一种顶装煤车用超低排放除尘系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及冶金焦化技术领域，具体而言，尤其涉及一种顶装煤车用超低排放除尘系统及其控制方法。


背景技术：

2.顶装煤车是一种重要的焦炉机械设备，主要担负从煤塔受煤，并将其装入炭化室的功能，装煤导套为在装煤时负责将料斗与炭化室连接的装置。在装煤作业时会产生大量的烟气，由于烟气成分中含有苯并芘等有害成分，因此必须对烟尘进行处理。目前顶装焦炉装煤工艺一般利用炉体负压将装煤过程中的烟尘导入到集气管中，因此装煤导套需在装煤作业时实现全密封。
3.目前国内顶装焦炉中，无烟装煤车装煤导套下端口是球面结构，炉体的炉座时锥面结构，无烟装煤车是采用装煤导套球面结构压紧在炉座锥面结构上，实现球面密封再配合炉体的单孔炉压可调系统实现无烟装煤，但是在开始装煤和平煤这两个操作进行时，会由于炉体变形误差、炭化室内压力波动较大等因素影响，在球面密封处会有一定时间的烟尘冒出，排放到大气中，污染环境。
4.现有技术使用过程中会产生以下问题：
5.1)焦炉烘炉和使用过一段时间后，炉座位置会产生偏差，球面密封密封不严，有烟尘冒出，污染环境。
6.2)装煤车对位不准时，球面密封密封不严，有烟尘冒出，污染环境。
7.3)炉座上有焦油煤粉时，球面密封不严，有烟尘冒出，污染环境。
8.4)装煤烟尘中的粘性物质如焦油等粘结在滤筒上，堵塞除尘器。
9.5)在开始装煤和平煤这两个操作时，炭化室内压力波动较大，球面密封处会有烟尘冒出，污染环境。
10.6)装煤烟尘中有明火或者带火颗粒进入除尘系统时，除尘系统有爆炸引起火灾的风险。


技术实现要素：

11.根据上述提出的技术问题，而提供一种顶装煤车用超低排放除尘系统。本发明主要利用过球面密封 平面密封 烟尘收集罩 集尘管道 预喷涂 预处理器 车载除尘器的除尘结构形式，克服了炉体变形、对位不准、炉座有杂物、炭化室内压力波动等因素影响，解决了装煤烟尘外溢的难题。
12.本发明采用的技术手段如下：
13.一种顶装煤车用超低排放除尘系统，包括：密封导套装置、集尘罩、掺风阀、集尘管道、放散阀、卸料阀、输送机、风机、连接管、除尘器、连接管、预处理器、刮板机一、刮板机二、接料管、煤斗、固定导套、波纹管、下导套和外导套；
14.上述密封导套装置包括：油缸支架、油缸、提升轨道、提升架、吊架、关节轴承、吸尘
罩和平面密封导套；
15.在装煤作业时密封导套装置与炉座同轴心，位于炉座正上方；
16.密封导套装置通过法兰连接固定在下导套的下端，固定导套上部固定在装煤车的螺旋给料器上，在装煤作业时位置不变，波纹管连接在固定导套和外导套之间，提供密封和拉紧外导套和下导套之间球面密封的作用；
17.压力传感器安装在固定导套上，压力信号接入plc系统并与装煤系统与提导套油缸(数据)，用于实时监测密封导套装置内部的压力，判定装煤开始时间与提密封导套装置的时间；
18.集尘罩固定在集尘管道的下方，装煤作业时与吸尘罩对接，掺风阀安装在集尘罩上，并且掺风阀开度可调，吸尘时可以掺入一定量冷空气；
19.集尘管道连接集尘罩和预处理器，在集尘管道设置防爆阀；
20.预喷涂系统布置在预处理器的前端，接入除尘管道；
21.装煤前，风机启动后向集尘管道内喷入喷涂料；
22.预处理器布置在除尘器的前端，并通过连接管连接，预处理器设置防爆阀，并采用旋风结构；
23.输送机固定在除尘器料仓下方；
24.预处理和输送机下方分别设卸料阀，卸料阀与刮板机连通，刮板机与刮板机连通，刮板机通过接料管与煤斗连通；
25.风机通过连接管与除尘器连通，为除尘系统提供动力；
26.风机、除尘器、预处理器、刮板机、刮板机、预喷涂系统全部固定在钢结构上，形成一个整体；
27.上述密封导套装置中，油缸支架固定在钢结构上，油缸上端固定在油缸支架上，下端连接提升架，提升轨道固定在钢结构上，提升架可以在油缸的驱动下沿着提升轨道上下运动，提升架与吊架连接，吊架通过四点关节轴承与平面密封导套连接，利用万向原理适应炉体变形不平误差。
28.进一步的，
29.上述密封导套装置还包括：调整螺栓和密封材料；
30.平面密封导套的下平面设置三层密封材料，密封材料采用三层编制防护的陶瓷纤维盘根；
