一种单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置的制作方法

本发明属于焦炉设备领域，特别是涉及一种单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置。

背景技术：

焦炉集气管主要是用来收集炭化室内部的因煤燃烧后所产生的荒煤气，它的管内压力值是非常重要的炼焦工艺参数，其数值大小是由焦炉各个炭化室内部当前实际压力所决定。集气管压力的稳定直接关系到焦饼产品的质量，同时影响着焦炉上空的空气质量。一旦焦炉单炭化室内压力过大，就会使烟尘、荒煤气及有害气体从炉门盖或者炭化室密封处逸出，而这种荒煤气含有大量对人体有害成份，它不仅危害着在岗职工的身体健康，同时污染着焦炉周边的大气环境。目前焦炉集气管压力调节方式为粗放式，其效果比较差，煤气回收率很低，有害气体被大量排放到大气中，严重污染环境。

一部分厂家或企业采用焦炉水封阀进行了改善上述的问题，但是常规使用的焦炉用水封阀仍然存在以下问题：(1)蓄水槽部件在生产过程中由于震动很容易造成拉杆的固定螺母松动，且三根拉杆螺母松动位移不同，造成不平衡出现偏斜。当偏斜到一定角度，拉杆中部将会与法兰盘直角边长期发生摩擦，且阀芯及控制杆的推力主要集中在受磨的拉杆上，造成该拉杆断裂。(2)蓄水槽部件在生产过程中由于螺纹加工后表面光洁度及螺纹根部强度都会有一定程度降低。而现场工况下，荒煤气内含有的部分腐蚀性成分以及喷洒的氨水的渗透腐蚀，特别是螺纹根部。长期运行后，腐蚀深度加重，强度大幅降低。降低到一定程度将造成该拉杆断裂。

另外，在焦化行业中大多采用高压氨水进行消烟装煤，氨水喷洒时可以采用高压喷洒和低压喷洒，有的焦炉中使用低压氨水喷洒时，将来自焦炉的荒煤气经过上升管—桥管—集气管，在集气管处用循环氨水喷洒，煤气被冷却。用高压氨水生产向炭化室导煤气时，使大量荒煤气外溢喷洒时，造成上升管内形成负压，使得荒煤气及烟尘由炭化室经上升管、桥管吸入集气管内，以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出。但是，存在由于喷洒氨水或者高速水流时，喷洒环境处于焦炉生产过程中，烟尘等物体比较多，容易造成喷堵，影响生产进程，降低工作效率。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明提供的一种单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置，种单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置，包括上升管、桥管、集气管、一体式水封阀、第一喷嘴、第二喷嘴；所述桥管，一端连接上升管，另一端沿垂直方向，与一体式水封阀上端相连接；

所述一体式水封阀，底部与集气管顶部相连通，一体式水封阀内部的活塞杆，一端固定安装在顶部，另一端延伸到桥管内部，一体式水封阀包括喷头座；

所述第一喷嘴，通过螺纹连接在桥管一端，喷嘴包括基体和突起；所述基体设置为内侧壁为螺纹结构的空心筒体，突起设置为沿旋转角度螺旋盘旋在基体外侧壁楞型结构；基体外表面设置有多组突起，每组之间间隔、不连接；

所述第二喷嘴，设置有多组，沿圆周周向对称地固定安装在一体式水封阀表面的喷头座上，每一组第二喷嘴均设置包括底部为一定高度的平面结构、螺旋突起结构、挡止部；其中所述螺旋突起结构，设置为两组，每一组沿平面结构上表面沿对称方向，间隔地不接触地交叉，右旋倾斜设置；所述挡止部，设置为与螺旋突起结构为一体成型结构，为螺旋突起结构前端向平面结构中心轴线处的弧形延伸结构，所述挡止部内侧面与螺旋突起结构内侧面相对位置设置为一垂直方向的开孔结构。

作为改进，所述第一喷嘴的突起螺旋面与轴向的角度设置为50～70°，沿基体轴向螺旋面的厚度2.1～3.5mm，螺旋面的宽度20～40mm；其中所述突起设置为三组，每一组初始端截面与基体进口端截面平齐，终止端截面与基体出口端截面平齐，螺旋上升的轴向高度为12～28mm，螺旋旋转至少一周。

作为改进，所述第二喷嘴的螺旋突起结构、挡止部在同一角度的倾斜水平面上，设置倾斜水平面与平面结构的角度为48-55°；其中两组所述螺旋突起结构的外截面在同一个外接圆上。

