对焦炉装料的方法与流程

本发明总体上涉及焦炭制造领域。特别地，本发明涉及一种对焦炉装料的方法。

背景技术：

众所周知，现代炼焦设备成组设置，可以包括少至10个到超过100个的焦炉室。由于焦化室的物理尺寸(窄、长且高)，它们有时被称为槽炉。槽炉设计和操作成允许在焦化过程中收集从煤中衍生出的挥发性产物。

焦化过程通常以循环方式运作，重复以下主要步骤：装料；焦化；以及推出(清空)。煤穿过设置在炉顶部的装料孔被装入焦化室。焦炉设计成每次装料时取一定体积的煤，并且从在上方的煤储存箱和焦炉之间操作的在由焦炉组顶部供应的轨道上的装煤车装料。由于煤从顶部的装料孔装入，在每个装料孔下方形成锥形煤堆(尖形堆叠)，导致焦炉室中碳床不均匀的表面结构。

因此，装料步骤包括整平操作，在整平操作期间，一般在推焦侧的操作杆用于整平煤床。操作杆的功能是整平炉中的煤装料，在已装料炉的顶部下方留下一个自由气体空间。整平器包括电动操作的整平棒，该整平棒通过推焦侧上的在炉门顶部的整平门引入到炉中。整平棒在尖形煤堆叠上来回移动，从而使装料孔下方的煤尖平整成低谷。由此，获得煤床基本平坦的上表面。然后将棒从炉中取出，关闭整平门和装料孔，焦化操作开始。

例如，gb362783a描述了这种使在槽炉的装料期间形成的锥形煤堆分散的整平棒和整平操作。

应该注意，对已装料煤的过度整平不仅延长了整平门打开的时间，而且还倾向于将煤填堆在装料的顶部，特别是在装料孔下方，并且可能导致炉壁的局部侵蚀。

然而，装煤车的改进，特别是卸煤的方法的改进，已经针对使更好的装料实践成为可能。尤其，目的是减少装料时间；防止煤在装煤料斗中壁挂；并减少整平所需的整平杆的通过次数。

jph11349953公开了一种用于在焦炉中均匀地供给煤的设备。该设备提出使用气体喷射工具(代替整平杆)以整平煤。该设备包括喷嘴7，喷嘴7通过提升装置9穿过插入孔5下降到焦炉中。喷嘴7允许将空气流吹到煤上或煤中，以实现整平。流量调节装置12设置在吹气机15和喷嘴7之间。

de6929049u公开了一种用于焦炉的装料车。该车包括用于在装料孔的方向上供应加压气体流的装置。

cn201643487公开了一种用于煤储存场的多功能自发燃烧处理装置，其使用气体鼓气器系统并且旨在安装在推焦工具上。该装置构造成在煤内部发射空气鼓气，以便熄灭在推焦时，即在焦炭蒸馏过程结束时出现的火焰。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种对焦炉装料的改进方法，该方法包括有效且易于实施的整平操作。

该目的通过如权利要求1中要求保护的对焦炉装料的方法来实现。

根据本发明，一种用煤对焦炉装料的方法，包括步骤：a)在焦炉室中装煤，由此在室中形成煤堆；以及b)整平煤堆。

应当理解，整平步骤b)包括：

-将鼓气管的鼓气端部引入煤堆中，鼓气管与加压气体储存容器连通，所述加压气体储存容器构造成释放气体鼓气(即，形成气体鼓气器)；

-通过煤堆中的鼓气端部释放至少一股气体鼓气，以便整平煤堆；

-从室中移除鼓气管。

本发明提供一种整平操作，该整平操作不再使用传统的整平棒，而是利用由气体鼓气器发射出的气体鼓气。换句话说，整平不再基于移动越过室的操作杆装置，而是基于冲击力和气体鼓气的空气体积量(形成爆发式的空气扩散)，该冲击力和气体鼓气的空气体积量导致尖形煤堆叠崩塌，从而实现煤堆的整平。气体鼓气器，例如空气鼓气器和空气加农炮，在本领域中是众所周知的。

气体鼓气器是包括填充有加压气体的储存容器的简单且可靠的装置，该储存容器包括具有触发机构的快放阀，该快放阀构造成经由吹出管快速释放所述气体体积，从而产生气体鼓气。在本方法中可使用任何适当类型的气体鼓气器。因此，可使用已知技术通过简单的调整来容易地实施该方法。

