专利名称：向室炉式焦炉装入煤的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于使供入焦炉内的煤的上下方向的松密度差小、能得到质量稳定的焦炭的、向焦炉中装入煤的方法及其装置。
通常，用于制造焦炭的室炉式焦炉的炉体下部配置蓄热室，在其上部交替地配置许多炭化室和燃烧室，从在各炭化室的纵向配置的数个装入口将煤装入炭化室。
图13是表示在这种焦炉中的以往的煤装入装置的说明图。
在图13中，相应于在炭化室8的纵向配置的装入口7，有数个煤料斗1，图中未示出的搭载煤料斗1的煤装入车沿焦炉炭化室8的横向移动，利用设置在各煤料斗1下部的平板给料器3运送各煤料斗1内的煤2，从煤运送口5，经过煤装入筒6将煤2装入炭化室8中。
装入炭化室8中的煤2，随休止角，在各装入口7的正下方形成具有尖峰部的凸凹面，为了将凸凹面弄成水平而设置了平煤器(图中未示出)，装入煤后，通过从炭化室8的一端至另一端反复数次前进后退，进行使凸凹面均匀平整的作业。
如上所述，向焦炉炭化室8装入煤是从煤运送口5经过炭化室8上部的装入口7自然下落来进行，如从图14中所示的焦炉内的煤松密度分布图看到的那样，碳化室8内的煤2由于下部的落下距离大，松密度大，越到上部落下距离越小，松密度变小。
因此，从焦炉的下部到上部，煤的松密度有差别，造成所生成的焦炭强度不均匀，成为引起质量和生产率低下的原因。
为了解决此问题，已经开发了种种方法和装置。例如，在特开昭57-36183中，作为降低因装入焦炉炭化室的煤上层部的低松密度造成的焦炭强度不均匀的方法，提出在装入煤的平煤器本体的顶端设置加振机，将表面已均匀的装入煤的上层部加压并加振，增加松密度的方法；另外，在特开昭60-15487中，提出在装入煤的平煤器本体的顶端设置自由旋转的压实辊，边压紧装入煤的上表层部，边将其压平的方法。
另外，在实开昭57-150538中，提出利用油压缸使煤料斗形成能上下移动的结构，在将煤装入炭化室时，增大煤落下距离的落差的装入装置。
再有，在特公昭60-23140中，为了使装入焦炉炭化室中的煤的上下方向的松密度分布均匀，提出了利用由一对皮带构成的投入装置，以合适的速度加速装入煤，在装入的同时，控制该炭化室内的装入煤的填充度和松密度分布的方法。
在特开昭58-142972中，提出了将煤送入装入孔正上方的套管内，利用叶轮将煤加速装入的方法，为使装入的煤的松密度均匀化，预料到加速时的煤粒因空气阻力而失速，采用了越在装入前期越增大加速程度，在装入后期降低加速程度的方法。
另外，在特开平3-796中，分别提出在从室炉式焦炉的装入口向炭化室内装入原料时，从压平口将具有附设在压紧机上的旋转叶片的平煤器插入炭化室内，从装入口直下落下的炭粉被以马达驱动的旋转叶片加速，落下，以便控制装入原料(原料煤)的松密度和松密度分布的方法。
但是，在特开昭57-36183和特开昭60-15487所揭示的方法中，加振器或压实辊与平煤器本体一起进入焦炉炭化室内，所以其结构或机能是复杂的，在粉尘多且高温气氛的炭化室内长时间使用，容易发生故障。
另外，在实开昭57-150538中揭示的方法中，煤料斗的上下移动式结构和功能是复杂的，在粉尘多且高温气氛的炭化室内长时间使用，存在容易发生故障的问题，而且因装载重量过重，在对焦炉的垂直载荷方面，加重炉子的负担，这是不令人满意的。
再有，在特公昭60-23140和特开昭58-142972所揭示的方法中，装置庞大，不仅需要复杂的控制，而且为了设备的维护保养，有加重负担的问题。
另外，即使没有特开昭58-142972所揭示的方法，关于实际的装入煤的自然落下，也得到落下距离越长，落下速度越大的结果。
还有，在特开平3-796所揭示的方法中，由于旋转叶片位于装入口的正下方，从料斗经过装入口落下的原料不一定在能碰到旋转叶片的位置上，一旦落在旋转叶片上的原料向周围飞散，就难以控制使原料落入炭化室内的方向和速度。
