一种焦炉加煤口在线揭盖系统及方法与流程

1.本发明涉及焦炉技术，特别涉及一种焦炉加煤口在线揭盖系统及方法。


背景技术：

2.顶装焦炉每孔炭化室有4-5只加煤口，装煤作业时炉盖打开，装煤结束炉盖关闭，炉盖的开闭由装煤车来实施。炼焦煤在焦炉内干馏的过程中，挥发份不断析出成为荒煤气，途经高温耐材砌体进入桥管冷却后汇集至集气管内。荒煤气主要由多组分碳氢化合物组成，高温状态下裂解生成炭黑，夹杂装煤过程中煤尘，在焦炉炉体、上升管等较粗糙的部位沉积生成石墨，积聚至一定程度，将导致推焦困难，荒煤气导出困难。炼焦生产过程中石墨的生产与炼焦煤性状、炉体结构、加热均匀性、装煤作业、集气管压力等有关，不同焦炉炉型及生产工艺条件下，石墨生成及积聚的速度不同，但不可避免。为解决炉内生长石墨对正常生产的影响，通常采取烧除和铲除方法，但无论是烧除，还是铲除，都必须打开焦炉炉盖才能进行。因装煤车连续按出炉计划执行装煤作业，石墨烧除时炉盖打开作业不能由装煤车来实施，而是人工用撬棒开启，费时费力、作业环境差、劳动强度大。
3.焦炉加煤口炉盖人工开启、关闭作业，决定了其无法与上升管作业协同实施，不可避免产生炉盖与上升管盖作业间的非连贯性，造成上升管盖处冒烟，严重污染周边环境，难以满足当前日益严苛的环境要求。
4.焦炉加煤口炉盖开闭的方式有两种，一种通过装煤车来实现，用于配合装煤车加煤作业实施，另一种依靠人工完成，用于实现加煤口、上升管保养作业。
5.装煤车对应每个加煤口，分别有一套取盖机，装煤作业前，装煤车走行至待装煤炉号，取盖机下降，电磁铁励磁，通过磁力吸住炉盖，取盖机上升，炉盖被吸起。装煤完毕，取盖机下降，电磁铁消磁，释放炉盖。装煤车取盖机作业由装煤车驱动，是装煤车主要功能的一部分。人工打开加煤口炉盖最原始，也是最简单的，是用撬棒撬动炉盖上的凹堂来实现，关盖作业相同。也有的是通过人工推动电磁铁小车来实现。
6.现有技术除装煤车利用取盖机开盖外，均由人工实施，存在工人作业环境差，人机结合安全风险，以及作业与上升管盖难同步等问题。受制于炼焦生产特点，焦炉炉顶加煤口、上升管等保养作业都需要人工开启炉盖，一直以来，国内外技术均没有明显突破，制约了智慧炼焦实现。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于设计一种焦炉加煤口在线揭盖系统及方法，可以实现焦炉炭化室炉盖在有限条件下的自动开闭，与推焦作业前上升管盖打开联动运行，可实现加煤残余石墨、次焦的有序空烧，避免局部炭化室过度空烧造成的焦炉耐火砌体损坏，也可以消除上升管盖打开过程中的荒煤气未经燃烧逸散问题，减少炼焦生产过程中vocs无组织排放，减轻环境污染，改善焦炉作业环境。
8.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
9.一种焦炉加煤口在线揭盖系统，其包括，在线揭盖小车，运行于炉顶轨道上，其包括车体及其上的走行轮、走行马达；揭盖装置，设置于所述在线揭盖小车的车体上，其上设可提取炉盖的电磁铁；炉盖放置架，设置于所述在线揭盖小车的车体上；控制器及车载无线通信系统，所述在线揭盖小车的走行马达、揭盖装置、电磁铁均电性连接该控制器，并通过车载无线通信系统与焦炉加煤控制系统通信联系。
10.优选的，所述在线揭盖小车自带蓄电池，配置直流电机，作业完毕可自动走行至充电站充电。
