一种焦炉炭化室荒煤气压力调节装置的制作方法

1.本实用新型属于焦炉单炭化室荒煤气压力调节技术领域，特别涉及一种既可用于在线升级焦炉、又可用于新建焦炉的单炭化室荒煤气压力调节装置。


背景技术：

2.焦炉，一种通常由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子，用于使煤炭化以生产焦炭。用煤炼制焦炭的窑炉，是炼焦的主要热工设备。现代焦炉是指以生产冶金焦为主要目的、可以回收炼焦化学产品的水平室式焦炉，由炉体和附属设备构成。焦炉炉体由炉顶、燃烧室和炭化室、斜道区、蓄热室等部分，并通过烟道和烟囱相连。现代焦炉基本结构大体相同，但由于装煤方式、供热方式和使用的燃料不尽相同，又可以分成许多类型。
3.目前，在线运行焦炉炭化室荒煤气压力控制，主要是通过分段集气管压力调节来实现。在焦炉生产中由于各个炭化室所处的生产状态不同，易造成单个炭化室内荒煤气的压力波动。在装煤及结焦初期，荒煤气发生量较大，炭化室底部压力过大，会造成焦炉的装煤孔、炉墙、炉门、炉体等多处发生荒煤气无组织向外窜漏，造成大气环境污染；在结焦末期，荒煤气发生量小，炭化室底部易形成负压，空气被漏吸入炭化室，造成焦炭烧损和炉体损坏，焦炭质量下降。


技术实现要素：

4.实用新型目的：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种焦炉炭化室压力调节装置。
5.技术方案：为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种焦炉炭化室荒煤气压力调节装置，包括连通的液位调节装置和桥管，以及调节阀；所述桥管下端连接液位调节装置，调节阀穿过桥管与调节装置连通，并且调节阀能够上下移动，其底部能够与液位调节装置的底部开口密封接触；所述液位调节装置内部设有气液流动通道，液体通过液位的高低，打开或封闭通道，调节荒煤气流动。
7.作为优选，所述液位调节装置包括外罩和设于外罩内部的齿槽杯，所述齿槽杯包括底部的出液口、杯体和内部的漏液槽，外罩的内壁与杯体的外壁之间留有第一间隙，该间隙连通外罩底部的开口；漏液槽与桥管连通，桥管下来的气液仅能从漏液槽侧壁设有的开孔排出，杯体的内壁与漏液槽的外壁之间留有第二间隙，该间隙与出液口连通；所述第一间隙和第二间隙连通，并且顶部密封；调节阀穿过漏液槽的底部，调节阀的底部能够与出液口密封接触。
8.进一步优选的，所述开孔为为上下宽度一致的条状开孔，或者为宽度呈现从上至下逐渐增大的条状开孔，开孔均匀分布在漏液槽的侧壁下部。所述宽度呈现从上至下逐渐增大，是指宽度可以梯度变化，每个梯度可以采用侧边倾斜的梯形状结构(梯形竖条状开孔)，也可以采用侧边竖直宽度一致的长方形结构(台阶形竖条状开孔)，或者宽度可以无规则变化，或者整个开孔呈细倒v型的形状等，只要能达到宽度呈现从上至下逐渐增大的目的
即可。
9.进一步优选的，所述开孔的底部与漏液槽的底部齐平。
10.进一步优选的，所述漏液槽的顶端高于杯体的顶端，底端高于出液口。
11.作为优选，所述调节阀为活塞执行机构，包括底部的内活塞装置、中部的活塞连杆和顶部的活塞调节气缸；所述内活塞装置包括活塞头、内活塞和活塞内套管，所述内活塞外部套有活塞内套管，活塞连杆穿过活塞内套管顶部并且与内活塞固定连接，活塞内套管的下端固定连接活塞头，内壁设有一圈连续的水平方向凸起，在凸起的上方，活塞内套管的侧壁设有通孔；活塞头和活塞内套管的下端均设有开口，内活塞的外壁与凸起的一圈侧壁紧密接触，并且能够在活塞连杆的带动下上下滑动，内活塞的内部能够使液体通过；所述活塞头能够与液位调节装置的底部开口密封接触。
12.进一步优选的，所述活塞内套管的上端套有活塞外套管，活塞内套管的顶端和活塞外套管的顶端固定密封连接，并且内外两个套管的侧壁之间留有间隙，活塞外套管的下端开口。
13.进一步优选的，所述活塞内套管的顶端和活塞外套管的顶端通过封盖固定密封连接，活塞连杆穿过封盖。
14.进一步优选的，所述凸起的位置高于活塞外套管的下端开口。