总之，这些已有技术，装置的规模大，不仅需要复杂的控制，而且为了设备的维护保养，存在加重负担的问题。
本发明的目的是提供能够使装入室炉式焦炉炭化室中的煤的松密度均匀的新颖装入方法及其装置。
本发明是向室炉式焦炉内装入煤的方法，其特征是，在用平板给料器运送煤料斗中的煤，向室炉式焦炉的炭化室下落、装入时，a.利用在由平板给器运送的煤自由落下的轨迹上方外侧有旋转中心的旋转叶片，在落下开始的初期阶段进行追打加速，b.越在煤装入的后期越增加上述旋转叶片的转数。
另外，本发明是向室炉式焦炉内装入煤的装置，其特征是，它由下述部分组成容纳煤的煤料斗，运出煤料斗内的煤的平板给料器，使由平板给料器运出的煤的下落速度在其落下初期阶段加速、而且在煤自由落下的落下轨迹上方外侧有旋转中心位置的旋转叶片，以及将通过该旋转叶片加速落下的煤引向焦炉炭化室的装入筒。
关于其他措施，从本发明的说明书和权利要求可以清楚。
附图的简单说明图1是本发明的向焦炉内装入煤的装置概略图。
图2是表示煤下落冲击压力和松密度的关系的特性图。
图3是煤运出速度和煤流截面积的关系特性图。
图4是表示本发明的旋转叶片的转数控制的流程图。
图5是表示相对于由平板给料器运出煤的煤运出速度的上下松密度差的特性图。
图6是表示控制本发明的旋转叶片转数和平板给料器转速的工艺流程图。
图7是表示煤粒落下距离和落下速度的关系的特性图。
图8表示本发明中使用的煤装入装置的侧面断面图。
图9表示图8的平面图。
图10(a)-(c)是备有旋转叶片的圆筒的配置位置说明图。
图11(a)-(c)是表示旋转叶片的形状的图。
图12是表示煤落下位置与分散率的关系的图。
图13是表示以往装置的结构的图。
图14是表示以往的焦炉内的松密度分布的特性图。
首先，在图1中表示本发明中所用的装置的概况。
图中1是装满煤2的煤料斗，3是平板给料器，它设置在煤料斗1的下部，以合适的量从该料斗1的煤运出口5运出煤2，9是煤加速装置，它有旋转叶片10，该旋转叶片10固定在旋转圆筒11上。旋转圆筒11的旋转中心12处于由平板给料器3运出的煤2自由落下时的落下轨迹上方外侧，其配置位置能够接近或离开平板给料器3并能上下移动。另外，6是将由旋转叶片10加速落下的煤2导向焦炉炭化室8的装入筒。
用平板给料器3、以合适的量运出煤料斗1中的煤2，从煤运出口5使其自由落下，用旋转叶片10加速，装入炭化室8中。
为了以良好状态将煤料斗1中的煤2装入炭化室8内，本发明人反复进行各种试验，结果弄清了以下所述的事实。
如图2的煤落下冲击压力和松密度的关系特性图所示，可发现运出的煤的每碰撞单位面积的运出速度M/S(kg/S/m2)(S表示装入时的煤流断面积，或者向堆积山的碰撞断面积)和煤堆积成堆积山时的速度V(m/s)的积[(M/S)·V]与炭化室内的煤松密度BD(kg/m2)有相关关系，基于这种关系，作为上下方向的松密度的控制手段，发现调整煤堆积时的速度V是有效的。
即，在以自然落下将煤料斗1中的煤2装入焦炉的炭化室8中的情况下，如图14所示，投入炭化室8中的煤2在装入口7的正下方有顶点，以与煤的水分相对应的休止角，而形成堆积山。
装入的煤接连不断地冲出堆积山的顶点，以此时的冲击压力P(N/m2)压实煤的堆积山，提高装入煤的松密度。
这里，落下冲击压力P(N/m2)，如下式(1)所示，用向堆积山的冲击断面积S(m2)除以落下冲击力F(N)而求出，落下冲击压力P与[(M·V)/S]成比例。
P＝F/S∝(M/S)·V……(1)式中，M煤的运出速度(kg/秒)，V煤堆积成堆积山时的速度(m/s)。
从图2可以看出，(1)式的[(M/S)·V]与松密度BD(kg/m2)有相关关系。因此，如能从装入开始至结束恒定地控制[(M/S·V]，就可以使炭化室内的上下方向的松密度均一。
这里，如图3所示，M/S与煤的运出速度无关，是恒定的，因此，控制V就可控制[(M/S)·V]。
