专利名称：多布料功能自动加炭器的制作方法
技术领域：
本实用新型是小氮肥厂、城市煤气生产厂、甲醇生产厂造气炉不停炉加炭用的多布料功能自动加炭器。
我国小氮肥厂近年来出现了不停炉加炭装置，其中“煤气发生炉连续生产配套装置”(ZL952080524)中的“ZL自动加焦机”和“环形布料自动加炭器”(ZL98243548.7)就总体而言，是采用具有两级密封的储炭罐和一个悬挂于造气炉空层中央、底部直抵炭层表面的筒形布料装置。它们的缺点是①、二者的一级密封均采用手动机构，操作麻烦；②、前者筒形布料装置使造气炉炭层料面中央失去制气能力，形成制气死区，相对降低了造气炉的生产能力。虽然后者较前者有较大改善，但仍然不够理想。③、前者第二级密封采用球锥密封结构，机加工相当困难；后者第二级密封采用水平型闸板阀，使总体高度加大，不便于原有输炭吊斗运行。④、造气炉高负荷运行时，炉上温度偏高，热量损失过大。
本实用新型的目的是要克服已有技术的上述弊病，设计一种能够降低总体高度、降低工人的劳动强度，便于操作，便于加工制作，密封性能好、寿命长，能充分利用造气炉炭层表面有效制气面积，能适应于造气炉以各种不同负荷运行，又能与小氮肥厂原有造气厂房、原有输炭吊斗相适应的多布料功能自动加炭器。
为达到上述目的，本实用新型的方案是(一)一级密封采用水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)；(二)二级密封采用密封座(20)为光滑内锥密封面(60)和锥状密封体(59)为光滑外环圆弧密封面(61)形成的机械密封付；(三)采用上侧为特定曲线(53)形重臂(70)以及滚轮(55)和连接块(57)的结构，来实现杠杆机构(56)和吊轴(58)、锥状密封体(59)的连结，保证锥状密封体(59)始终沿密封座(20)内锥密封面(60)中心轴线作铅垂运动；(四)采用由上限料筒(24)、锥状密封体(59)和栅状环形布料器(31)构成的多布料功能布料器(80)这样四项措施而设计的多布料功能自动加炭器来实现的。
以下结合附图及实施例作详细说明。
如下图1为多布料功能自动加炭器示意图。
图2为图1之A-A剖视图。
图3为图1之B-B剖面图。
图4为采用“栅状环形布料器(31)”实现火山口状炭层料面和减少炭层表面制气死区示意图。
图5为采用“间歇撒布式布料器”实现纯馒头状炭层料面和完全消除炭层表面制气死区示意图。
1为法兰；2为活动顶铁；3为密封环；4为沟槽；5为上斜铁；6为滚柱；7为密封瓣；8为密封面；9为炉盖密封座；10为螺栓11为矩形法兰；12为堵盖；13为螺栓；14为填料函；15为活塞杆；16为盖体；17为立式储炭罐；18为螺栓；19为法兰；20为密封座；21为密封垫；22为炉脖；23为凸缘；24为上限料筒；25为下限料筒；26为通口；27为连通管；28为外栅孔；29为内栅孔；30为分料筒；31为栅状环形布料器；32为吊环；33为内凸缘；34为外凸缘；35为耐火炉衬；36为螺栓；37为平衡重锤；38为密封箱；39为过渡轴；40为螺栓；41为法兰；42为法兰；43为密封垫；44为油缸；45为固定顶铁；46为法兰；47为加炭口；48为横向拦瓣筋；49为下斜铁；50为承托板；51为凸块；52为密封面；53为特定曲线；54为销子；55为滚轮；56为杠杆机构；57为连接块；58为吊轴；59为锥状密封体；60为内锥密封面；61为外环圆弧密封面；62为密封垫；63为下口；64为旁侧壁；65为固定立板；66为压盘；67为油缸；68为活塞杆；69为力臂；70为重臂；71为水平单瓣闸阀式液压炉盖；72为上侧板；73为下侧板；74为下侧孔；75为端侧板；76为环口缘；77为造气炉顶板；78为环形通道；79为造气炉空层；80为多布料功能布料器；81为护罩；82为环峰料面；83为馒头状料面；84为锥谷料面；85为倒锥空间；86为炭层；87为纯馒头状料面；88为造气炉；89为耳板；90为槽形空间。