15.进一步优选的，所述内活塞的内壁固定有连接块，活塞连杆通过该连接块与内活塞固定连接，并且所述连接块与内活塞内壁之间留有供液体通过的间隙。
16.进一步优选的，所述内活塞的顶部和底部均为开口状态，或者均为开孔状态，或者一个为开口状态，另一个为开孔状态。
17.进一步优选的，所述通孔为上下宽度一致的条状通孔，或者为宽度呈现从上至下逐渐增大的条状开孔，通孔均匀分布在活塞内套管的侧壁。所述宽度呈现从上至下逐渐增大，是指宽度可以梯度变化，每个梯度可以采用侧边倾斜的梯形状结构(梯形竖条状开孔)，也可以采用侧边竖直宽度一致的长方形结构(台阶形竖条状开孔)，或者宽度可以无规则变化，或者整个开孔呈细倒v型的形状等，只要能达到宽度呈现从上至下逐渐增大的目的即可。
18.进一步优选的，所述内活塞的侧壁高度大于凸起上方活塞内套管侧壁的高度。
19.进一步优选的，所述活塞连杆和活塞调节气缸通过连接件连接；活塞调节气缸的侧面设有挡火板。
20.作为优选或者改进方案：
21.所述液位调节装置的壳体顶部设有贯穿壳体的外罩冲洗喷嘴，壳体侧壁上设有观察孔。
22.所述桥管的顶部设有低压氨水喷嘴、高压氨水喷嘴和高低压氨水喷嘴。所述低压氨水喷嘴设于桥管的入口处附近，贯穿桥管管壁；所述桥管的顶部设有法兰盖，高压氨水喷嘴和高低压氨水喷嘴对称设于法兰盖上。
23.所述桥管的管壁上还设有氨水快注口、清扫孔和/或取压管。
24.该装置还包括支架，所述桥管和调节阀均固定在支架上，调节阀通过支撑装置与支架固定。
25.所述支架上还设有阀门定位器和变送器，所述阀门定位器与调节阀连接。
26.本实用新型的装置中，液位调节装置中的液体能够通过液位的高低打开或封闭通道，调节荒煤气的流动，从而调节与桥管相连的上升管和焦炉炭化室中的荒煤气压力。同时，结合调节阀的上下运动，打开或封闭液位调节装置底部的开口，通过液体的快速排放，达到快速调节炭化室荒煤气压力的目的。
27.在焦炉生产中会有大量的粉尘、焦油及焦油渣沉积在外保护罩的上部及内壁，增加清洗装置，能够有效解决此类问题。
28.所述低压氨水喷嘴用于焦炉煤气除尘冷却，桥管底部区域冷却，高低压氨水喷洒，有利于在焦炉装煤过程中高压引射效应使桥管至集气管之间形成负压，配合集气管负压工艺操作，能有效控制焦炉装煤过程中烟尘无组织外溢，使得焦炉生产达到环保要求；
29.所述齿槽杯的设计，液面低于开孔顶端高度时，能够使液体和荒煤气同时从开孔流出，随着液面升高，开孔面积越来越小，荒煤气流出量也逐渐减小，从而避免气压降低过快；当液面高于开孔顶端的高度时，液体将开孔封闭，荒煤气无法排出，从而能使气压逐渐升高。
30.所述开孔优选为条形开孔，其宽度呈现从上至下逐渐增大的梯度变化。随着液面的升高，开孔的开口面积迅速减小，从开孔中流出去的荒煤气量能更快速的减少，从而能使荒煤气压力快速升高；反之，随着液面的降低，从开孔中流出去的荒煤气量能更快速的增加，从而能使荒煤气压力快速降低；
31.所述桥管的管壁上还设有氨水快注口、开关和/或取压管。氨水快注口用于齿槽杯中液面过低时，快速增加液面高度；取压管用于焦炉煤气测量取压。
32.所述活塞执行机构，内活塞装置的设计，能够有效调节液体流量，活塞头能够与其他部件开口相匹配，起到阀芯的作用，两者相结合，能够达到封闭以及缓慢和快速释放液体的目的；此外，活塞外套管的设计，能够与其他部件匹配，活塞头和活塞内套管整体向上移动时，不会被其他部件遮挡活塞内套管上的通孔。同时，活塞外套管上没有开孔，与其他部件的相对位置变化时，也不会破坏其他部件的密封状态。最后，该装置上部连接活塞调节气缸，下部连接内活塞机构，一体化设计，能够消除活塞执行机构在运行中的脱落现象，减少设备运行中的故障，有利于后期单炭化室荒煤气压力调节设备的维护。
33.优选的，所述活塞内套管内壁上的通孔为条形通孔，且其宽度呈现从上至下逐渐增大的梯度变化。随着内活塞的升高，通孔的开口面积迅速减小，液体排放量会更快速的减少；反之，随着内活塞的降低，通孔的开口面积迅速提高，液体排放量也会更快速的增加。