在此，随着炭化室中堆积的煤量的增加，即在煤装入的后期，增加旋转叶片的转速是非常必要的。
这是因为，随着炭化室的煤落下距离变短，使煤的落下速度加快，以使焦炉中的上下方向的松密度均一。旋转叶片转速的增加率可以根据煤的堆积高度求出。
在本发明的向焦炉内装入煤的方法中，如图4的工艺流程图所示那样，用设置在料斗上的测力传感器测定从煤料斗运出的煤的累计量W＝f1(W0-W1)，受到该测定信号后，实时控制煤加速装入装置的转速R，给予装入煤以初速度，可以做到使堆积时的速度恒定。
这里W0表示由煤塔供给煤料斗的煤的重量，W1表示装入中的煤料斗内残留煤量。
另一方面，越到煤装入的后期越增加由平板给料器运出的煤的运出速度，使松密度均一的效果就越好。图5表示在后期通过增加旋转叶片转速和平板给料器的煤运出速度，对焦炉内上下方向的松密度的影响。
由此，如图6所示，可考虑将煤的运出速度控制和旋转叶片转速控制结合起来以使松密度均一化的方法，更进一步促进焦炉内高度方向的松密度均匀化。
另外，通过控制平板给料器的转速进行煤运出速度的控制。
通常，在煤粒受气体阻力而落下时，随落下距离(或落下时间)增加，加速度降低而变成恒定速度，但是在本发明的实验结果中，如在图7中的几种煤粒的落下距离和落下速度的关系特性图中所看到的那样，在装入煤时煤粒没有受到焦炉内的气体产生的阻力，看不到速度降低。
据推测，这是由于，以大量煤形成粉煤流，在加速、落下时，追随粉煤流的落下流，靠近落下流的空气发生流动，几乎不产生空气阻力，所以粉煤落下速度不降低。
下面详细说明关于本发明的装置。
图8是本发明装置的侧面断面图，图9是其平面图。如上所述，1是煤料斗，2是煤，3是平板给料器。利用图中未示出的马达，通过伞齿轮4使平板给料器3转动，从而使平板给料器3上的煤2从煤运出口5连续的运出。
运出的煤2由煤加速装置加速，从装入筒6经装入口7堆积在炭化室8中。
煤加速装入装置9由固定在旋转圆筒11上的旋转叶片10和搭载该旋转叶片10、可沿水平方向移动的移动台车13构成。旋转圆筒11靠设置在移动台车13上的圆筒的转动马达17，经过传动链带18，可转动地装配在台车上。旋转圆筒11的旋转中心12处于煤2的自由落下流的落下轨迹上方外侧，该配置位置能够接近或离开平板给料器3，在水平方向和上下方向移动。
移动台车13通过车轮14由台车驱动马达16驱动在台架19上的导轨15上沿水平方向移动。另外，通过垂直方向移动液压缸22进行连旋转叶片10的上下方向调整连带台架19的移动。
安装在移动台车13上的防粉尘用罩20，其另一端安装在装配在煤料1斗上的挠性折迭密封件21上，与移动台车13一起沿水平方向移动。
在旋转叶片10和平板给料器3的配置关系上，在煤2的落下流没有用旋转叶片10全量加速的情况下，堆积在炭化室8内的煤2的松密度在高度方向上是不均匀的。
另外，在旋转叶片10和平板给料器3的配置关系上，在旋转圆筒11的旋转中心12处于煤自由落下流的落下轨迹中或下方外侧中的情况下，从平板给料器3运出的煤2进入旋转叶片10的旋转中心部而发生卷扬，产生粉尘，同时，扰乱追打加速的煤2的流动，最终使在炭化室8内堆积的煤2的松密度不均匀。
为了避免上述情况发生，使炭化室8内高度方向的煤2的松密度分布均匀，如图10(a)-(c)所示，在旋转叶片10和平板给料器3的配置关系上，使旋转圆筒11的旋转中心12处于煤2自由落下流的落下轨迹的上方外铡，而且将从平板给料器3的煤运出口5至旋转叶片10顶端的距离L调整成为合适的值，并且随着向炭化室8的煤2的堆积量增加，提高旋转圆筒11的旋转速度是有效的。
在利用旋转叶片10使来自平板给料器3的煤运出口5的煤2加速、落下时，煤2以某种程度的扩宽而装入炭化室8中。这种扩宽的程度较大时，撞击装入筒6的侧壁，使煤2的落下速度减低，减少松密度的均一化效果。为了尽量避免产生像这样的现象，使煤的向下速度(矢量)集中，如图11(b)所示，将旋转叶片10的形状做成V字形是非常有效的。