31.密封材料设置调节螺栓，可以适时调整密封材料的伸出量。
32.进一步的，
33.上述除尘器内采用不可燃的金属滤筒代替布袋，并且设置防爆阀。
34.上述的一种顶装煤车用超低排放除尘系统的控制方法，
35.包括以下步骤：
36.步骤一，装煤车走行至工作位置制动后，密封导套装置与炉座同轴心，位于炉座正上方；
37.装煤作业开始时，控制油缸活塞杆伸出，推动提升架在提升轨道内竖直向下运动，提升架带动密封导套装置和下导套同时向下运动；当油缸运动到位，吸尘罩与集尘罩对接连通，油缸持续保压，密封材料压紧炉体，保证密封；油缸带位移传感器，可以自动检测前限
位置，控制油缸的行程来适应炉顶不平度；此时，波纹管处于受拉状态，反作用力使外导套和下导套球面密封，保证了装煤过程中配合面处密封；
38.步骤二，风机启动，为除尘系统提供动力，使集尘管道、集尘罩内有足够的负压吸尘；
39.预喷涂系统启动，向集尘管道内部喷入喷涂料；输送机、卸料阀、刮板机、刮板机也同时启动，自动收集除尘后的灰尘杂质；
40.步骤三，超低排放除尘系统准备就绪后，根据压力传感器的压力信号，与装煤系统连锁，当达到设计装煤压力值时，螺旋给料器启动开始装煤；
41.步骤四，装煤结束，螺旋给料器停止工作，预喷涂系统停止工作，风机停止工作，卸料阀关闭恢复原位，输送机、刮板机、刮板机停止工作，根据压力传感器的压力信号，当达到提导套压力值时，密封导套装置恢复原位，至此，一个工作循环结束。
42.采用上述技术方案的本发明，通过球面密封 平面密封 烟尘收集罩 集尘管道 预处理器 车载除尘器的形式，克服炉体变形、对位不准、炉座有杂物、炭化室内压力波动等因素影响。在除尘器的前端增加预处理器，在预处理器前端增加预喷涂系统，在集尘管道、预处理器及除尘器增设防爆阀，除尘器中采用不可燃金属滤筒，防止爆炸火灾发生。从而解决装煤烟尘外溢，提高设备的安全性、稳定可靠性和环保型。
43.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
44.1.平面密封导套结构适应变形误差能力强；
45.2.吊架与平面密封导套采用关节轴承连接，适应炉顶偏差；
46.3.密封导套装置油缸带位移传感器，可以自动检测前限位置，控制油缸行程，适应炉顶高低不平，提高设备自动化程度；
47.4.固定导套增加压力传感器，实时监测导套内部压力，并与装煤信号和提导套信号连锁，判定装煤开始时间及提导套时间，不仅减少烟尘外溢还提高设备自动化程度；
48.5.密封材料耐高温耐磨耐挤压，伸出量可调并且容易更换；
49.6.除尘系统设预处理器、防爆阀等措施，安全可靠；
50.7.除尘系统设预喷涂系统，提高除尘器使用寿命。
51.8.除尘器采用不可燃金属滤筒，过滤面积大，不燃烧；
52.9.集尘罩设可调整掺风阀，根据情况掺入冷风，降低烟尘温度；
53.10.应用输送机、刮板机等收集输送灰尘杂质，提高设备无人化、自动化程度；
54.11.提高顶装煤车的环保性，减少污染对人体的伤害。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1为本发明工作状态示意图。
57.图2为本发明密封导套装置示意图。
58.图3为本发明平面密封导套示意图。
59.图4为本发明吸尘罩示意图。
60.图中：
61.1、密封导套装置；2、集尘罩；3、掺风阀；4、集尘管道；5、放散阀；6、卸料阀；7、输送机；8、风机；9、连接管；10、除尘器；11、连接管；12、预处理器；13、刮板机一；14、刮板机二；15接料管；16、煤斗；17、螺旋给料器；18、炉座；19、固定导套；20、波纹管；21、下导套；22、钢结构；23、外导套；24、预喷涂系统；25、压力传感器；
62.1.1、油缸支架；1.2、油缸；1.3、提升轨道；1.4、提升架；1.5、吊架；1.6、关节轴承；1.7、吸尘罩；1.8、平面密封导套；1.9、调整螺栓；1.10、密封材料。
具体实施方式
63.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
64.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