11.优选的，所述走行轮设两只编码器所述走行控制系统配置双编码器地址检测，固定点校验等多重精确地址单元。
12.优选的，所述在线揭盖小车配置可感知走行前方障碍物距离的雷达监测装置，实现装煤车与在线揭盖小车同轨运行安全防碰撞控制。
13.优选的，焦炉炉顶焦侧安装小车行走轨道，在线揭盖小车运行在该小车行走轨道上。
14.优选的，所述揭盖装置为揭盖驱动臂。
15.本发明所述的焦炉加煤口在线揭盖系统的在线揭盖方法，其包括联动控制模式、预设控制模式；其中，
16.1)联动模式下，在线揭盖系统通过无线通信与装煤车、上升管控制系统联动作业；
17.装煤车根据出炉计划进行装煤作业，在作业炉号n停位后，将联动信号发出；上升管控制系统接收信号后，远程控制第n 4炉上升管桥管翻板关闭，上升管盖打开；装煤车走行过程中，揭盖装置同步运行至第n 4炉，接收到上升管控制系统发出的上升管盖打开信号后，打开该炭化室的m号加煤口盖；装煤车装煤完毕启动走行后，在线揭盖装置接收到信号，启动走行至第n 1炉等待，接收到机焦侧炉门关信号后，将原打开的加煤口盖关闭；其中，m号加煤口盖的确定由焦炉加煤口保养计划设定，或一次性打开两个以上炉盖；
18.2)预设模式下，操作工设定当天的炭化室石墨烧除计划(含炉号及加煤口号)，根据计划，系统接收到计划炉号焦炭成熟信号后，在线揭盖装置启动走行至该炉号，指令上升管控制系统远程关闭该炉号桥管翻板，打开该炉号上升管盖，在线揭盖系统接收到上升管盖打开信号后，打开该炉号的加煤口盖；推焦作业前，在线揭盖系统接收到装煤车作业信号后，走行至该炉号关闭加煤口盖。
19.进一步，本发明还包括远程手动控制模式，在远程手动控制模式下，操作工输入要打开炉盖的炉号及加煤口号，在线揭盖系统直接走行至目的地，并执行相应的揭盖作业，操作工输入要关闭炉盖的炉号及加煤口，在线揭盖系统执行相应的关盖作业。
20.优选的，所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，手动模式下指令未满足条件炉号的走行时，系统不动作，并输出报警信息。
21.优选的，所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，首先要满足该炉炭化室内焦炭已经火落或达到了规定的结焦时间。
22.优选的，所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，还要满足与装煤车安全距离的判断，只有当系统与装煤车间安全距离大于10米时，才能启动走行。
23.优选的，在线揭盖系统运行状况信息无线传送至中央监控系统，某炉号加煤口盖有未关闭的状态指示时，不能进行该炉号的装煤走行作业。
24.优选的，指令下达后在线揭盖装置首先走行定位，并反馈信号，远程控制系统接到该信号后，指令桥管翻板关闭、上升管盖开，同时开始揭盖作业。该炭化室空烧作业时间达到后，系统下达送盖作业指令，揭盖装置走行定位后进行送盖作业。
25.炭化室焦炭成熟后推焦作业前，推焦作业控制系统指令某炭化室桥管水封翻板关闭、上升管盖开启，同时焦炉加煤口在线揭盖系统运行至该炭化室，打开加煤口炉盖，导入空气，荒煤气燃烧后逸散，空气导入相应的加煤口实现加煤口、炉顶空间、上升管根部的石墨及次焦烧除。炭化室推焦作业后装煤作业前，加煤口在线揭盖系统关闭该炭化室加煤口盖，推焦作业控制系统指令该炭化室上升管盖关闭，桥管水封翻板打开。从现有装煤车与上升管控制系统两联动优化为三联动。