使旋转叶片的个数为4-8片，可格外改善煤2的加速效率。
实施例实施例1使用炉高为4m、从设置在煤料斗下部的平板给料器至炭化室底的距离为6.5m、炭化室宽为40cm的装置，在运出速度为20-80kg/秒下，按下述条件使含水量6％的煤加速并下落而装入炭化室中，调查装入后的煤的松密度分布状况(从炭化室的取样孔取出煤试样)。
煤的装入条件使用安装有4片旋转叶片的半径为0.2m的旋转圆筒(使用旋转叶片沿旋转圆筒的壳体延伸、形成图11(a)所示的平板形状的叶片，半径是从旋转圆筒的旋转中心至旋转叶片的顶端的尺寸)的煤加速装入装置，在煤的装入时间内将该圆筒的转速从0调整至500转/分，使这样的旋转圆筒的旋转叶片成水平时的水平面和在平板给料器的出口水平面相同，在5-30cm范围调整从该出口至旋转叶片顶端的距离L。
在表1中同时列出在炭化室内的煤松密度的分布状况的调查结果和用以往方法装入的结果(形成仅自由落下的装入)。
注)煤取样位置上部距炉底3.0m，下部距炉底0.3m。
如表1中所示，采用现有技术方法，炭化室内上下的煤松密度差是大约90-96kg/m3，相比之下在照本发明的适合例子中，松密度差是极小的，大致是均匀的。
特别是在煤的运出速度为40kg/s时，由于从平板给料器运出的煤的水平方向上的流动量少，在L＝5cm的位置加速效率最大，在此之后，随着运出速度的上升，加速效率成为最大的距离L变大。这被认为是由于煤由平板给料器运出时的速度变大所致。由此结果可以确认，在使用旋转叶片将煤加速装入炭化室的情况中，旋转叶片和平板给料器的配置关系，最重要的是要使以加速装入装置的旋转叶片全量加速煤的落下流，而且该煤的落下流不应撞击使煤加速的叶片的前一个叶片，以提高加速效率。
实施例2在装有带4片旋转叶片、直径100mm、宽57mm的旋转圆筒(包括旋转叶片的尺寸)的煤加速装入装置中，使用旋转叶片的形状为平板状的叶片(图11(a))，V字形(折角为90°)的叶片(V字形旋转叶片图11(b))和是平板状、与通过旋转圆筒中心的直线形成的角(倾斜角)为17°的叶片(向与旋转圆筒旋转方向的反方向倾斜的后方倾斜旋转叶片，图11(c))，进行煤的装入(煤的装入速度90g/s，转速500转/分)，观察此时的煤的分散状况。
其结果与仅使用平板给料器装入煤的以往方法的结果一起示于图12中，以进行比较。
图12表明，在煤加速装入时，使用旋转圆筒上装有V字形旋转叶片和后方倾斜旋转叶片的加速装入装置进行煤的装入的例子，比平板状的旋转叶片(图11(a))的使煤加速时的分散小。尤其是，利用V字形旋转叶片(图11(b))进行煤的装入时，其效果更显著。
实施例3使用炉高4m、从设置在煤料斗下部的平板给料器至炭化室底的距离为6.5m、炭化室宽为40cm的装置，在运出速度为60kg/s下运出水分含量为6-10％的各种煤，按下述的条件进行加速并落下而装入炭化室中，调查装入后的煤松密度的分布状况(从炭化室的取样孔取煤试样)。
煤的装入条件使用装有4片旋转叶片的半径为0.2m的旋转圆筒(旋转叶片为平板形、V字形，旋转中心处于煤自由落下流的落下轨迹的上方外侧)的加速装入装置，在煤入时间内，将该圆筒的转速从0调整至500转/分，同时，使从这种旋转圆筒的旋转叶片的顶端至平板给料器出口的距离L为15cm。
在表2中同时示出在炭化室内的煤松密度的分布状况的调查结果和用以往方法装入时的结果。
注)煤取样位置上部距炉底3.0m，下部距炉底0.3m
如表2所示，以往例子在炉上下方向的煤松密度差是92-95kg/m3，比较大，而在用平板状的旋转叶片进行加速、装入时，煤的松密度差，在水分为6％时是15kg/m3，在水分为8％时是16kg/m3，在水分为10％时是12kg/m3，是比较小的。另外可看出，用V字形旋转叶片时，在水分为6％时是11kg/m3，在水分为8％时是10kg/m3，在水分为10％时是9kg/m3，有显著改善。
