一种提高顶装焦炉装煤密度的装煤车的制作方法

1.本发明属于炼焦工艺技术领域，具体涉及一种提高顶装焦炉装煤密度的装煤车。


背景技术：

2.目前，炼焦炉多为热态装煤的间歇式生产工艺，在装煤过程中通常采用的工艺技术有焦炉机侧捣固装煤车将捣固煤饼侧向推入炭化室中的侧装煤技术，及焦炉炉顶装煤车将煤斗中的散状煤料以自由落体的方式加入炭化室中的顶装煤技术。
3.捣固侧装煤加入炭化室煤饼密度一般为1.1t/m3左右，尽管煤饼在炭化室中四周都有间隙，但煤料在炭化室中的有效容积密度仍可达0.93t/m3左右，而目前顶装煤加入炭化室的煤料有效容积密度仅为0.76t/m3左右。炼焦装煤有效容积密度的提高，不仅可以提高产量，还可以在炼焦配合煤中更多地使用廉价的弱粘结性煤炼焦，相应减少主焦煤用量，且能生产出更高质量的焦炭产品，其结果不仅降低了配合煤成本，提高企业利润，而且可以为国家节约宝贵的不可再生的主焦煤资源。
4.但是，捣固焦炉的投资大大高于顶装焦炉，运行与维修成本居高不下，且由于装煤时机侧炉门是敞开的，必须采用各种密闭与除尘措施，这不仅增加了大量的能耗，而且仍然会造成不同程度的污染，尤其是噪音污染。同时捣固焦炉的寿命极短，仅有顶装焦炉寿命的1/3到1/2，相当于间接提高了单位投资；因其寿命短导致重复建造投资，材料的再生产又变相地增加了污染。