作为改进，所述一体式水封阀，由外到内依次设置包括外罩、蓄水槽、导流筒、导流筒导流槽、阀芯套、导水槽、阀芯；所述外罩设置为顶板与两组侧板首尾连接结构，顶板为中间开孔结构，两组侧板围成上端多边形筒形、下端直径小于上端的圆筒结构；所述导流筒的上端固定安装在外罩顶板开孔处，与顶板的两端固定连接，内部的底端面沿两内侧壁均间隔地设置有多组导流筒导流槽，沿导流筒外侧壁的下端固定安装有蓄水槽；所述蓄水槽的底部距离外罩底部有一端距离，设置为开口结构；所述阀芯套固定安装在导流筒内部，两外侧面与导流筒导流槽的端部侧面相连接，阀芯套的顶端内侧面设置有阀芯，底端外侧面活动安装有一球塞，球塞最低位置高于蓄水槽的开口结构。

作为改进，还包括控制杆、蓄水槽调节装置；喷头座固定安装在外罩顶板的一侧，用于氨水的进入；所述控制杆一端由外罩顶板开孔结构进入延伸至阀芯内部，与阀芯套顶部通过机械连接件可拆卸安装；所述蓄水槽调节装置固定安装在外罩顶板的另一侧。

作为改进，所述导流筒导流槽包括多组，按照由内侧至中央位置的导流槽直径逐渐增大，且设置每组导流槽设置为由上到下直径逐渐增大的连贯结构，由上到下依次设置为首尾相连通的导流筒窄槽、导流筒过渡槽、导流筒宽槽。

作为改进，所述蓄水槽调节装置包括蓄水槽调节杆、调节杆压帽、调节杆石墨塞、调节螺母、焊接螺纹座、螺纹密封帽；

外罩顶部上表面开设有一通孔，所述蓄水槽调节杆贯穿该通孔，顶端延伸出通孔，其中通孔位置沿蓄水槽调节杆径向，由内到外依次设置有调节杆石墨塞、焊接螺纹座；所述调节杆压帽设置在调节杆石墨塞上端，外侧面与焊接螺纹座螺纹连接，上端通过调节螺母与螺纹密封帽底部螺纹连接；

所述螺纹密封帽顶端封闭，内部为空腔，空腔的内侧面与蓄水槽调节杆螺纹连接。

作为改进，所述导流筒过渡槽的下端与导流筒宽槽上端连通处设置为倒三角连通结构；

所述阀芯的移动行程设置有最高位置刻度线、最低位置刻度线；所述导流筒导流槽侧壁上设置有最高水位刻度线、最低水位刻度线；所述蓄水槽侧壁上设置有最高线刻度线、最低水位刻度线。

有益效果：本发明提供的单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置，与常规的水封调节装置相比，做出了如下改进及达到的技术效果如下：

(1)安装了第一喷嘴，设置喷嘴能够在高压流体，例如氨水、水等的冲击下，高速旋转，喷射出细化扇形雾状束，以覆盖煤灰尘或其它颗粒物等的效果极佳。另外，能够将上升管内负压达到工艺要求的负压后，往碳化室装煤时，集气管利用负压充分地将粗煤气吸入，从而减少了粗煤气的逸散，达到降尘、除尘的效果。

同时，解决上述现有的高压氨水在进行喷射过程中如何精确地控制氨水压力，带来对上升管的负面影响最小，工件的使用寿命增加的技术问题。

(2)安装了第二喷嘴，是活动地放置在喷头座内部的，高速进入到喷嘴内的水或其他的液体，通过喷嘴的上部斜面导向作用，喷嘴发生高速旋转，使形成高速漩涡，再通过喷嘴的出口锥度，形成360度扇形极细雾状液体流，实现雾状喷洒，扇形角度取决于喷头罩出口锥度。

这样的设置，使得高速旋转产生扇面旋转细雾，对工艺流通介质能起到降温除尘效果，且均匀。

另外，第二喷嘴与喷头座之间为为微间隙配合，达到<0.02mm,可对工艺流通介质内的小颗粒杂质进行高速切割破碎，防止喷头堵塞。

(3)安装了一体式水封阀，采用石墨塞与压帽配合密封形式后，由于是采用紧配合形式，工况振动不会造成蓄水槽拉杆上下左右位移变化，再配合压帽上部双螺母夹直动垫，极大的降低了固定螺母的松动可能性。同时，蓄水槽拉杆螺纹被石墨塞保护，在压帽压紧的条件下形成了密封。荒煤气内含有的部分腐蚀性成分以及喷洒的氨水很难再对蓄水槽拉杆螺纹造成腐蚀。