实施例4使用炉高4m、从设置在煤料斗下部的平板给料器至炭化室底的距离为6.5m、炭化室宽40cm的装置，在运出速度为60kg/s下运出水分含量为6-10％的煤，按下述条件进行加速、落下而装入炭化室中，调查装入后的煤的松密度分布状况(从炭化室的取样孔取煤试样)。
煤的装入条件使用具有旋转叶片的片数在2-20范围内做各种改变的半径0.2m的旋转圆筒(使用平板状的旋转叶片)的加速装入装置，在煤的装入时间内，将该圆筒的转速从0调整至500转/分，同时，使从这种旋转圆筒的旋转叶片顶端至平板给料器的出口的距离为15cm。
在表3中同时示出炭化室内煤的松密度分布状况的调查结果和用以往方法装入时的结果。
[表3
注)原料煤取样位置上部距炉底3.0m，下部距炉底0.3m从表3可看出，采用以往的方法，炉内上下的松密度差是92-95kg/m3，比较大的，而在将煤加速的情况下，松密度差降低至70kg/m3以下。尤其是，在旋转叶片的片数是4-8片时，松密度差是10-16kg/m3，在该范围的改善效果是极显著的。
在旋转叶片的片数为4-8片时改善效果高的原因是，片数少于上述值时，因旋转叶片撞击的频度较低，所以被加速的煤数量少，另外，在片数多于上述值时，被旋转叶片弹飞的煤量大，因此在煤落下时被加速的煤量反而少。
发明的效果按照本发明，能使装入焦炉炭化室中的煤在高度方向上的松密度均一化(尤其能够提高炭化室上部的煤的松密度)，能够提高焦炭质量，改善生产率。
权利要求
1.向室炉式焦炉内装入煤的方法，其特征是，用平板给料器运出煤料斗内的煤，从装入筒向室炉式焦炉的炭化室落下，进行装入时，a.利用旋转中心在由平板给料器运出的煤自由落下轨迹的上方外侧的旋转叶片，在落下开始初期追打由平板给料器运出的煤，使其加速，b.越到煤装入的后期越增加上述旋转叶片的转速，c.要使炭化室内高度方向的煤松密度均匀地堆积煤。
2.权利要求1所述的向室炉式焦炉内装入煤的方法，其特征是，根据由平板给料器运出的煤的品质和数量，使旋转叶片的中心位置沿水平或垂直方向移动。
3.权利要求2所述的向室炉式焦炉内装入煤的方法，其特征是，从平板给料器出口至旋转叶片顶端的距离L要调整为5-20cm。
4.权利要求1或2所述的向室炉式焦炉内装入煤的方法，其特征是，越在煤装入的后期越增加由平板给料器运出的煤的运出速度。
5.向室炉式焦炉内装入煤的装置，其特征是，它由容纳煤的煤料斗、运出煤料斗内的煤的平板给料器、在由平板给料器运出的煤的落下初期阶段使煤的落下速度加速且旋转中心位置在煤自由落下的落下轨迹的上方外侧的旋转叶片、将用该旋转叶片加速落下的煤引入焦炉炭化室的装入筒构成。
6.权利要求5所述的向室炉式焦炉内装入煤的装置，其特征是，上述旋转叶片的中心位置设置成可以沿水平或垂直方向移动。
7.权利要求5或6所述的向室炉式焦炉内装入煤的装置，其特征是，上述旋转叶片弯曲成V字形，并将该叶片装配在固定它的圆筒的中央部分上。
8.权利要求5、6或7所述的向室炉式焦炉内装入煤的装置，其特征是，上述旋转叶片的片数是4-8片。
全文摘要
一种向室炉式焦炉内装入煤的方法及其装置，用平板给料器运出煤料斗内的煤，从装入筒向室炉式焦炉的炭化室落下；进行装入时，a利用在由平板给料器运出的煤自由落下轨迹的上方外侧的具有旋转中心的旋转叶片，在落下开始初期追打由平板给料器运出的煤，使其加速；b越到煤装入的后期越增加旋转叶片的转速；c要使炭化室内高度方向的煤松密度均匀地堆放积煤。可根据由平板给料器运出的煤的品质和数量，使旋转叶片的中心位置沿水平或垂直方向移动。
文档编号C10B31/02GK1120062SQ9510329
公开日1996年4月10日 申请日期1995年3月15日 优先权日1994年3月23日
发明者花冈浩二, 井川胜利, 田口整司, 松井贵, 反町健一 申请人:川崎制铁株式会社