一种顶装焦炉装煤压实一体装置及装煤压实方法

摘要

本发明公开一种顶装焦炉装煤压实一体装置及装煤压实方法，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。

说明书

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一体装置及装煤压实方法。

背景技术

随着高炉冶炼技术和设备的不断发展和提高，高炉对焦炭质量的要求愈来愈严格，虽然高炉富氧喷煤新技术等的发展，焦炭作为高炉的供热剂、供碳剂和还原剂的作用有所降低，但焦炭作为骨架，保护高炉内透气性和透液性的作用反而得到了加强，是目前高炉炼铁过程中不可替代的原材料。

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。

“一种推焦车的压煤平煤装置(CN202849318U)”该实用新型提供了一种不仅具有平通、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，使用周期长的推焦车的压煤平煤装置。但是在整个过程中，压煤器作用力主要作用在两块侧板上，对煤的作用力有限，当遇到炭化内煤表面过低于平煤杆装置或者煤表面有凹陷时，滚筒就会悬挂于平煤装置与煤表面之间，对煤表面无压力作用。

“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。

“炼焦炉平煤方法(CN105001884A)”该技术提供一种炼焦炉平煤方法，能够压紧压实炼焦炉中炼焦煤，使炼焦煤的堆密度增加，进而提高焦炭质量。该技术中平煤杆伸出端属于硬链接，连接部位对平煤杆的支撑力使得依次伸出的平煤杆并不能将自身的重力全部作用在煤上，因此，减弱了平煤装置对煤压实的作用。

“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，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。

因此，针对现有顶装焦炉平煤杆装置存在的装煤密度不均匀，增大顶装焦炉焦炭产量的生产实际需求，有必要开发出一种简便、高效、实用煤压实一体装置，以及通过装煤压实一体装置提高焦炉装煤堆密度，进而提高焦炉装煤量及焦炭质量的操作方法。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、高效、实用煤压实工艺装置和方法，通过机械装置进行装煤、压实一体化连续操作，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。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种顶装焦炉装煤压实一体装置，其特征在于：包括设置在装煤车上的压实装置和装煤送料装置；所述的压实装置包括驱动装置、配重装置、呈倒T型的压杆和伸缩套筒、限位器、角度连杆、压板和对位圆环；所述的配重装置置于压杆上部，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；所述驱动装置为两套，分别驱动伸缩套筒和配重装置，其中一套驱动装置包括驱动电机、辊轴，至少两根钢绳，钢绳一端固定于辊轴上，另一端固定在配重装置上；另一套驱动装置包括驱动电机、驱动辊轴、至少两根钢绳，钢绳一端固定于驱动辊轴上，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；所述的装煤送料装置包括煤斗、螺旋送料装置和锥形收料装置；所述煤斗底部增设下料闸板；所述螺旋送料装置底部有固定连接板，连接板下安装滚轮，并提供滚轮滚动的轨道平面；连接板的一端安装有液压轴。

所述的锥形收料装置包括锥形收料槽，锥形收料槽上表面为仰5°～10°斜面，靠近螺旋送料装置侧高，上表面设有通道口，在通道口上增设可开关的密封盖，密封盖与锥形收料槽通过转轴连接，密封盖能够以转轴为弧心进行绕动，密封盖通过牵引绳与连接板进行连接，锥形收料槽靠近螺旋送料杆侧设有通过支撑杆支撑的滑轮，牵引绳沿滑轮滑动。

所述伸缩套筒外表面设有一个对位圆环，对位圆环连接在装煤车上。

所述压板的调整角度为180°以内，所述配重装置配重范围在1t～10t。

所述压杆、限位器、角度连杆、压板均为耐高温高强度钢材质。

所述液压轴提供液压后，连接板连同螺旋送料杆在轨道平面上移动的距离正好满足压实装置进入装煤口所需的横向宽度。

所述密封盖张开角度与水平呈90°以内。

一种顶装焦炉装煤压实一体装置的装煤压实方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)，通过装煤送料装置完成装煤操作；

步骤2)，在液压轴作用下，螺旋送料装置沿着轨道平面后退，通过连接板对牵引绳的牵拉，与牵引绳连接的密封盖以转轴为弧心转动，进而打开密封盖；

步骤3)，压实装置通过密封盖所在的通道口进入到锥形收料槽、装煤口，启动两套驱动装置的驱动电机同时正向转动，压杆、伸缩套筒、压板在驱动电机及钢绳带动下同步下降，通过锥形收料槽、装煤口进入炭化室；角度连杆完全进入装煤口以后，驱动伸缩套筒的驱动电机暂停，驱动配重装置的驱动电机控制压杆继续下降，靠配重装置和压杆的重力及角度连杆连接作用，压板打开，压板张开到目标角度后，再次启动伸缩套筒的驱动电机正向转动，保证伸缩套筒与压杆同步下降，直至与炉内煤表面接触并将煤压实；待压板下压到极限位置后，两套驱动装置的驱动电机同步反向转动，压板离开煤表面，在角度连杆到达装煤口之前，驱动伸缩套筒的驱动电机暂停，驱动配重装置的驱动电机控制压板继续上升，靠驱动电机相连接钢绳牵拉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驱动电机反向转动，保证伸缩套筒与压板同步上升离开装煤口、锥形收料槽通道口；

步骤4)，压实装置退出密封盖所在的通道口后，螺旋送料杆在液压轴作用下前进至原装煤位置处，通过牵引绳连接在密封盖的牵拉力消失，位于斜面上的密封盖在自身重力作用下得以重新关闭，再次开启装煤送料装置，进行补煤操作。

本发明所涉及的一种顶装焦炉装煤压实一体装置及装煤压实方法，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、降低环境污染，促进焦化企业的可持续发展。