通过将传统的气体鼓气器(或空气加农炮)与适当长度的鼓气管组合，该方法可借助于穿过焦炉顶部中的孔口-特别是穿过装料孔(煤通过该孔被装入)-的竖直或倾斜下降运动，通过将鼓气管引入至焦炉室中得以方便实施。鼓气管可直接或间接(也就是经由中间管路)与储存容器连接。

在装料时，焦炉室中的煤堆包括至少一个锥形堆(通常在每个装料孔下方)。鼓气管优选地穿过锥形煤堆的上表面插入煤堆中。特别地，鼓气管的鼓气端部定位在锥形堆的顶尖下方的区域中，优选地定位于中央。通常对焦炉室中的每个锥形堆进行整平步骤b)。

优选地，喷嘴设置在鼓气管的端部以限定一个或多个鼓气方向。可以考虑各种喷嘴构型。

本方法被特别设计成用于在竖炉和鼓风炉中使用的煤的焦化过程。在这种情况下，煤可以是本领域中常规使用的细粒煤。特别地，在焦炉中装载的煤可以具有小于10mm的粒度，更特别地，粒度小于5mm。

可以理解，本方法明显不同于诸如jph11349953中公开的传统方法，在该方法中，在装料期间将连续的压缩空气流吹到煤上。本发明依赖于使用气体鼓气器，在焦化室中装入所需量的煤之后(并且在说明蒸馏过程之前)将鼓气管引入焦化室中，并且在将煤装载到室期间，气体鼓气器不需要存在。而且，原理是不同的，因为众所周知，气体鼓气形成冲击力，形成一种气体/空气的爆发性扩散，这导致煤堆的崩塌。因此，本发明在装料后在煤堆中利用准时的气体鼓气，这不同于将空气连续吹到煤上。气体鼓气的释放对煤堆叠具有准瞬时效应，由于这种爆发性扩散，煤堆叠将立即崩塌(至少部分地)。因此，气体鼓气的释放比连续气体流更有效并且消耗更少的资源(用于吹气机的空气和能量更少)，并且在焦炭装料期间不会阻塞装料孔。

据发明人所知，这是首次将鼓气管穿过焦炉的装料顶部，特别是穿过装料孔而引入，以便释放气体鼓气，用于使装煤期间形成的煤堆崩塌。

在实施例中，煤/焦炭的水平面可以通过定位在例如装料孔附近的适当的传感器/雷达来测量。这允许监测材料水平面并且被告知气体通道的高度(材料和焦炉室的天花板之间的距离)以确保良好的气体流动。

根据另一方面，本发明涉及一种用于整平煤堆的装置，所述装置包括：

-具有加压气体的储存容器，所述储存容器构造成选择性地释放气体鼓气；

-具有连接端口和鼓气端部的鼓气管，连接端口轴向地远离鼓气端部并与储存容器连通；

-在鼓气管的所述鼓气端部处的至少一个开口，通过所述至少一个开口可将一股压缩气体鼓气释放到煤堆中以便整平煤堆；

-操纵器装置，所述操纵器装置构造成用于使鼓气管在静止位置和工作位置之间移动，在工作位置，鼓气管的鼓气端部定位在煤堆中。

本装置适用于上述方法。

取决于实施例，鼓气管和储存容器可以刚性连接，由此它们一起移动；或者可以存在允许相对于储存容器移动鼓气管的铰接件和/或中间管路。

有利地，鼓气管的鼓气端部包括具有至少一个鼓气孔口的喷嘴。

在一个实施例中，鼓气喷嘴在鼓气管的轴向方向上延伸，并且包括独一的鼓气孔口，所述鼓气孔口适于在鼓气管的轴向前方释放气体鼓气。

在其他实施例中，鼓气喷嘴包括一对吹气管道，每个吹气管道与吹气管的轴线偏离预定角度，以在两个不同方向上-优选地，关于吹气管的轴线对称的方向上-释放压缩气体的鼓气。一般情况下，预定的偏离角度在20°和90°之间。