一、立式储炭罐(17)为一上下两端带有锥形封头的筒形容器；顶部中央开有加炭口(47)，借助法兰(41)、(42)、螺栓(40)与水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)连结在一起；底部中央开有下口(63)，借助法兰(19)、螺栓(18)和密封垫(62)与密封座(20)相连；侧壁中部设有密封箱(38)以安放由重臂(70)、过渡轴(39)、力臂(69)、平衡重锤(37)以及相关轴封装置构成的杠杆机构(56)。
二、水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)主要由盖体(16)及与其连为一体的固定顶铁(45)、炉盖密封座(9)、密封瓣(7)及与其连为一体的上斜铁(5)、承托板(50)及与其连为一体的下斜铁(49)、活动顶铁(2)组成。
盖体(16)是由上下侧板(72)(73)、旁侧板(64)、端侧板(75)和矩形法兰(11)组成的类似于矩形的壳体，用碳钢焊制或用铸铁铸造而成。它的右半部上下侧板(72)(73)上均设有圆形孔，上侧孔用以装放炉盖密封座(9)，下侧孔(74)作为被加物料的通道。上下侧板(72)(73)的右端均分别向外延伸出法兰(46)和法兰(42)，分别通过螺栓(10)、(40)和炉盖密封座(9)、立式储炭罐(17)的法兰(41)密封连结。它的左端设有矩形法兰(11)，通过螺栓(13)与堵盖(12)密封连接。盖体(16)内腔部分的下侧板(73)，包括下侧孔(74)周边的环口缘(76)用来支持承托板(50)。
炉盖密封座(9)为一铸铁件，是装放于上侧板(72)右半部圆形孔内的一段圆筒形短节，其上端设有法兰(1)，借螺栓(10)、密封环(3)与盖体(16)的法兰(46)密封连接，其下端制有与密封瓣(7)的密封面(52)相匹配的密封面(8)，其密封面的型式可为平形、锥形、弧形、填料形。
密封瓣(7)系一块圆形铸铁盲板，它的上侧外周制有与密封座(9)下端的密封面(8)相匹配的密封面(52)，其密封面型式可为填料形、弧形、锥形、平形。它的下侧中央处设有上斜铁(5)，其上斜铁上以动配合安装有略高出其斜铁斜面、可以自由滚动、分居于密封瓣(7)中心线两侧、长度略小于其斜铁宽度的两个滚柱(6)。此二滚柱(6)以高出上斜铁(5)斜面的柱面部分座落在下斜铁(49)的上斜面上，使密封瓣(7)始终处于水平平稳状态。
承托板(50)系一块座落在盖体(16)内部下侧板(73)包括环口缘(76)上、较下侧板(73)内净稍窄的厚板，上侧面中央处设有略宽于上斜铁(5)、前后两侧有固定立板(65)的下斜铁(49)。其下斜铁的上斜面和前后两固定立板(65)形成的中间斜槽刚好相互匹配地装放着上斜铁(5)，并成为上斜铁(5)的活动通道。下斜铁(49)的上斜面与上斜铁(5)的下斜面倾斜方向相反，斜度相同。下斜铁(49)的右方是横向拦瓣筋(48)，以保证当上斜铁(5)的右端面与拦瓣筋(48)相靠时，密封瓣(7)就被止动，而与承托板(50)形成相对固定的位置。此时，密封瓣(7)到达最低位置，密封瓣(7)的上侧面与炉口密封座(9)的最低面形成一定的距离。横向拦瓣筋(48)的中央上部，沿承托板(50)的纵轴方向制有沟槽(4)，用以安放活动顶铁(2)。承托板(50)的左端上侧中央处设有固定凸块(51)，用以与活塞杆(15)连在一起。