附图说明

图1为装煤压实一体装置示意图；

图2为压实装置打开时示意图；

图3为除尘密封盖原理示意图。

其中，驱动电机 1-1、1-2，驱动辊轴 2-1、2-2，钢绳 3-1、3-2，配重装置 4，压杆5，伸缩套筒 6，限位器 7，角度连杆 8，压板 9，对位圆环 10，煤斗 11，下料闸板 12，螺旋送料杆 13，送料电机 14，液压轴 15，滚轮 16，连接板 17，轨道平面 18，导套 19，锥形收料槽 20，除尘装置 21，转轴 22，密封盖 23，牵引绳 24，滑轮 25，支撑杆 26。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

一种顶装焦炉装煤压实一体装置，包括压实装置和装煤送料装置。

所述压实装置包括驱动电机1-1、1-2，驱动辊轴2-1、2-2，钢绳3-1、3-2，配重装置4，压杆5，伸缩套筒6，限位器7，角度连杆8，压板9，对位圆环10。其中，配重装置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4，其中一套驱动装置包括驱动电机1-1、驱动辊轴2-1，至少两根钢绳3-1，钢绳3-1一端固定于驱动辊轴2-1上，另一端固定在配重装置4上；另一套驱动装置包括驱动电机1-2、驱动辊轴2-2、至少两根钢绳3-2，钢绳3-2一端固定于驱动辊轴2-2上，另一端固定在伸缩套筒6上。

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。

所述伸缩套筒6外表面设有一个对位圆环10，对位圆环10连接在装煤车上。

所述压板9的调整角度为180°以内，所述配重装置4配重为3t。

所述压杆5、限位器7、角度连杆8、压板9均为耐高温高强度钢材质。

所述的装煤送料装置包括煤斗11、螺旋送料装置和锥形收料装置；

所述煤斗底部增设下料闸板12，下料闸板12可控制煤斗11内煤的下料；

所述的螺旋送料装置包括有螺旋送料杆13，驱动螺旋送料杆13的送料电机14，在螺旋送料杆13下面增加连接板17，连接板17下安装可以滚动的滚轮16，并提供滚轮16滚动的轨道平面18。连接板17的一端安装有双向液压轴15，液压轴15可以提供双向作用力，进而控制具有滚轮16的螺旋送料杆13在水平方向的线性移动。

所述液压轴15提供液压后，连接板17连同螺旋送料杆13在轨道平面18上移动的距离正好满足压实装置通过通道口进入焦炉装煤口所需的横向宽度。

所述的锥形收料装置包括有导套19和锥形收料槽20，所述锥形收料槽20上表面为仰5°斜面，靠近螺旋送料装置侧高，上表面设有通道口，在通道口上增设可开关的密封盖23，密封盖23与锥形收料槽20通过转轴22连接，密封盖23能够以转轴22为弧心进行绕动，密封盖23通过牵引绳24与连接板17进行连接，锥形收料槽20靠近螺旋送料杆13侧设有通过支撑杆26支撑的滑轮25，牵引绳24沿滑轮25滑动。

所述装煤压实方法具体实施包括：

步骤1。装煤车定位完成后，开启除尘装置21，打开焦炉炉盖，下放与锥形收料槽20连接的导套19，导套19与焦炉装煤口接触并密封后，开启送料电机14，螺旋送料杆13在送料电机14带动下开始旋转，打开煤斗11下料闸板12，进行装煤操作，装煤完成后依次关闭煤斗下料闸板12、送料电机14；

步骤2。通过液压轴15驱动螺旋送料装置沿轨道平面18向远离锥形收料槽20一侧移动，进而连接板17牵拉牵引绳24，牵引绳24沿支撑杆26支撑的滑轮25滑动，密封盖23以转轴22为弧心转动，密封盖23张开角度与水平呈90°以内，同时打开的密封盖23所在的通道口可以满足压实装置的进入；

步骤3。压实装置通过对位圆环10与密封盖23通道口对位后，压实装置通过密封盖23所在的通道口进入到锥形收料槽20、装煤口，启动两套驱动电机同时正向转动，压杆5、伸缩套筒6、压板9在驱动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8完全进入装煤口以后，驱动伸缩套筒6的驱动电机1-2暂停，驱动配重装置的驱动电机1-1控制压杆5继续下降，靠配重装置4和压杆5的重力及角度连杆8连接作用，压板9打开，压板9张开到目标角度后，再次启动伸缩套筒6的驱动电机1-2正向转动，保证伸缩套筒6与压杆5同步下降，直至与炉内煤表面接触并将煤压实；待压板9下压到极限位置后，两套驱动电机同步反向转动，压板9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的驱动电机1-2暂停，驱动电机1-1控制压板9继续上升，靠驱动电机1-1相连接钢绳3-1牵拉和角度连杆8的共同作用使压板9闭合，再次启动驱动伸缩套筒6的驱动电机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；

步骤4。压实装置进一步退出密封盖23所在的通道口后，液压轴15驱动螺旋送料装置沿轨道平面18向靠近锥形收料槽20一侧移动，带有滚轮16的螺旋送料装置重新回至原装煤位置处，牵引绳24对密封盖23的牵引力消失，同时位于5°倾斜面上的密封盖23在自身重力作用下关闭。再次开启送料电机14、煤斗下料闸板12，螺旋送料杆13在送料电机14带动下对焦炉进行螺旋送料补煤，补煤操作完成后关闭送料电机14、下料闸板12、除尘装置21，收起与锥形收料槽20连接的导套19。焦炉炭化室装煤、压实、补煤一体化操作完成。

某6m焦炉通过装煤、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