34.本实用新型装置利用荒煤气降温过程需要喷洒的氨水，设置氨水的液位调节装置和调节阀，装置内的氨水液位根据荒煤气压力自动调节，从而根据荒煤气流量自动改变了荒煤气的流通截面，保持了炭化室内的荒煤气压力基本恒定。可灵活调节炭化室中荒煤气的压力，解决了整个炼焦周期内因荒煤气产生流量不同引起的单个炭化室内压力剧烈波动不稳定的问题，使得炭化室内的荒煤气压力变成微正压，减少了炭化室内荒煤气的对外泄漏率，也减小了外界空气漏入炭化室的泄漏率，减少了炭化室内焦炭的烧损率，提高了焦炭质量，提高了环保效益。该装置既可对现有未进行炭化室荒煤气压力调节控制的焦炉进行加装本装置实行在线升级改造，又可在新建焦炉上进行安装。
35.有益效果：与现有技术相比，本实用新型装置通过液位调节装置和调节阀的结合，可以有效控制荒煤气和液体的排放，从而调节与桥管相连的上升管和焦炉炭化室中的压
力，解决了焦炉炭化室内荒煤气压力波动不稳定的问题。此外，本实用新型炭化室压力调节装置为集气管外装式，能够为后续设备检修提供便利。
附图说明
36.图1为本实用新型装置的主结构示意图(液位调节装置部件标注)。
37.图2为本实用新型装置的主结构示意图(桥管部件标注)。
38.图3为本实用新型装置的主结构示意图(活塞执行机构部件标注)。
39.图4为本实用新型装置的左视图。
40.图5为本实用新型装置的右视图。
41.图6为本实用新型装置中漏液槽侧壁开孔的结构图。
42.图7为本实用新型装置中活塞内套管侧壁通孔的结构示意图。
43.图8为本实用新型装置中内活塞装置中液体流动示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本实用新型作出进一步说明，但不用来限制本实用新型的范围。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型结构所作的修改或替换，均属于本实用新型的范围。
45.实施例1
46.一种焦炉炭化室荒煤气压力调节装置，如图1-5所示，包括连通的液位调节装置1和桥管2，以及调节阀3；桥管2下端连接液位调节装置1，调节阀3穿过桥管2与调节装置1连通，并且调节阀3能够上下移动，其底部能够与液位调节装置1的底部开口密封接触；液位调节装置1内部设有气液流动通道，液体通过液位的高低，打开或封闭通道，调节荒煤气流动。
47.液位调节装置1包括外罩11和设于外罩11内部的齿槽杯12，齿槽杯12包括底部的出液口121、杯体122和内部的漏液槽123，外罩11的内壁与杯体122的外壁之间留有第一间隙1-1，该间隙连通外罩11底部的开口111；漏液槽123与桥管2连通，桥管2下来的气液仅能从漏液槽123侧壁设有的开孔124排出，杯体122的内壁与漏液槽123的外壁之间留有第二间隙1-2，该间隙与出液口121连通；第一间隙1-1和第二间隙1-2连通，并且顶部密封；调节阀3穿过漏液槽123的底部，调节阀3的底部能够与出液口121密封接触。
48.如图6所示，开孔124为竖直的条形开孔，均匀分布在漏液槽123的侧壁下部，且其宽度呈现从上至下逐渐增大的梯度变化(在本实施例中，每个梯度采用侧边竖直宽度一致的长方形结构，即整体呈台阶形竖条状开孔)。开孔124的底部与漏液槽123的底部齐平。漏液槽123的顶端高于杯体122的顶端，底端高于出液口121。
49.调节阀3为活塞执行机构，包括底部的内活塞装置31、中部的活塞连杆32和顶部的活塞调节气缸33；内活塞装置31包括活塞头311、内活塞312和活塞内套管313，内活塞312外部套有活塞内套管313，活塞连杆32穿过活塞内套管313顶部并且与内活塞312固定连接，活塞内套管313的下端固定连接活塞头311，内壁设有一圈连续的水平方向凸起315，在凸起315的上方，活塞内套管313的侧壁设有通孔316；活塞头311和活塞内套管313的下端均设有开口，内活塞312的外壁与凸起315的一圈侧壁紧密接触，并且能够在活塞连杆32的带动下上下滑动，内活塞312的内部能够使液体通过；活塞头311能够与液位调节装置1的出液口
121密封接触。
50.活塞内套管313的上端套有活塞外套管314，活塞内套管313的顶端和活塞外套管314的顶端通过封盖317固定密封连接，并且内外两个套管的侧壁之间留有间隙，活塞外套管314的下端开口，活塞连杆32穿过封盖317。所述凸起315的位置高于活塞外套管(314)的下端开口。