三、密封座(20)为一铸铁圆板，中央制有光滑内锥密封面(60)与锥状密封体(59)的外环圆弧密封面(61)相匹配。整个密封座(20)借助螺栓(18)、密封垫(62)和螺栓(36)、密封垫(21)分别与储炭罐(17)的法兰(19)和固定于造气炉顶板(77)上的炉脖(22)密封连接之。
四、锥状密封体(59)是一锥形铸铁件；其锥底外环加工为光滑外环圆弧密封面(61)，以与密封座(20)的内锥密封面(60)形成机械密封付；其锥顶与吊轴(58)相连。
五、连接块(57)具有两耳板(89)，两耳板(89)之间形成槽形空间(90)，两耳板(89)的上部制有销孔，用以穿放销子(54)、安装滚轮(55)。连接块(57)的下端与吊轴(58)的上端固定相连。左端上侧制成特定曲线(53)形的重臂(70)穿插入滚轮(55)下方的槽形空间(90)。这样，当杠杆机构(56)绕过渡轴(39)转动时，不管杠杆机构(56)转动到什么位置，重臂(70)的特定曲线部分始终给滚轮(55)一个通过内锥密封面(60)中心线的铅垂往上的力量，确保锥状密封体(59)外环圆弧密封面(61)与密封座(20)内锥密封面(60)自动对中，形成严密的密封付。同时也确保锥状密封体(59)始终居于上限料筒(24)内的中央，起到环周均布下料的作用。
六、多布料功能布料器(80)由上限料筒(24)、锥状密封体(59)和栅状环形布料器(31)组成。
上限料筒(24)就是一段竖立圆筒，它的上端有环形外凸缘(23)，用以悬挂在炉脖(22)之内侧的造气炉顶板(77)上。下端有内凸缘(33)，用来承托下限料筒(25)上部的外凸缘(34)，悬挂整个栅状环形布料器(31)。上限料筒(24)和在其中轴线上可上下铅垂运动的锥状密封体(59)共同构成“间歇撒布式布料器”，以实现炭层表面无制气死区的间歇撒布式布料，使造气炉(88)内形成纯馒头状料面(图5)，完全消除“制气死区”，提高造气炉(88)的生产能力。
栅状环形布料器(31)，是实现“环形布料”，稳定炭层高度，可使造气炉(88)内形成中央为火山口状、其外部为馒头状的恒定料面(图4)，又能最大限度地消除布料器下方变为“制气死区”的新型布料器。它主要是由下限料筒(25)、上端封闭的分料筒(30)、连通管(27)组成。前二者相互同心，并通过2～3段连通管(27)连为一体、将分料筒(30)内腔和下限料筒(24)外侧、即造气炉空层(79)相互沟通，以便煤气(蒸汽)顺利通过。前二者之间形成的环隙，即是物料向炭层(86)供给的环形通道(78)。下限料筒(25)和分料筒(30)的下半部环周分别开有若干只能通气而不能通过炭块的外栅孔(28)和内栅孔(29)，以便上行制气时环形通道(78)下方炭层环峰料面(82)所产上行煤气经此栅孔进入造气炉空层(79)。便于下行制气时加入造气炉空层(79)的蒸汽经此栅孔进入环形通道(78)下方的环峰料面(82)制取下行煤气。
本实用新型具有“环形布料”和“间歇撒布式布料”两种布料功能。
(1)环形布料采用“栅状环形布料器(31)”。
正常运行时，油缸(44)一直通过活塞杆(15)右推着承托板(50)和下斜铁(49)，使上斜铁(5)在活动顶铁(2)、固定顶铁(45)的限制下，一直接受着下斜铁(49)通过二滚柱(6)传递来的上顶力，使密封瓣(7)和炉盖密封座(9)形成密封付，整个水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)一直处于关闭状态；锥状密封体(59)悬吊于密封座(20)下方、上限料筒(24)的中央处。整个多布料功能自动加炭器中，包括栅状环形布料器(31)的环形通道(78)、下限料筒(25)内、上限料筒(24)内、密封座(20)内锥密封面以内，以及立式储炭罐(17)的下中部均连续充满了炭块。