一种外置式液位调节型焦炉单炭化室压力控制装置的制作方法-k8凯发

1.本实用新型属于焦炉单炭化室荒煤气压力调节装置技术领域，特别涉及一种外置式液位调节型焦炉单炭化室压力控制装置。


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。
现有技术中的单调调节装置，往往存在如下问题：
1、水封阀单调调节装置，不具备调节特性，调节精度低。2、阀门单调调节装置，调节线性度不高，调节进度不高。
此外，液位调节装置有的安装在集气管内，会导致液位调节装置维修或更换不便，成本高。


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外置式液位调节型焦炉单炭化室压力控制装置。
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：
6.一种外置式液位调节型焦炉单炭化室荒煤气压力控制装置，包括液位调节装置、桥管、调节阀、荒煤气流通三通管、水封阀和集气管；所述桥管一端开口与荒煤气流通三通管的侧壁排气口连接，下端开口连接液位调节装置，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；液位调节装置、水封阀和集气管由上至下依序连接。
7.作为具体实施方案，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，从桥管处流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，气液能够从第二间隙的顶部开口进入第一间隙中，并且第一间隙顶部密封；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.作为具体实施方案，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.作为具体实施方案，所述开孔的底部与漏液槽的底部齐平，开孔的上边缘低于杯体的顶端。
10.作为具体实施方案，所述漏液槽的顶端高于杯体的顶端，底端高于出液口。
11.作为具体实施方案，所述桥管的上方设置高低压氨水支管组件、喷洒氨水支管组件和高低压三通阀，所述高低压氨水支管组件和喷洒氨水支管组件的进液端通过高低压三通阀连接，桥管内部设置高低压氨水喷嘴组件和循环氨水喷嘴组件，高低压氨水支管组件与高低压氨水喷嘴组件连接，喷洒氨水支管组件与循环氨水喷嘴组件连接。
12.作为具体实施方案，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。
13.作为进一步改进，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。
14.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。
15.优选的，所述凸起的位置高于活塞外套管的下端开口。
16.作为具体实施方案，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。
17.作为具体实施方案，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。
18.作为具体实施方案，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。
19.作为具体实施方案，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。
20.作为具体实施方案，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。
21.作为具体实施方案，所述荒煤气流通三通管的顶部设有管盖和管盖控制气缸，管盖控制气缸控制管盖的开启和闭合。
所述荒煤气流通三通管的侧壁排气口作为正常排气口，向桥管输送荒煤气；所述管盖用于封闭顶部排气口，顶部排气口用于排放开盖燃烧的废气。
22.作为具体实施方案，所述水封阀设有水封阀控制气缸，水封阀的底部设有阀门，水封阀控制气缸能够控制所述阀门的开启和闭合。
23.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荒煤气流通三通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。
24.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。
25.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；
26.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。
27.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。
28.本实用新型装置利用对进入桥管的荒煤气降温进行喷洒氨水的降温过程中，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。
29.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：
30.1、液位调节原理，调节线性度高，满足结焦末期炭化室压力控制小调节量的要求。
31.2、满足焦炉装煤工况的要求，减少装煤工况烟尘的无组织排放，实现无烟装煤。
32.3、单调调节装置齿槽杯齿槽分级设计，分为“大调节量”及“小调节量”区间，既能满足结焦初中期大调节量的需求，同时能满足结焦末期小调节量的需求。
33.4、保留水封阀，液位调节装置外置式，后期设备更换、设备维护便利。
附图说明
34.图1为本实用新型压力控制装置的结构示意图(液位调节装置部件标注)。
35.图2为本实用新型压力控制装置中液位调节装置的结构示意图。
36.图3为本实用新型压力控制装置中漏液槽侧壁开孔的结构图。
37.图4为本实用新型压力控制装置中调节阀的结构示意图。
38.图5为本实用新型压力控制装置中活塞内套管侧壁通孔的结构示意图。
39.图6为本实用新型压力控制装置中内活塞装置中液体流动示意图。
具体实施方式
40.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。
41.实施例142.一种外置式液位调节型焦炉单炭化室压力控制装置，如图1所示，包括液位调节装置
1、桥管
2、调节阀
3、荒煤气流通三通管
4、水封阀5和集气管6；桥管2一端开口与荒煤气流通三通管4的侧壁排气口连接，下端开口连接液位调节装置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；所述液位调节装置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；液位调节装置