51.内活塞312的内壁固定有连接块，活塞连杆32通过该连接块与内活塞312固定连接，并且所述连接块与内活塞312内壁之间留有供液体通过的间隙。内活塞312的顶部和底部均为开口状态，或者均为开孔状态，或者一个为开口状态，另一个为开孔状态。
52.如图7所示，通孔316为竖直的条形通孔，均匀分布在活塞内套管313的侧壁，且其宽度呈现从上至下逐渐增大的梯度变化(在本实施例中，每个梯度采用侧边竖直宽度一致的长方形结构，即整体呈台阶形竖条状开孔)。内活塞312的侧壁高度大于凸起315上方活塞内套管313侧壁的高度。活塞连杆32和活塞调节气缸33通过连接件2-3连接；活塞调节气缸33的侧面设有挡火板34。
53.液位调节装置1的壳体顶部设有贯穿壳体的外罩冲洗喷嘴112，壳体侧壁上设有观察孔113。桥管2的顶部设有低压氨水喷嘴21、高压氨水喷嘴22和高低压氨水喷嘴23。低压氨水喷嘴21设于桥管2的入口处附近，贯穿桥管2管壁；桥管2的顶部设有法兰盖，高压氨水喷嘴22和高低压氨水喷嘴23对称设于法兰盖上。桥管2的管壁上还设有氨水快注口25、清扫孔26和/或取压管27。
54.该装置还包括支架4，桥管2和调节阀3均固定在支架4上，调节阀3通过支撑装置41与支架4固定。支架4上还设有阀门定位器42和变送器43，阀门定位器42与调节阀3连接。
55.本实用新型装置使用方法和工作原理：
56.在装煤及结焦初期，荒煤气发生量较大，炭化室底部压力变大，此时，启动活塞执行机构3，在活塞连杆32和活塞调节气缸33的作用下，内活塞312向上运动，直至带动活塞头311向上运动，出液口121打开，齿槽杯12内部的氨水通过开口111流出，液面降低，条形开孔124露出液面的部分逐渐增加，从而使荒煤气通过第二间隙1-2和第一间隙1-1排出的量逐渐增加，最后使桥管2以及与其相连的上升管和炭化室内的荒煤气量减少，压力降低；
57.在结焦末期，荒煤气发生量小，此时，启动活塞执行机构3，活塞头311向下运动，关闭出液口121，氨水喷嘴喷洒氨水，齿槽杯12内部的氨水量逐渐增加，条形开孔124露出液面的部分逐渐减小，从而使荒煤气通过第二间隙1-2和第一间隙1-1排出的量逐渐减少，最后使桥管2以及与其相连的上升管和炭化室内的荒煤气量增加，压力升高。
58.条形开孔124的宽度，呈现从上至下逐渐增大的梯度变化。随着齿槽杯12中液面的升高，条形开孔124的开口面积迅速减小，从条形开孔124中出去的荒煤气量能更快速的减少，从而能使荒煤气压力快速升高；反之，随着齿槽杯12中液面的降低，条形开孔124的开口面积迅速增加，从条形开孔124中出去的荒煤气量能更快速的增加，从而能使荒煤气压力快速降低；氨水快注口25用于齿槽杯中液面过低时，快速增加液面高度；
59.其中，活塞执行机构的工作原理如下：
60.活塞头311在底部时，活塞头311与其他部件的开口密封接触，封闭液体，当液面高度低于内活塞312侧壁顶端的高度时，液体无法进入内活塞312内部，该活塞执行机构将液体封闭，避免液体流出使荒煤气压力降低。
61.当液面高度高于内活塞312侧壁顶端的高度时，液体依次通过活塞内套管313和活塞外套管314之间的间隙、活塞内套管313侧壁上的通孔、内活塞312内部空间，最后从底部出口流出，降低荒煤气压力。当荒煤气压力降低过快时，启动该活塞执行机构，内活塞312凸起315向上滑动，内活塞312的侧壁顶端位置逐渐升高，从活塞内套管313侧壁上通孔进来的液体量逐渐减小，当内活塞312的侧壁顶端位置高于液面位置时，则液体停止排放，从而有效调节荒煤气压力。
62.当荒煤气压力过高，需要快速排放液体时，内活塞312继续向上运动，当其顶端到达封盖316的底面时，此时会带动活塞内套管313和活塞外套管314整体向上移动，从而带动活塞头311向上运动，活塞头与其他部件的开口脱离接触，打开开口，液体从底部快速排出，达到快速降低压力的目的。
63.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。