65.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
66.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
67.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
68.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器
件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
69.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
70.如图1至4所示，本发明提供了一种顶装煤车用超低排放除尘系统包括密封导套装置1、集尘罩2、掺风阀3、集尘管道4、放散阀5、卸料阀6、输送机7、风机8、连接管9、除尘器10、连接管11、预处理器12、刮板机一13、刮板机二14、接料管15、煤斗16、固定导套19、波纹管20、下导套21和外导套23；
71.密封导套装置1包括：油缸支架1.1、油缸1.2、提升轨道1.3、提升架1.4、吊架1.5、关节轴承1.6、吸尘罩1.7、平面密封导套1.8、调整螺栓1.9和密封材料1.10；
72.在装煤作业时密封导套装置1与炉座18同轴心，位于炉座18正上方。
73.密封导套装置1通过法兰连接固定在下导套21的下端，固定导套19上部固定在装煤车的螺旋给料器17上，在装煤作业时位置不变，波纹管20连接在固定导套19和外导套23之间，提供密封和拉紧外导套23和下导套21之间球面密封的作用。
74.压力传感器24安装在固定导套19上，压力信号接入plc系统并与装煤系统与提导套油缸1.2连锁，用于实时监测密封导套装置1内部的压力，判定装煤开始时间与提密封导套装置1的时间。
75.集尘罩2固定在集尘管道4的下方，装煤作业时与吸尘罩1.7对接，掺风阀3安装在集尘罩2上，并且掺风阀3开度可调，吸尘时可以掺入一定量冷空气，起到给烟尘降温的目的防止起火爆炸。
76.集尘管道4连接集尘罩2和预处理器12，在集尘管道4设置防爆阀5，当集尘管道4内压力变大时，防爆阀5打开释放压力，起到安全防爆的作用。预喷涂系统25布置在预处理器12的前端，接入除尘管道4，装煤前，风机8启动后向集尘管道4内喷入喷涂料。
77.预处理器和输送机下方分别设卸料阀，卸料阀与刮板机一连通，刮板机一与刮板机二连通，刮板机通过接料管与煤斗连通；
78.预处理器12布置在除尘器10的前端，并通过连接管11连接，预处理器12设置防爆阀5，并采用旋风结构，用来大颗粒灰尘的沉降和火花捕捉，起到安全防爆的作用。
79.除尘器10内采用不可燃的金属滤筒代替布袋，过滤面积大，不燃烧防止火灾发生，并且设置防爆阀5，起到安装防爆的作用。
80.输送机7固定在除尘器10料仓下方，用于输送除尘后的灰尘杂质。预处理12和输送机7下方分别设卸料阀6，卸料阀6与刮板机13连通，刮板机13与刮板机14连通，刮板机14通过接料管15与煤斗16连通，这样除尘后的灰尘杂质可以自动操作传输到煤斗16中，减少人工收集，提高设备的自动化和无人化程度。
81.风机8通过连接管9与除尘器10连通，为除尘系统提供动力。风机8、除尘器10、预处理器12、刮板机13、刮板机14、预喷涂系统25全部固定在钢结构22上。
82.其中在密封导套装置1中，油缸支架1.1固定在钢结构22上，油缸1.2上端固定在油
缸支架1.1上，下端连接提升架1.4，提升轨道1.3固定在钢结构22上，提升架1.4可以在油缸1.2的驱动下沿着提升轨道1.3上下运动，提升架1.4与吊架1.5连接，吊架1.5通过四点关节轴承1.6与平面密封导套1.8连接，利用万向原理适应炉体变形不平误差。
83.平面密封导套1.8的下平面设置三层密封材料1.10，密封材料1.10采用三层编制防护的陶瓷纤维盘根，耐高温耐磨耐挤压，密封性和塑性好，使用寿命长。密封材料1.10设置调节螺栓1.9，可以适时调整密封材料1.10的伸出量，适应炉体不平误差。