由于炭块具有自重和一定安息角的自然属性，以及栅状环形布料器(31)的环形布料方式，使造气炉(88)内炭层中央呈火山口状、外部为馒头状料面(图4)。即栅状环形布料器(31)环形通道(78)的下方形成环峰料面(82)，其环峰料面(82)的外部是馒头状料面(83)，环峰料面(82)的内部，也即分料筒(30)下方是锥谷料面(84)，并形成恒定不变的倒锥空间(85)，为分料筒(30)下方制气创造了先决条件。上行制气时，倒锥空间(85)产生的上行煤气经分料筒(30)内腔、连通管(27)至造气炉空层(79)，进而送出炉外；鉴于栅状环形布料器(31)的下限料筒(24)下部的环周和分料筒(30)下部的环周分别制有若干只能通气而不能通过炭块的外栅孔(28)和内栅孔(29)，故上行制气时，环峰料面(82)也能产生上行煤气经过外栅孔(28)直接进入造气炉空层(79)或经内栅孔(29)进入分料筒(30)内腔，再经连通管(27)到达造气炉空层(79)，进而送出炉外(图4实线箭头表示)。下行制气时，水蒸汽又可从造气炉空层(79)直接经外栅孔(28)或经连通管(27)进至倒锥空间(85)、再经内栅孔(29)进入环峰料面(82)，入炭层(86)下行而产生下行煤气(图4虚线箭头表示)。由此可见，采用栅状环形布料器(31)可使布料器下方最大限度地消除制气死区。
随着造气炉(88)中炭块的不断烧耗，炭块不断从栅状环形布料器(31)的环形通道(78)向环峰料面(82)补充，整个加炭器中的炭量不断减少，立式储炭罐(17)中的料面不断下移，待料面到达上限料筒(24)内某一位置，压在锥状密封体(59)上方的炭块和锥状密封体(59)的总重不足以与平衡重锤(37)抗衡时，平衡重锤(37)便在其重力作用下，使整个杠杆机构(56)绕着过渡轴(39)顺时针转动，重臂(70)左端上撬，并通过滚轮(55)、销子(54)、吊轴(58)把锥状密封体(59)拉起，将立式储炭罐(17)的下口(63)盖闭。同时，力臂(69)触及行程开关(图中未示出)，发出声光报警。此时，可启动油缸(67)，通过活塞杆(68)及固定于活塞杆上端的压盘(66)下压力臂(69)，在杠杆机构(56)的作用下，使锥状密封体(59)的外环圆弧密封面(61)与密封座(20)的内锥密封面(60)形成严密的机械密封付，达到严密的密封效果。然后，再启动油缸(44)向左拉动活塞杆(15)，带动凸块(51)、承托板(50)及下斜铁(49)慢慢左移。同时，密封瓣(7)受其重力以及固定顶铁(45)和活动顶铁(2)的限制下，在下斜铁(49)的斜面上作平行下移运动。当横向拦瓣筋(48)左侧面靠及上斜铁(5)的右侧面时，密封瓣(7)刚好座落在横向拦瓣筋(48)上，不再平行下移，且其上侧面与炉盖密封座(9)的最低点形成一定距离。此后，密封瓣(7)和活动顶铁(2)便随承托板(50)一起左移，待密封瓣(7)右边缘抵达炉盖密封座(9)内周边的最左边缘时，水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)完全打开，即可用吊斗将炭块由此加入立式储炭罐(17)中。接着，再反向启动油缸(44)，推动活塞杆(15)右移，使承托板(50)、下斜铁(49)、上斜铁(5)、密封瓣(7)及活动顶铁(2)一并向右运动。当活动顶铁(2)右端接触固定顶铁(45)、左端靠及上斜铁(5)右侧面时，密封瓣(7)右移被阻止，且处于与炉盖密封座(9)上下正对的位置。此后，随着承托板(50)的继续右移，密封瓣(7)在下斜铁(49)、两只滚柱(6)及上斜铁(5)的作用下，只沿铅垂方向往上平行运动而与炉盖密封座(9)密合。整个水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)重新关闭。