26.在本发明所述焦炉加煤口在线揭盖系统及方法中：
27.1、在线揭盖系统运行控制主要有联动、预设及远程手动三种模式。
28.联动模式下，在线揭盖系统通过无线通信与装煤车、上升管控制系统联动作业。具体是：装煤车根据出炉计划进行装煤作业，在作业炉号n停位后，将联动信号发出；上升管控制系统接收信号后，远程控制第n 4炉上升管桥管翻板关闭，上升管盖打开；装煤车走行过程中，揭盖装置同步运行至第n 4炉，接收到上升管控制系统发出的上升管盖打开信号后，打开该炭化室的m号加煤口盖；装煤车装煤完毕启动走行后，在线揭盖装置接收到信号，启动走行至第n 1炉等待，接收到机焦侧炉门关信号后，将原打开的加煤口盖关闭。其中，m号加煤口盖的确定由焦炉加煤口保养计划设定，也可以一次性打开两个及以上炉盖。此模式适用于无人化运行。
29.预设模式下，操作工设定当天的炭化室石墨烧除计划(含炉号及加煤口号)，根据计划，系统接收到计划炉号焦炭成熟信号后，在线揭盖装置启动走行至该炉号，指令上升管控制系统远程关闭该炉号桥管翻板，打开该炉号上升管盖，在线揭盖系统接收到上升管盖打开信号后，打开该炉号的加煤口盖。推焦作业前，在线揭盖系统接收到装煤车作业信号后，走行至该炉号关闭加煤口盖。此模式适用于日计划执行。
30.手动模式下，操作工输入要打开炉盖的炉号及加煤口号，在线揭盖系统直接走行至目的地，并执行相应的揭盖作业，操作工输入要关闭炉盖的炉号及加煤口，在线揭盖系统执行相应的关盖作业。此模式适用于作业过程中的计划调整。
31.2、运行控制判断。
32.在线揭盖系统的目的地走行，首先要满足该炉炭化室内焦炭已经火落或达到了规定的结焦时间。手动模式下指令未满足条件炉号的目的地走行时，系统不动作，并输出报警信息。
33.在线揭盖系统的目的地走行，还要满足与装煤车安全距离的判断，只有当系统与装煤车间安全距离大于10米时，才能启动走行。在线揭盖系统故障或作业中，装煤车启动不满足安全距离时，装煤车停止走行并输出报警信息。在线揭盖系统与装煤车安全距离的判断可通过走行编码器，或是通过主动安全防碰撞雷达。
34.在线揭盖系统开盖、关盖的前提条件都是桥管水封翻板关闭，且上升管盖打开。
35.在线揭盖系统检知电量低时，所有关盖作业结束后，自动走行至充电站充电，充电完成后，自动接续执行下一步作业计划。
36.在线揭盖系统运行状况信息无线传送至中央监控系统，某炉号加煤口盖有未关闭
的状态指示时，不能进行该炉号的装煤走行作业。
37.指令下达后在线揭盖装置首先走行定位，并反馈信号，远程控制系统接到该信号后，指令桥管翻板关闭、上升管盖开，同时开始揭盖作业。该炭化室空烧作业时间达到后，系统下达送盖作业指令，揭盖装置走行定位后进行送盖作业。
38.3、走行控制系统。走行控制系统包括轨道、走行轮、走行马达、地址检测等单元，系统自带蓄电池，配置直流电机，作业完毕可自动走行至充电站充电。为提高地址检测精度，走行控制系统配置双编码器地址检测，固定点校验等多重精确地址单元。
39.作为一种改进，配置装煤车及在线揭盖系统雷达监测装置，可感知走行前方障碍物距离，实现装煤车与走行揭盖系统同轨运行安全防碰撞。
