷淋氨水，形成内水封(11)，所述氨水通过溢流管(604)溢入下水封溢流件(605)中，形成中央水封(12)。

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