(4)将第二喷嘴设置为三组，角度为相间隔的120度，可保证喷洒的均匀性及喷洒密度，又能很好的保护一体式水封阀体高温变形及冷热不均匀。其中该水封阀的所有机械部件配合参数可在工厂生产阶段精确调整并固定。现场使用时，有效避免因焦炉的膨胀量变化造成的机械部件配合参数偏移而损坏设备。

附图说明

图1为本发明水封阀结焦工况下的结构示意图。

图2为发明水封阀装煤工况下的结构示意图。

图3为本发明水封阀推焦工况下的结构示意图。

图4为本发明水封阀蓄水槽调节装置的结构示意图。

图5为本发明水封阀的喷头座结构示意图。

图6(a)为本发明第一喷嘴的侧视剖面图；图6(b)为本发明实施例中第一喷嘴的俯视截面图。

图7为本发明第二喷嘴的主视图。

图8为本发明第二喷嘴的立体图。

附图中：1、外罩；2、蓄水槽；3、导流筒；4、导流筒导流槽；5、阀芯套；6、导水槽；7、阀芯；8、喷头座；9、控制杆；10、蓄水槽调节装置；11、球塞；12、导流筒窄槽；13、导流筒过渡槽；14、导流筒宽槽；15、蓄水槽调节杆；16、调节杆压帽；17、调节杆石墨塞；18、调节螺母；19、焊接螺纹座；20、螺纹密封帽；24、基体；25、突起；23、挡止部；21、平面结构；22、螺旋突起结构；26、上限位；27、下限位；28、荒煤气入口；29、氨水入口；30、荒煤气出口；31、氨水出口；32、导流槽最高线；33、水位线。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种单炭化室焦炉用自调节荒煤气装置，包括上升管、桥管、集气管、一体式水封阀、第一喷嘴、第二喷嘴；所述桥管，一端连接上升管，另一端沿垂直方向，与一体式水封阀上端相连接；

所述一体式水封阀，底部与集气管顶部相连通，一体式水封阀内部的活塞杆，一端固定安装在顶部，另一端延伸到桥管内部，一体式水封阀包括喷头座8；

所述第一喷嘴，通过螺纹连接在桥管一端，喷嘴包括基体24和突起25；所述基体24设置为内侧壁为螺纹结构的空心筒体，突起25设置为沿旋转角度螺旋盘旋在基体24外侧壁楞型结构；基体24外表面设置有多组突起25，每组之间间隔、不连接；

所述第二喷嘴，设置有多组，沿圆周周向对称地固定安装在一体式水封阀表面的喷头座8上，每一组第二喷嘴均设置包括底部为一定高度的平面结构21、螺旋突起结构22、挡止部23；优选地，设置为三组第二喷嘴，间隔120°的对称地分布在一体式水封阀表面上。

其中所述螺旋突起结构22，设置为两组，每一组沿平面结构21上表面沿对称方向，间隔地不接触地交叉，右旋倾斜设置；所述挡止部23，设置为与螺旋突起结构22为一体成型结构，为螺旋突起结构22前端向平面结构21中心轴线处的弧形延伸结构，所述挡止部23内侧面与螺旋突起结构22内侧面相对位置设置为一垂直方向的开孔结构。

所述第一喷嘴的突起25螺旋面与轴向的角度设置为50～70°，沿基体24轴向螺旋面的厚度2.1～3.5mm，螺旋面的宽度20～40mm；其中所述突起25设置为三组，每一组初始端截面与基体24进口端截面平齐，终止端截面与基体24出口端截面平齐，螺旋上升的轴向高度为12～28mm，螺旋旋转至少一周。

所述第二喷嘴的螺旋突起结构22、挡止部23在同一角度的倾斜水平面上，设置倾斜水平面与平面结构21的角度为48-55°；其中两组所述螺旋突起结构22的外截面在同一个外接圆上。

上述的焦炉一体式水封阀，由外到内依次设置包括外罩1、蓄水槽2、导流筒3、导流筒导流槽4、阀芯套5、导水槽6、阀芯7；所述外罩1设置为顶板与两组侧板首尾连接结构，顶板为中间开孔结构，两组侧板围成上端多边形筒形、下端直径小于上端的圆筒结构；所述导流筒3的上端固定安装在外罩1顶板开孔处，与顶板的两端固定连接，内部的底端面沿两内侧壁均间隔地设置有多组导流筒导流槽4，沿导流筒3外侧壁的下端固定安装有蓄水槽2；所述蓄水槽2的底部距离外罩1底部有一端距离，设置为开口结构；所述阀芯套5固定安装在导流筒3内部，两外侧面与导流筒导流槽4的端部侧面相连接，阀芯套5的顶端内侧面设置有阀芯7，底端外侧面活动安装有一球塞11，球塞11最低位置高于蓄水槽2的开口结构；