这时，再启动油缸(67)，抬起压盘(66)、撤除对力臂(69)的下压力。因锥状密封体(59)及其上部炭块总重比平衡重锤(37)对于过渡轴(39)产生的力矩为大，故杠杆机构(56)绕过渡轴(39)逆时针转动，锥状密封体(59)铅垂下移，吊于上限料筒(24)中央，于是立式储炭罐(17)中的炭块便经下口(63)进入上限料筒(24)内，进而到达栅状环形布料器(31)，与原存炭块连为一体。从而实现炭块源源不断地由环形通道(78)向环峰料面(82)补充。使造气炉(88)内始终保持中央为火山口状、其外部为馒头状恒定炭层料面(图4)。就这样在造气炉(88)正常运行、无炉内煤气外泄情况下，完成了一次向造气炉(88)内的加炭操作。如此周而复始，便可实现造气炉(88)不停炉加炭、环形布料和长期连续运行。
(2)间歇撒布式布料去除栅状环形布料器(31)，采用由上限料筒(24)与在其中心轴线上可上下铅垂运动的锥状密封体(59)构成的“间歇撒布式布料器”。
正常运行时，水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)处于关闭状态，锥状密封体(59)和密封座(20)也处于关闭状态，立式储炭罐(17)的中下部充满炭块。当启动油缸(67)，让压盘(66)抬起时，由于锥状密封体(59)及压在其上部的炭块总重相对于过渡轴(39)产生的力矩大于平衡重锤(37)相对于过渡轴(39)产生的力矩，在杠杆机构(56)的作用下，锥状密封体(59)便随之平行下移，敞开下口(63)，立式储炭罐(17)的炭块便经下口(63)、沿上限料筒(24)和锥状密封体(59)之间的环隙在上限料筒(24)的制约下撒落于造气炉(88)的中央；再启动油缸(67)让压盘(66)下压力臂(69)，杠杆机构(56)绕过渡轴(39)顺时针转动，锥状密封体(59)上抬，挡住由下口(63)下移的炭块。就这样适时操纵油缸(67)的动作，就可根据操作工艺的需要，一次性地或分数次把立式储炭罐(17)中的炭块加入造气炉(88)内，实现间歇撒布式布料，形成纯馒头状料面。当活塞杆(68)及压盘(66)抬起，而力臂(69)不随之抬起时，说明立式储炭罐(17)中的炭块全部加入造气炉(88)内，此时就可启动油缸(67)使压盘(66)下压力臂(69)，让锥状密封体(59)严密关闭下口(63)。而后，将水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)全部打开，用吊斗将炭块加入立式储炭罐(17)中，并再将此炉盖关闭。就又可据需要通过启闭油缸(67)，一次性地或分数次将立式储炭罐(17)中的炭块向造气炉(88)内以撒布式加入，形成无制气死区的纯馒头状炭层料面(图5)。如此周而复始，就可实现造气炉(88)的不停炉加炭操作、长期连续运行。
本实用新型的优点是①总体低矮，便于利用原有造气厂房的输煤系统；②一级密封，即立式储炭罐(17)的加炭口(47)采用全新型的水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)，降低了工人的劳动强度，便于操作；③二级密封，即立式储实罐(17)的下口(63)处采用密封座(20)为光滑内锥密封面(60)和锥状密封体(59)为光滑外环圆弧密封面(61)的机械密封付，既能确保自动对中的密封效果，又极易于机械加工；④采用上侧为特定曲线(53)形重臂，以及滚轮结构来实现杠杆机构(56)和吊轴(58)、锥状密封体(59)的联结方式，保证锥状密封体(59)始终沿密封座(20)内锥密封面中心轴线作铅垂运动，进一步保证了布料均匀和二级密封的密封效果；⑤既可实现环形布料，使造气炉(88)内形成中央为火山口状、其外部为馒头状恒定料面(图4)，最大限度地消除制气死区，以适应造气炉(88)中、低负荷运行；又可实现间歇撒布式布料，使造气炉(88)形成纯馒头状料面，彻底消除制气死区，以适应造气炉(88)高负荷强制制气。