鼓气管道可以是笔直管道并且限定形成大约70°或90°角度的两个鼓气方向。或者，鼓气管道包括弯曲部分，排放孔口沿相反的鼓气方向对齐，特别地，形成180°的角度。

喷嘴可以有利地包括前部导向件，前部导向件优选为v形且其顶尖指向第一鼓气喷嘴和第二鼓气喷嘴的前方，以便于方便地将鼓气管引入煤堆中。

优选地，该装置包括紧固环，所述紧固环构造成与焦炉的装料孔配合，以便在鼓气期间关闭所述装料孔。

根据另一方面，本发明涉及一种焦炉，所述焦炉包括至少一个具有顶部的焦炉室；以及如上所述的用于整平煤堆的装置。

本发明提供了许多益处：

-不需要在推车上使用大规模的整平棒技术。

-更好地密封焦炉室(不需要在用于推焦的主门上方的用于整平棒的入口门)。

-与整平棒技术相比，煤的水平面更深，且同等地整平(煤床水平面可以达到比利用整平棒的情况低30％)。

-没有由于将整平棒缩回焦炉室外部导致的大规模溢出。

-增加了煤体积。

-减少了整个装料周期时间。

-焦炉室顶部和已整平煤床之间更好的气体流动。

-由于焦炭的高度恒定，整个焦饼的气体渗透性更好，从而提高了生产率。

-对上部焦炉室内的高温不敏感(与整平棒相比)。实际上，鼓气管道被引入上升到装料孔的锥形冷煤堆中；因此，鼓气管道可以被煤堆保护免受热量的影响。

-与推焦机构相比，用于引入和从焦炉室移除鼓气管的机构更简单。

-降低了成本：减少了编程、可视化、布线方面的工作量；减少了驱动单元和仪表；减少了维护。

附图说明

通过参照附图对若干非限制性实施例的以下详细描述，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的一个实施例的整平装置的主视图；

-图2是图1中鼓气管的鼓气端部的详细视图；

-图3和图4是其他可能的喷嘴设计的视图；

-图5至图8是示出使用本装置整平焦炉室中的煤堆的简图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于在焦炉组的焦炉室中整平煤堆的本装置10的实施例。首先，将关于图1至图4描述装置10；下面将参照图5-图8进一步说明在焦炉装料的情况下装置10的使用。装置10主要包括储存容器14，储存容器14用于优选地为空气的加压气体-且与鼓气管16流体连接，鼓气管16具有带入口端口19的连接端部18和鼓气端部20。在该实施例中，鼓气管16是笔直的刚性管，笔直的刚性管限定了在入口端口19(在管16的一端)和在鼓气管16的轴向相反的末端处的鼓气端部20之间延伸的内部气体通道23。可看出，鼓气管16将其入口端口19连接到储存容器14的出口21，由此，两个元件流体连通。

在鼓气端部20处，空气鼓气通过一个或多个开口发射，这里是一对开口221和222。

在图1中可看到表示煤堆的上表面24的第一条虚线。在这里识别出锥形的形状。实际上，如背景技术部分所述，当焦炉装满煤时，根据煤颗粒的休止角，在顶部的每个装料孔下方形成锥形堆。从整体来看，焦炉中煤堆的整体形状包括煤的基层，顶部有多个锥形堆(或尖形堆叠)。因此，装载堆的上部具有带有间隔开的顶部三角形的轮廓，间隔开的顶部三角形形成尖峰和低谷。这种堆形状需要被整平，即需要变平坦。

鼓气管16的鼓气端部20设计成引入煤堆中，特别是引入锥形堆25中，如图所示，并且装置10构造成通过开口221和开口222将一股或多股压缩空气鼓气排放/发射到煤堆25中，以便使锥形堆崩塌，从而使煤堆平整。

图1中的第二条虚线表示在鼓气之后，已整平煤堆的上表面轮廓26。因此，借助空气/气体鼓气可有效地使焦炉室中的煤堆平整，这可在焦炉的每个装料孔处容易地操作。

可以注意到，在实践中，装置10与操纵器装置方便地相关联，操纵器装置在图5中以27示意性地表示，且通常被构造成使吹气管16在静止位置和工作位置之间移动，在工作位置，所述鼓气管的所述鼓气端部定位于煤堆中。操纵器装置的设计需要沿竖直方向至少移动吹气管16及相应的装置10的机构，以经由装料孔将吹气管引入煤堆中，并将吹气管移除。方便地，操纵器装置还被构造为水平地移动装置10，以允许与装料孔对准并清理装料孔上方的区域。这种操纵器的构造不是本发明的重点，因此不再进一步描述。本领域技术人员可以设计出基于液压缸、齿条等的各种合适的操纵器机构。