技术实现要素：

5.针对本领域存在的不足之处，本发明提供一种提高顶装焦炉装煤密度的装煤车，该装煤车在保证正常装煤的前题下，具有提高煤料容积密度，增加焦炉炭化室内装入煤料堆比重的优点，很好地从源头克服了捣固焦炉的诸多缺点。
6.具体来说，本发明提供了如下技术方案：
7.一种提高顶装焦炉装煤密度的装煤车，包括螺旋加密给煤机；
8.所述螺旋加密给煤机包括壳体和螺旋叶片；所述壳体具有物料输送腔以及连通所述物料输送腔的进料口和出料口；所述螺旋叶片附着于转轴设置在所述物料输送腔中；
9.其中，所述物料输送腔沿轴向分为多段，包括变径段、多个变螺距段和多个排气段；
10.沿物料输送方向，所述变螺距段设置在所述变径段之后，所述排气段设置在所述变径段与第一个变螺距段之间、以及任意相邻的两个变螺距段之间；
11.所述变径段中螺旋叶片的直径与壳体的直径沿物料输送方向逐渐减小；
12.任一所述变螺距段中螺旋叶片的螺距沿物料输送方向逐渐减小；
13.任一所述排气段中未设置螺旋叶片，且壳体上开设有供排气用的排气孔。
14.作为优选，所述装煤车还包括煤斗，所述煤斗的底部出口连接所述螺旋加密给煤机的进料口。
15.本发明中，所述装煤车的煤斗底部出口，与螺旋加密给煤机的进料口连接，其进料口处的物料输送腔中为恒径恒距螺旋叶片，首先将受料煤送入变径段。在变径段由于其截面积的缩小，使原料煤第一次受到挤压后，进入排气段排掉煤隙之间一部分空气；之后进入变螺距段，变螺距段的螺距缩小使入炉煤在输送的过程中不断被再次挤压，通过排气段的排气孔排掉煤粒之间被挤压出的空气，使散状煤料形成团粒结构，增加其密度，即增加装煤量。煤是热的不良导体，有效容积密度的提高可以改善煤料的传热效果；增加炭化室的煤量，不仅可提高焦炭产量，还可有效提高焦炭质量、降低生产成本，给企业创造更好的综合效益。本发明经实践发现，从进料口送入的入炉煤，其炭化室有效容积密度较低，初期采用变径段缩小壳体截面积的方式进行挤压，与采用变螺距的方式相比，挤压效率高，且能耗低。而后续采用多个变螺距段和多个排气段交替设置，可使入炉煤在被挤压的过程中更高效地排掉煤粒之间的空气，遏制了被压缩的煤解压后反弹，从而既促进了入炉煤密度的增加，又降低了能耗。
16.同时，采用本发明提供的一种提高顶装焦炉装煤密度的装煤车，避免了捣固焦炉噪音与空气污染大、维修量大及寿命短的缺陷，从源头克服了捣固焦炉的诸多缺点；而且可有效改善常规顶装焦炉装煤时散状煤料推送落入焦炉炭化室后煤尘飞扬问题，有效降低煤焦油中的甲苯不溶物。
17.此外，7m以上焦炉、尤其是7.63m焦炉因煤成焦过程中收缩度过大，使炉顶空间加大温度升高，导致荒煤气中多碳烃严重裂解，从而造成两种难以消除的后果：一是装煤孔与上升管结石墨严重，必须频繁清除；二是优质的可以净化煤气除萘的轻焦油被裂解殆尽，还需花重金外购轻油洗萘。采用本发明的装煤车后，由于入炉煤密度的提高，煤成焦过程中的收缩度大大减少，炉顶空间温度必然会大大改善，荒煤气中多碳烃严重裂解必然会得到有效解决，两种难以消除的后果迎刃而解。
18.作为优选，在所述变径段中，所述螺旋叶片的螺距沿物料输送方向不变。
19.作为优选，沿物料输送方向，所述第一个变螺距段中螺旋叶片的螺距最大值与所述变径段中螺旋叶片的螺距相同。
20.作为优选，沿物料输送方向，前一个变螺距段中螺旋叶片的螺距最小值与后一个变螺距段中螺旋叶片的螺距最大值相同。
21.变径段与第一个变螺距段、以及相邻变螺距段中螺距保持前后连贯，可以保证入炉煤的压缩过程更平滑，避免压力的大幅变动造成物料输送腔堵塞、能耗增加等弊端。
22.作为优选，沿物料输送方向，各变螺距段的长度依次减小。随着变螺距段对入炉煤的压缩，其密度持续增大，同时进一步压缩入炉煤的压力也持续增大，逐渐减小变螺距段的长度，可以结合相邻排气段实现更有效的排气压缩，从而更好的提升入炉煤密度和降低能耗。
23.作为优选，沿物料输送方向，各排气段的长度依次减小。随着变螺距段对入炉煤的压缩，其密度持续增大，排出的气体量逐渐减小，因此，可以相应的逐渐减小排气段的长度，从而避免空间浪费。
24.本发明对变径段中壳体直径、变螺距段中螺距的减小幅度等参数无特殊限制，可根据煤品质的不同，结合用户对入炉煤密度的要求，按提高密度的比例以其反比例逐渐缩小壳体直径或螺距。