84.上述顶装煤车用超低排放除尘系统的控制方法包括以下步骤：
85.第一步，装煤车走行至工作位置制动后，密封导套装置1与炉座18同轴心，位于炉座18正上方。
86.装煤作业开始时，油缸1.2活塞杆伸出，推动提升架1.4在提升轨道1.3内竖直向下运动，提升架1.4带动密封导套装置1和下导套21同时向下运动。当油缸1.2运动到位，吸尘罩1.7与集尘罩2对接连通，油缸1.2持续保压，密封材料1.10压紧炉体，保证密封。油缸1.2带位移传感器，可以自动检测前限位置，控制油缸1.2的行程来适应炉顶不平度。此时，波纹管20处于受拉状态，反作用力使外导套23和下导套21球面密封，保证了装煤过程中配合面处密封。
87.第二步，风机8启动，为除尘系统提供动力，使集尘管道4、集尘罩2内有足够的负压吸尘。预喷涂系统24启动，向集尘管道4内部喷入喷涂料。输送机7、卸料阀6、刮板机13、刮板机14也同时启动，自动收集除尘后的灰尘杂质。
88.第三步，超低排放除尘系统准备就绪后，根据压力传感器25的压力信号，与装煤系统连锁，当达到设计装煤压力值时，螺旋给料器17启动开始装煤。
89.第四步，装煤结束，螺旋给料器17停止工作，预喷涂系统24停止工作，风机8停止工作，卸料阀6关闭恢复原位，输送机7、刮板机13、刮板机14停止工作，根据压力传感器25的压力信号，当达到提导套压力值时，密封导套装置1恢复原位，至此，一个工作循环结束。
90.平面密封导套的结构形式已经克服了对位不准，炉座位置偏差、炉座有杂质等因素影响，但是仍会有以下因素冒烟。
91.情况一、开始装煤和平煤时，炭化室内压力波动较大；
92.情况二、炉顶不平度超差，炉顶和密封材料1.10密封不严有缝隙；
93.装煤烟尘会从炉顶与密封材料1.10之间少量冒出，冒出的烟尘会收集在吸尘罩1.7中，利用风机8产生的负压，通过集尘罩2、集尘管道4、预处理器12、连接管11到达除尘器处理，烟尘经过处理后，通过连接管9达到烟囱排出。除尘后的固体杂质通过输送机7、卸料阀6、刮板机13、刮板机14、接料管15传输到煤斗16中，不用人工操作，实现无人化。
94.除尘系统增加三项安全措施，防止事故发生。整个装煤烟尘除尘过程中，装煤口如果冒出明火或者带火颗粒进行集尘管道4，会经过预处理器12，预处理器12采用旋风结构，可以起到大颗粒沉降和明火捕捉的作用，减少火灾爆炸风险；集尘管道4、预处理器12、除尘器10上都设置防爆阀5，系统内压力急剧上升时，防爆阀5会打开释放压力，避免发生爆炸；同时除尘器10中采用不可燃的金属滤筒代替滤袋，避免引起火灾。
95.优选的本发明，密封导套装置1采用平面密封结构形式，克服了炉体变形、对位误差等因素影响。
96.优选的本发明，油缸1.2带位置传感器，可以自动检测前限，控制油缸1.2行程适应
炉顶不平度。
97.优选的本发明，密封材料1.10采用三层编织防护陶瓷纤维盘根，耐高温耐磨耐挤压。
98.优选的本发明，密封材料1.10设可调螺栓1.9，适时调整伸出量。
99.优选的本发明，固定导套19上增加压力传感器25，压力信号连入plc系统，与装煤信号和提导套信号连锁，来判定装煤开始时间和提导套时间。
100.优选的本发明，除尘器10前增加预处理器12，采用旋风结构，可以起到大颗粒沉降和明火捕捉的作用。
101.优选的本发明，预处理器12前增加预喷涂系统，可以起到包裹烟尘中粘性物质如焦油的作用，避免堵除尘器。
102.优选的本发明，除尘器10采用不可燃金属滤筒，增大过滤面积，避免可燃发生火灾风险。
103.优选的本发明，集尘管道4、除尘器10、预处理器12增设防爆阀5，起到安全防爆的作用。
104.综上本发明，通过球面密封 平面密封 烟尘收集罩 集尘管道 预喷涂系统 预处理器 车载除尘器的形式，克服炉体变形、对位不准、炉座有杂物、炭化室内压力波动等因素影响。在除尘器的前端增加预处理器，在预处理器前端增加预喷涂系统，在集尘管道、预处理器及除尘器增设防爆阀，除尘器中采用不可燃金属滤筒，防止爆炸火灾发生。从而解决装煤烟尘外溢，提高设备的安全性、稳定可靠性和环保型。
105.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。