40.揭盖装置。揭盖装置运行在在线揭盖小车上，包括揭盖驱动臂、电磁铁、蓄电池等部分。来自远程控制系统的揭盖指令下达后，揭盖驱动臂下行，电磁铁励磁，炉盖吸着后揭盖驱动臂上行、横移，装置可保持炉盖吸着状态，也可以原地失磁，将炉盖放至炉盖放置架，待下一次走行到该部位后，重新励磁取盖后，将炉盖送至加煤口。揭盖装置与走行系统共用蓄电池。
41.作为一种改进，焦炉炉顶焦侧安装固定轨道，揭盖装置运行在该轨道上，实现焦侧加煤口的揭盖作业，可规避与装煤车同轨交叉运行的安全风险。
42.本发明的有益效果：
43.①
在线揭盖系统与装煤车、上升管控制系统三联动，无缝衔接，消除相互间作业的时间差，消除荒煤气流通空间三阀门开闭不同步造成的环保风险，尤其是消除上升管盖打开过程中的荒煤气未经燃烧逸散问题，避免可视污染及vocs排放，改善焦炉作业环境。
44.②
实现加煤口保养的周期管理、计划执行，以及特殊炉号的特护，焦炉加煤残余石墨、次焦的有序空烧，避免局部炭化室过度空烧造成的焦炉耐火砌体损坏，提高炉役周期内焦炉耐火砌体的严密性。
45.③
在线揭盖系统三种模式下安全有序运行，消除了人机结合安全风险，与装煤车同轨安全运行，是智慧炼焦建设的必要技术。
46.④
在线揭盖系统完全替代现有人工作业，降低了炼焦生产劳动强度，提高了炼焦生产劳动效率，是炼焦生产过程无人化的必要技术。
47.⑤
在线揭盖系统将加煤口盖开闭信息收集并传送中央，实现了中央控制系统对现场作业信息、作业状态的更广泛收集，是炼焦生产远程诊断管理的必要技术。
48.本发明通过在焦炉炉顶安装沿轨道运行的揭盖系统，与上升管自动联动运行，实现了上升管盖与加煤口炉盖的同步开闭，解决了上升管自动与人工揭盖不同步的问题，可根据远程指令实现指令加煤口炉盖的打开、关闭，消除了炉内石墨清除阶段可能产生的可视污染及vocs排放，以及焦炉加煤残余石墨、次焦的有序空烧。
49.应用本发明技术可以避免局部炭化室过度空烧造成的焦炉耐火砌体损坏，也可以消除上升管盖打开过程中的荒煤气未经燃烧逸散问题，减少炼焦生产过程中vocs无组织排放，减轻环境污染，改善焦炉作业环境。
50.与现有技术相比，本发明在线揭盖系统为独立控制单元，与现有上升管系统、装煤车联动，其中的揭盖装置沿固定轨道走行，根据远程指令自动走行至某炉号，利用电磁铁原理开启并放平炉盖，可运行至其它区域作业驻留或继续打开炉盖，也可以根据远程指令回
到某炉号，将炉盖重新放入对应的加煤口。本发明可以实现远程控制，无人化运行，可完全替代现焦炉炉顶人工开、关炉盖作业。
附图说明
51.图1为本发明实施例的结构示意图。
52.图中，1、在线揭盖小车，2、揭盖装置，3、电磁铁，4、炉盖放置架，5、车载无线通信系统，6、蓄电池，7、充电站；
53.10-集气管；20-桥管；30-上升管；301-上升管盖；40-加煤口盖；50-炉顶轨道。
具体实施方式
54.参见图1，本发明所述的一种焦炉加煤口在线揭盖系统，其特征在于，
55.在线揭盖小车1，运行于炉顶轨道50上，其包括车体及其上的走行轮、走行马达；
56.揭盖装置2，设置于所述在线揭盖小车1的车体上，其上设可提取炉盖的电磁铁3；
57.炉盖放置架4，设置于所述在线揭盖小车1的车体上；
58.控制器及车载无线通信系统5，所述在线揭盖小车的走行马达、揭盖装置、电磁铁均电性连接该控制器，并通过车载无线通信系统与焦炉加煤控制系统通信联系。
59.优选的，所述在线揭盖小车1自带蓄电池6，配置直流电机，作业完毕可自动走行至充电站7充电。