然而，可以注意到，在本实施例中，鼓气管16直接连接到储存容器14，并且鼓气管16和储存容器14的组件作为整体向下和向上移动。这在其他实施例中可以是不同的。鼓气管可间接地连接到储存容器，例如，经由中间管路。而且，在某些情况下，可能希望能够相对于储存容器操纵鼓气管。鼓气管和/或中间管路可以包括铰接件，该铰接件设计成允许中间管路移动，同时确保储存容器和鼓气管之间的流体/气体连通。

优选地，储存容器14被构造为传统的空气鼓气器(或空气/气体加农炮)。因此，储存容器通常由加压储存器构成，加压储存器包括具有触发机构的快放阀(在图中不可见-位于容器14内)，快放阀允许立即释放容纳在储存容器中的压缩空气从而实现鼓气，该鼓气称为冲击力，形成一种气体/空气的爆发性扩散。快放阀(位于储存器14内部-不可见)通常是布置在储存容器和吹出管道之间的过渡处的快速打开的大表面阀。快放阀借助触发机构被选择性地致动。在所示的实施例中，吹出管道主要在储存容器14内部延伸并且从储存容器中较短地突出，以凸缘28结束。鼓气管16通过其连接端18通过围绕入口19的相应凸缘31抵靠凸缘28固定。因此，鼓气管16与储存容器14的吹出管道及相应的出口21流体连通。在其他实施例中，吹出管道和鼓气管可以是一体的。附图标记29表示储存容器14的入口侧，该入口侧包括带有加压气体入口的阀门和管路。

这种气体加农炮是众所周知的，并且可以使用任何适当类型的气体加农炮。例如，在本发明的背景下，可以使用可从vsrindustrietechnikgmbh(杜伊斯堡，德国)公司获得的vsr储存容器可以具有25l、50l或更高的容积。包含在储存容器中的气体的储存压力可以在5bar至15bar之间，特别是在5bar至10bar之间。实际上，气体可以是空气，并且便于将储存容器14连接到设备的通气网。可考虑用除空气之外的气体进行操作，例如，用中性气体，特别是氮气。

在图1中还要注意的是围绕鼓气管16的径向紧固环32，该径向紧固环32具有与鼓气管16的直径匹配的内径并且可沿着鼓气管16可滑动地移动。该环32构造成形成与焦炉的装料孔62(见图6)的入口部分配合的封盖，以便当装置10处于准备鼓气的位置时关闭鼓气管16插入穿过的装料孔62。因此，在对煤堆积鼓气期间，封盖32有利地允许紧密地关闭装料孔62，从而避免从焦炉室向外排出细粒。

如图1所示，鼓气管16的鼓气端部20方便地以喷嘴40结束。在所示实施例中，喷嘴40是双吹气喷嘴，即其包括两个排放孔口221、222。喷嘴40固定在鼓气管16的末端，但也可能与鼓气管16成一体。

从图2中可更详细地看出，喷嘴40具有入口部分44，该入口部分44是鼓气管16的内部气体通道23的轴向延续部，且与两个吹气管道421和422连通，每个吹气管道421和422以各自的吹气孔口221、222结束。喷嘴40的入口部分44具有圆形横截面(b-b截面)。两个吹气管道421和422是笔直的并且具有圆形横截面；它们沿着限定吹气方向的各自的轴线d或d'延伸。吹气管道421和422相对于鼓气管的纵向轴线l对称。换句话说，每个吹气管道的轴线d、d'以角度α偏离轴线l，由此在两个吹气管道421和422的轴线d和d'之间存在角度2α。

因此，喷嘴40设计成在鼓气管前方且根据角度α向侧面发射气体鼓气。角度α可以在20°至90°的范围内选择，优选地在35°至90°的范围内选择。特别地，角度α可以等于35°、45°、60°和90°。在图2所示的实施例中，α＝35°。

转向图3，示出了可替代的喷嘴设计。喷嘴240包括入口部分，该入口部分与鼓气管16流体连通并且与鼓气管16轴向连续。此处，入口流也分成两个带有各自孔口的吹气管道。可看出，吹气管道2421和2422包括弯曲的管道部分并且以笔直部分243结束，该笔直部分243限定了与鼓气管的轴向方向l形成90°角(由轴线d和轴线d'表示)的鼓气方向。

从图3中可看出，在该变型中，入口部分244优选地具有与鼓气管的端部部分匹配的平坦横截面(d-d)(进而具有相似的形状)。然而，吹气孔口2221和吹气孔口2222具有圆形横截面，因为它们由直线部分243(具有圆形横截面e-e)限定。