还包括喷头座8、控制杆9、蓄水槽调节装置10；所述喷头座8固定安装在外罩1顶板的一侧，用于氨水的进入；所述控制杆9一端由外罩1顶板开孔结构进入延伸至阀芯7内部，与阀芯套5顶部通过机械连接件可拆卸安装；所述蓄水槽调节装置10固定安装在外罩1顶板的另一侧。

导流筒导流槽4包括多组，按照由内侧至中央位置的导流槽直径逐渐增大，且设置每组导流槽设置为由上到下直径逐渐增大的连贯结构，由上到下依次设置为首尾相连通的导流筒窄槽12、导流筒过渡槽13、导流筒宽槽14。

蓄水槽调节装置10包括蓄水槽调节杆15、调节杆压帽16、调节杆石墨塞17、调节螺母18、焊接螺纹座19、螺纹密封帽20。

外罩1顶部上表面开设有一通孔，蓄水槽调节杆15贯穿该通孔，顶端延伸出通孔，其中通孔位置沿蓄水槽调节杆15径向，由内到外依次设置有调节杆石墨塞17、焊接螺纹座19。

调节杆压帽16设置在调节杆石墨塞17上端，外侧面与焊接螺纹座19螺纹连接，上端通过调节螺母18与螺纹密封帽20底部螺纹连接；螺纹密封帽20顶端封闭，内部为空腔，空腔的内侧面与蓄水槽调节杆15螺纹连接。

调节螺母18用于调节蓄水槽调节杆高度，调节杆压帽16与焊接螺纹座19进行螺纹配合，与水封阀外罩1形成挤压力，使调节杆石墨塞17受压变形与蓄水槽调节杆15形成密封。避免了水封阀内的荒煤气通过蓄水槽调节杆配合缝隙中向外渗漏，同时防止荒煤气中腐蚀性物质腐蚀蓄水槽调节杆的底部螺纹。螺纹密封帽20用于密封蓄水槽调节杆15外漏的螺纹，防止外部腐蚀性物质腐蚀螺纹。

导流筒过渡槽13的下端与导流筒宽槽14上端连通处设置为倒三角连通结构。阀芯7的移动行程设置有最高位置刻度线、最低位置刻度线；所述导流筒导流槽4侧壁上设置有最高水位刻度线、最低水位刻度线；所述蓄水槽2侧壁上设置有最高线刻度线、最低水位刻度线。以下按照结焦工况、装煤工况、推焦工况下，本发明的一体式水封阀工作流程进行详细说明。

见图1，其中深色箭头、浅色箭头为水的流通通道，上限位为水位高度线，在推焦工况中，一体式水封阀内部球塞始终处在最底端，形成封闭状态。阀芯提升至上限位(如图1下端水平线位置)，导水槽被阀芯完全遮挡，没有了排水通道，使水位快速升高至上端水平线位置，此时所有荒煤气通道都被阻断。蓄水槽形成满水位溢流并保持，形成了如图1下限位即下端水平线至上限位即上端水平线高度的水封。

见图2中，其中深色箭头为水的流通通道，浅色箭头为荒煤气流通通道。在装煤工况，一体式水封阀的阀芯快速提升，当提升到上限位时，则会带动球塞也上升，底部球塞封闭通道也将打开。蓄水槽内的水快速沿深色箭头方向排空，此时整个一体式水封阀的流通截面积最大，荒煤气沿着中间箭头方向快速通过，当液面发生变化时，内部的导流筒窄槽12、导流筒过渡槽13、导流筒宽槽14距离液面距离发生变化，将会对进气速度进行调整，实现荒煤气的速度上自动调整。

见图3中，其中深色箭头为水的流通通道，浅色箭头为荒煤气流通通道。在装煤工况，一体式水封阀的阀芯快速提升，当提升到上限位时，则会带动球塞也上升，底部球塞封闭通道也将打开。蓄水槽内的水快速沿浅色箭头方向排空，此时整个一体式水封阀的流通截面积最大，荒煤气沿着中间箭头方向快速通过。

上述的一体式水封阀，内部部件配件通过在工厂生产阶段精确调整并固定，现场使用时，有效避免因焦炉的膨胀量变化造成的机械部件配合参数偏移而损坏设备。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。