25.本发明还提供上述顶装煤焦炉的装煤车在换热式焦炉中的应用。将本发明的装煤车应用于换热式焦炉中，不仅可以提高换热室式热回收焦炉的产量与质量，同时可以解决其换热室积尘问题。换热式焦炉由于在负压条件下，入炉煤为散状粉料的细小颗粒很容易扬起并经煤气跨越孔进入燃烧室，从而导致换热室内积尘越来越多，必须频繁进行清理，否则增加阻力，且影响传热与正常操作。使用本发明的装煤车后，可以把入炉煤间隙中的空气挤压排掉，将原来处于散状的自由颗粒缚压为密度高的团粒结构，从而有效遏制煤尘飞扬，解决煤尘进入燃烧系统导致换热室频繁清理积尘的缺陷。
26.综上，本发明提供的顶装煤焦炉的装煤车，既可达到提高焦炉入炉煤堆比重，增加产量和提高质量的目的，又能有效遏制常规焦炉煤尘污染焦油及换热室式热回收焦炉换热室积尘问题。
27.本发明提供的顶装煤焦炉的装煤车，操作复杂程度与常规顶装煤技术相同，大大低于捣固装煤技术；由于产能与质量同步提高，其单位投资低于常规顶装煤焦炉技术，且焦炉寿命不受影响；其投资更是远低于捣固装煤技术。
附图说明
28.图1为实施例1中顶装煤焦炉的装煤车的结构示意图；
29.其中，1为出料口；2为转轴；3为螺旋叶片；4为壳体；5为排气孔；6为进料口；7为煤斗；8为动力输入端；9为恒距恒径段；10为变径段；11为变螺距段；12为排气段。
30.图2为采用实施例1的装煤车进行装煤的示意图。
具体实施方式
31.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。
32.实施例1
33.参见图1，该顶装煤焦炉的装煤车包括螺旋加密给煤机和煤斗6，螺旋加密给煤机安装在煤斗6下方的给料口处；
34.所述螺旋加密给煤机包括壳体4和转轴2；所述壳体4具有物料输送腔以及连通所述物料输送腔的进料口6和出料口1；所述转轴2可旋转的设置于所述物料输送腔中；
35.其中，所述物料输送腔沿轴向分为多段，自进料口5起，至出料口1之间，包括恒距恒径段9(位于煤斗6下方)、变径段10、三个变螺距段11；所述变径段10与相邻的变螺距段11之间设有一排气段12，任意相邻的两个变螺距段11之间设有一排气段12。更具体的：
36.1)所述恒距恒径段9中的转轴上环绕设置有螺旋叶片3，螺旋叶片3的螺距和直径沿物料输送方向不变；且壳体4的直径沿物料输送方向不变。
37.2)所述变径段10中的转轴2上环绕设置有螺旋叶片3，螺旋叶片3的直径与壳体4的直径沿物料输送方向同步逐渐减小(即螺旋叶片的外边缘与壳体之间的间隙沿物料输送方向不变)；
38.且在所述变径段10中，螺旋叶片3的螺距沿物料输送方向不变。
39.3)任一所述变螺距段11中的转轴2上环绕设置有螺旋叶片3，螺旋叶片3的螺距沿物料输送方向逐渐减小；
40.且沿物料输送方向，各变螺距段11的长度依次减小；第一个变螺距段11中螺旋叶
片3的螺距最大值与所述变径段10中螺旋叶片3的螺距相同；第二个变螺距段11中螺旋叶片3的螺距最大值与第一个变螺距段11中螺旋叶片3的螺距最小值相同，依次类推。
41.4)任一所述排气段12中的转轴2上未设置螺旋叶片3，且壳体4上开设有供排气用的排气孔5；
42.且沿物料输送方向，各排气段12的长度依次减小。
43.如图2所示，装煤时，将顶装煤焦炉的装煤车移动至应装煤炭化室上方，出料口的下方设导筒，可将加密后的煤导入炭化室内，
44.启动变频电机，煤斗中煤料经进料口落入螺旋加密给煤机中。在螺旋加密给煤机中，松散的煤料逐渐受到挤压，挤压排出的空气由壳体上的排气孔排出，随着其密度增加，逐渐将空气排出形成团粒状后，由出料口经导筒落入焦炉炭化室中。
45.与常规恒距恒径的顶装煤相比，实施例1的煤料有效容积密度明显提高(高5～10％,甚至更高)，同时能耗低。煤料在密度提高后，既可达到提高焦炉炭化室入炉煤堆比重，增加产量和提高质量的目的，又能有效遏制常规焦炉煤尘污染焦油及换热室式热回收焦炉换热室积尘问题。
46.虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，故在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。