有利地，前部引导件250安装在喷嘴240的前侧。前部引导件250是v形金属元件。前部引导件250的顶尖在轴向方向l上远离吹气管道242指向。前部引导件250设计成便于将鼓气管引入煤堆中。

在实施例中，入口管144和入口管244的过流面积小于200cm²，优选地在50cm²至100cm²之间。吹气管道1422和吹气管道2422在它们出口处的过流面积小于100cm²，优选地在25cm²至50cm²之间。

图4示出了另一种可能的设计，其中，鼓气管的端部部分本身形成喷嘴142，喷嘴142具有单个排放孔口。具有圆形横截面的鼓气管只在其末端处在轴向方向l上打开：排放开口122因此在垂直于轴线l的平面中。利用这种鼓气喷嘴142，鼓气向前-即，在鼓气管16的轴向方向l上-被独一地发射。开口122的横截面可以小于200cm²，并且优选地在50cm²至100cm²之间。

仍然需要注意，在当前示出的实施例中，鼓气管16是笔直管。取决于焦炉组的设计，鼓气管的长度可以在1至6米之间变化，特别地，其长度约为2、3、4或5米。标称直径可以在80至120mm之间，特别地，约100mm。在替代实施例中，可以考虑用于鼓气管的其他形状。以上提到的尺寸便于用于传统的焦炉的操作，其中，装料孔入口部分的直径可以达500-600mm。因此，封盖环32可以具有相应的外径。这些仅是示例值，不应被解释为限制。

图5至图8示意性地示出了用煤对焦炉60装料的本方法的一个实施例。有利地，该方法使用上述装置10来执行。

在图5中，附图标记60总体上表示包括顶部64和焦炉室65的焦炉。如将理解，该图仅示出了焦炉的在一个装料孔62下方的一部分。焦炉室65通常包括几个装料孔。附图标记70总体上表示煤堆。煤已经通过重力经由装料孔62松散地装入室65中。煤颗粒通常可以是常规地用于鼓风炉/竖炉的细粒煤。即，煤可以具有10mm以下的粒度，甚至5mm以下。例如，在焦炉中装载的成批煤中，典型的粒度分布包括10wt％至20wt％之间的3.15mm以上煤颗粒以及约40wt％至60wt％的1mm以下煤颗粒，大多数煤颗粒在500μm到1mm的范围内。这些仅是示例值，不应被解释为限制。

在图5所示的时刻，完成了向焦炉室装入煤的步骤。在室中形成了煤堆70。如本领域技术人员所知并如上面所解释，煤堆70包括煤的基层71和煤的锥形堆72(尖形堆叠)，锥形堆72表示为三角形且存在于每个装料孔62下方，通常铺设在基础煤层71(即三角形下方)上方。装置10处于准备引入焦炉的位置，该位置在这里称为静止位置。鼓气管16与装料孔62的中心竖直对齐。

图6示出了该方法的第二步骤：将装置10下降到焦炉室65中，以便将鼓气管16的鼓气端部20引入煤堆70中，优选地到引到煤的尖形堆叠70的中心。这简单地通过装置10的竖直运动来完成。具有排放孔口的鼓气端部20定位在由锥形堆72形成的顶尖76的下方区域74中。因此，鼓气端部20的末端、相应喷嘴40可以在锥形堆的顶尖76下方至少浸入0.5米深度，例如，在0.5至1.5米之间，优选为约1米。此位置在这里被称为工作位置。

在第三步骤(图7中所示)中，已经通过鼓气管16的鼓气端部20发射出了一股压缩气体鼓气。冲击力导致三角形煤堆叠72崩塌，如图所示，导致在焦炉室65内的煤堆70被整平(平坦)。如有必要，可以释放多于一股的鼓气。

可以注意到，封盖32已经沿着鼓气管16滑动到定位在装料孔62的入口处，以便在鼓气期间基本上关闭装料孔62并且使排放到大气中的灰尘最小化。

最后，装置向上移动，以便从室65移除鼓气管16，参见图8。

这里关于图5至图8所示的整平过程通常被重复用于焦炉组中的每个单个焦炉。对于每个焦炉，对每个装料孔，即对在装料期间形成的每个尖形堆叠进行操作。利用一组装置10，可对每个装料孔同时合理地进行整平；或者，在每个装料孔中一个接一个地使用相同的装置10。利用恰当设计的气体鼓气系统(鼓气管以及加压储存容器的容积和压力)，能够利用单次鼓气使煤堆崩塌。因此，本发明经证明是非常有效和便利的，且对于整个焦炉管理有益。