1、水封阀5和集气管6由上至下依序连接。
43.如图1所示，桥管2的上方设置高低压氨水支管组件
21、喷洒氨水支管组件
22和高低压三通阀
23，高低压氨水支管组件
21和喷洒氨水支管组件
22的进液端通过高低压三通阀
23连接，桥管2内部设置高低压氨水喷嘴组件
24和循环氨水喷嘴组件
25，高低压氨水支管组件
21与高低压氨水喷嘴组件
24连接，喷洒氨水支管组件
22与循环氨水喷嘴组件
25连接。
44.如图1所示，荒煤气流通三通管4的顶部设有管盖
41和管盖控制气缸
42，管盖控制气缸
42控制管盖
41的开启和闭合。
所述荒煤气流通三通管4的侧壁排气口作为正常排气口，向桥管输送荒煤气；所述管盖
41用于封闭顶部排气口，顶部排气口用于排放开盖燃烧的废气。
水封阀5设有水封阀控制气缸
51，水封阀5的底部设有阀门，水封阀控制气缸
51能够控制所述阀门的开启和闭合。
45.如图2所示，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，气液能够从第二间隙
1-2的顶部开口进入第一间隙
1-1中，并且第一间隙
1-1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。
46.如图3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，开孔
124的上边缘低于杯体
122的顶端。
漏液槽
123的顶端高于杯体
122的顶端，底端高于出液口
121。
47.如图4所示，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。
48.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。
49.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。
50.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。
51.如图5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)。
52.液位调节装置使用方法和工作原理：
53.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以及与其相连的荒煤气流通三通管和炭化室内的荒煤气量减少，压力降低；
54.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以及与其相连的荒煤气流通三通管和炭化室内的荒煤气量增加，压力升高。
55.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；活塞执行机构(调节阀)的工作原理如下：
56.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。
57.如图6所示，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。
58.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。
59.本实用新型中，单调调节装置上部与桥管连接，连接方式为法兰连接，下部与水封翻板阀连接，连接方式为承插连接。
作为单调系统的调节执行设备，在焦炉装煤生产工况应具备最大导出通道，在焦炉结焦生产工况，因具备调节特性，尤其在结焦末期调节量比较小，保证炭化室压力控制在微正压。
在焦炉装煤工况，烟气量最大，工艺要求调节机构在全开位置，集气管降压操作使得装煤过程无烟尘外溢，不污染环境，达到焦炉生产环保要求。
在焦炉结焦工况，结焦初中期由于荒煤气发生量比较大，工艺要求调节机构根据压力设定值进行调节，保证炉门不冒火冒烟，荒煤气不从炉门外溢，不污染环境，提高荒煤气回收率，在结焦末期，荒煤气发生量较小，调节机构能控制炭化室底部压力在微正压状态，末期底部不会出现负压。
60.液位式单调调节装置调节原理，荒煤气由炭化室经荒煤气流通三通管、桥管、单调调节装置导入到集气管中。
在装煤完成后，控制系统进入结焦工况，活塞自动动作至0％，活塞头封闭了齿槽杯下部活塞口，此时循环氨水在齿槽杯内聚集，内活塞上下动作，调节齿槽杯中氨水液位高度，液位高度改变齿槽杯齿槽的截面积，从而改变流经齿槽荒煤气的流量，达到调节炭化室压力的目的，由于液位调节线性度较高，液位式单调调节装置的调节精度比其他方式单调调节装置要高，尤其在结焦末期微正压调节。
61.齿槽杯上设计多级齿槽，当结焦初期荒煤气发生量较大，调节机构在齿槽杯齿槽大调节区间进行调节，结焦末期微正压调节，调节机构在齿槽杯齿槽小调节区间进行调节。
调节设定值是根据炭化室荒煤气发生量曲线设计的调节区间，以安装在荒煤气流通三通管或桥管压力测量装置测量的实际值来进行实时调节。
62.本实用新型特别之处：
63.1、在装煤工况，由于单调调节装置的通道截面积足够大，荒煤气流经单调调节装置的阻力较小，降低集气管操作压力，更利于装煤时烟尘顺利导出，实现无烟装煤。
64.2、在结焦初中期，荒煤气发生量比较大，调节机构在齿槽杯齿槽大调节区间进行
调节，即能使换煤气顺利导出，又能通过调节，使炭化室压力始终处于微正压状态。
65.3、在结焦末期，荒煤气发生量较小，调节机构在齿槽杯齿槽小调节区间进行调节，使炭化室压力始终处于微正压状态，炭化室底部不会出现负压。
66.整个控制装置工作流程如下：
67.在装煤工况，单调调节装置自动动作至开度
100
％位置，荒煤气导出量最大，降低集气管操作压力，更利于装煤时烟尘顺利导出，减少焦炉装煤工况烟尘无组织排放，实现无烟装煤。
68.在焦炉结焦工况，控制装置根据荒煤气发生量，将整个结焦期间压力设定值分为若干段，根据压力设定值来控制单调调节装置的活塞组件内活塞上下动作。
在结焦初中期，荒煤气发生量比较大，齿槽杯齿槽的独特设计，在大调节量区间进行调节，使炭化室压力始终处于微正压状态，保证炉门不冒火冒烟，荒煤气不从炉门外溢，不污染环境，提高荒煤气回收率。
在结焦末期，荒煤气发生量较小，在小调节量区间进行调节，使炭化室压力始终处于微正压状态，炭化室底部不会出现负压，避免焦炭烧损，延长焦炉及铁件的寿命。
69.在焦炉推焦工况，控制系统发出指令，单调调节装置自动动作至关闭位置，氨水在齿槽杯中聚集形成水封，使得荒煤气流通三通管与集气管完全隔离，防止焦炉生产过程中各炭化室之间的串扰以及空气被吸入集气管，保证焦炉及后续工艺生产安全。
70.单调系统可以与焦炉大车系统通讯连接，通过大车系统发来的信号，可以实现焦炉全自动生产，提高工厂整体自动化水平。
71.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。