就目前小氮肥厂而言，欲采用本实用新型，只要将造气炉(88)原有炉口拆除，先将此多布料功能自动加炭器的上限料筒(24)和栅状环形布料器(31)悬挂于造气炉顶板(77)上，而后，将整个多布料功能自动加炭器的炉上部分，通过密封座(20)、螺栓(18)、密封垫(62)及螺栓(36)、密封垫(21)与炉脖(22)密封联接即可。
权利要求1.一种用于小氮肥厂造气炉加炭的多布料功能自动加炭器，它具有立式储炭罐(17)、杠杆机构(56)、吊轴(58)、其特征在于a、一级密封采用水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)；b、二级密封采用密封座(20)为光滑内锥密封面(60)和锥状密封体(59)为光滑外环圆弧密封面(61)构成的机械密封付；c、采用上侧为特定曲线(53)形重臂(69)，以及滚轮(55)和连接块(57)的结构，来实现杠杆机构(56)和吊轴(58)、锥状密封体(59)的连结；d、采用由上限料筒(24)、锥状密封体(59)和栅状环形布料器(31)构成的多布料功能布料器(80)。
2.根据权利要求1所述的多布料功能自动加炭器，其特征在于所说的水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)的密封瓣(7)之下侧中央处设有上斜铁(5)，其上以动配合安装有略高出其斜铁斜面、可以自由滚动、分居于密封瓣(7)中心线两侧、长度略小于上斜铁(5)宽度的两个滚柱(6)。此二滚柱以略高出上斜铁(5)斜面的柱面部分座落在下斜铁(49)的上斜面上。
3.根据权利要求1所述的多布料功能自动加炭器，其特征在于所说的水平单瓣闸阀式液压炉盖(71)的承托板(50)上侧中央处设有前后两侧有固定立板(65)的下斜铁(49)，其下斜铁(49)的上斜面和前后两固定立板(65)形成的中间斜槽相互匹配地装放着上斜铁(5)，下斜铁(49)的上斜面与上斜铁(5)的下斜面倾斜方向相反，斜度相同。
4.根据权利要求1所述的多布料功能自动加炭器，其特征在于所说的栅状环形布料器(31)的下限料筒(25)和分料筒(30)的下半部环周，分别设有若干只能通气而不能通过炭块的外栅孔(28)和内栅孔(29)。
5.根据权利要求1所述的多布料功能自动加炭器，其特征在于所说的多布料功能布料器(80)，当去除栅状环形布料器(31)，只由上限料筒(24)和在其中轴线上可上下铅垂运动的锥状密封体(59)构成间歇撒布式布料器。
专利摘要本实用新型是小氮肥厂造气炉用多布料功能自动加炭器。是为克服已有加炭器整体较高、操作麻烦、加工困难,以及布料器下方炭层形成制气死区、影响造气炉的生产能力等缺点而设计的。它具有总体低矮,便于利用原有厂房的输炭系统;便于加工制作,密封性好,布料均匀;可最大限度地消除或完全消除造气炉炭层表面的制气死区,提高发气量;可适应于造气炉在低、中、高各种负荷下运行等优点。特点是:①、一级密封采用水平单瓣闸阀式液压炉盖(71);②、二级密封采用密封座(20)为光滑内锥密封面(60)与锥状密封体(59)为光滑外环圆弧密封面(61)构成的机械密封副;③、采用多布料功能布料器(80)实现环形布料或间歇撒布式布料。
文档编号C10J3/30GK2403783SQ9924711
公开日2000年11月1日 申请日期1999年11月14日 优先权日1999年11月14日
发明者李池台 申请人:李池台