60.优选的，所述走行轮设两只编码器，所述走行控制系统配置双编码器地址检测，固定点校验等多重精确地址单元。
61.优选的，所述在线揭盖小车配置可感知走行前方障碍物距离的雷达监测装置，实现装煤车与在线揭盖小车同轨运行安全防碰撞控制。
62.优选的，焦炉炉顶焦侧安装小车行走轨道，在线揭盖小车运行在该小车行走轨道上。
63.优选的，所述揭盖装置为揭盖驱动臂。
64.本发明所述的焦炉加煤口在线揭盖系统的在线揭盖方法，其包括联动控制模式、预设控制模式；其中，
65.1)联动模式下，在线揭盖系统通过无线通信与装煤车、上升管控制系统联动作业；
66.装煤车根据出炉计划进行装煤作业，在作业炉号n停位后，将联动信号发出；上升管控制系统接收信号后，远程控制第n 4炉上升管桥管翻板关闭，上升管盖打开；装煤车走行过程中，揭盖装置同步运行至第n 4炉，接收到上升管控制系统发出的上升管盖打开信号后，打开该炭化室的m号加煤口盖；装煤车装煤完毕启动走行后，在线揭盖装置接收到信号，启动走行至第n 1炉等待，接收到机焦侧炉门关信号后，将原打开的加煤口盖关闭；其中，m号加煤口盖的确定由焦炉加煤口保养计划设定，或一次性打开两个以上炉盖；
67.2)预设模式下，操作工设定当天的炭化室石墨烧除计划(含炉号及加煤口号)，根据计划，系统接收到计划炉号焦炭成熟信号后，在线揭盖装置启动走行至该炉号，指令上升管控制系统远程关闭该炉号桥管翻板，打开该炉号上升管盖，在线揭盖系统接收到上升管盖打开信号后，打开该炉号的加煤口盖；推焦作业前，在线揭盖系统接收到装煤车作业信号后，走行至该炉号关闭加煤口盖。
68.进一步，还包括远程手动控制模式，在远程手动控制模式下，操作工输入要打开炉盖的炉号及加煤口号，在线揭盖系统直接走行至目的地，并执行相应的揭盖作业，操作工输入要关闭炉盖的炉号及加煤口，在线揭盖系统执行相应的关盖作业。
69.优选的，所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，手动模式下指令未满足条件炉号的走行时，系统不动作，并输出报警信息。
70.优选的，所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，首先要满足该炉炭化室内焦炭已经火落或达到了规定的结焦时间。
71.所述在线揭盖小车向目的炉号走行时，还要满足与装煤车安全距离的判断，只有当系统与装煤车间安全距离大于10米时，才能启动走行。
72.在线揭盖系统运行状况信息无线传送至中央监控系统，某炉号加煤口盖有未关闭的状态指示时，不能进行该炉号的装煤走行作业。
73.指令下达后在线揭盖装置首先走行定位，并反馈信号，远程控制系统接到该信号后，指令桥管翻板关闭、上升管盖开，同时开始揭盖作业。该炭化室空烧作业时间达到后，系统下达送盖作业指令，揭盖装置走行定位后进行送盖作业。
74.智慧炼焦的是炼焦技术发展的必然趋势，当前炉前、炉顶作业均看到了曙光，但焦炉炉内、上升管壁石墨清除过程中，因上升管盖打开与人工加煤口盖打开不同步造成的可视污染问题，是所有炼焦企业共同面临的难题，随着国家对vocs治理要求的不断提高，问题将越来越突出，解决的呼声也越来越高。本发明通过在焦炉炉顶增设可远程控制的揭盖系统，与上升管作业联动运行，实现了打开上升管盖时荒煤气迅速点火燃烧，消除了可视污染及vocs排放，是所有炼焦企业的必然选择，因此，本发明推广应用前景十分广阔。