顶装焦炉设备的制作方法

1.本实用新型涉及高炉炼铁工艺及其配套设备技术领域，特别涉及一种顶装焦炉设备。

背景技术：

2.顶装焦炉设备是炼焦煤粉从炉顶装入炭化室的焦炉设备，其配套装置通常有装煤车和煤塔等。其中，装煤车工作在焦炉炉顶，将煤装入焦炉炭化室的一种专用可移动车辆；而煤塔则用于储存煤粉，以便给装煤车加煤，其通常也布置在焦炉顶部，装煤车可从煤塔底部穿过行走。
3.目前的顶装焦炉在每个炭化室顶部设置有装煤孔，装煤车通过装煤孔进行装煤操作。装煤车在装煤时，需要将装煤孔上的炉盖揭开，落下装煤导套与装煤孔对接，启动螺旋给料器，将煤斗的煤粉通过装煤导套，导入到炭化室中，煤粉落入炭化室受热会产生烟气，烟气大部分会进入集气管，一小部分会从装煤导套与装煤孔间的缝隙冒出，由于装煤过程时间较长，这部分烟尘如果不处理，不符合国家的环保要求。
4.相应地，业内目前最新的工艺处理技术是球形密封式无烟装煤车配合炭化室压力单孔可调技术。
5.其中，球面密封式装煤车采用密封式导套，导套与装煤孔对接时，结合面具有配合关系，依靠一定的挤压力在导套与装煤孔之间形成了一个密封面，再通过单孔压力可调技术，使上升管根部的在装煤过程中保持一定的负压，这样在装煤孔内附近的气体被抽走而不会外溢。
6.具体来说，球面密封式无烟装煤车配合炭化室压力单孔可调技术要想保证密封效果，在装煤过程中没有烟尘从装煤孔冒出，需要密封面保持严密贴合，但在实践生产中，有些不利因素无法保证密封面严密贴合。首先是金属构件的加工精度，这里就是指炉座、炉盖及装煤车的导套等构件；其次是这些构件受热后冷却反复后产生的变形；第三，炉座的安装偏差，由于炉体膨胀后偏差很难控制，这个偏差在实际生产实践中无法避免，由于每个炭化室的四个孔相对于其它炭化室的四个孔不一样，虽然装煤车的装煤导套可以适应一定的误差，但是误差范围有限，因此，在实际中有相当多的炉孔在对位后密封面有缝隙，烟尘有溢出；第四，装煤完成后，炉盖扣在装煤孔的炉座上，炉盖与炉座之间也是球面密封，炉盖盖上后，需要在缝隙的上方的环槽中倒入泥浆进行密封，但这样就需要在下次作业时对泥浆及其硬化凝结后的凸块进行清理，实践使用中，清理后很难做到对泥浆硬结后的凸起进行无残留清理，这些残存的硬结凸起会影响密封效果，致使整个装煤作业效率和效果受到不利影响。
7.因此，如何提高顶装焦炉设备的装煤作业的对位精度和密封效果，避免装煤过程中的烟尘外溢，保证其装煤作业效果和作业效率，降低工人劳动强度和人力成本是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种顶装焦炉设备，该顶装焦炉设备的装煤作业的对位精度较高，密封效果较好，能够有效避免装煤过程中的烟尘外溢，保证装煤作业效果和作业效率，降低工人劳动强度和人力成本。
9.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种顶装焦炉设备，包括炉体和煤塔，所述炉体内设置有炭化室，所述炭化室的顶部具有供煤料送入的进料口，所述炉体顶部移动设置有与煤塔及各所述进料口配合的装煤车，所述炉体的顶部凸出设置有若干炉座，所述炉座的中部设置有进料凸台，所述进料口一一对应地布置于各所述进料凸台的中部，所述进料凸台的外部沿其周向环绕布置有环形挡板，所述进料凸台与所述环形挡板之间间隙配合以形成水封槽，所述环形挡板上具有供水封槽内液体外溢的溢流口，且所述溢流口低于所述进料凸台的顶端；
10.所述装煤车上升降设置有供料导套，所述供料导套的中部具有与所述进料口对位连通以将煤料送入炭化室的供料管，所述供料导套的底部具有供所述进料凸台对位插入的导料槽，所述供料管位于所述导料槽内，所述进料凸台与所述导料槽对位插装后，所述供料导套的底部边沿不高于所述溢流口；
11.所述炉座上拆装设置有与所述进料口扣合适配的炉盖，所述炉体上还设置有与各所述水封槽连通的供水系统以及与所述炭化室的上部空间连通以将烟气排出的排气组件。
12.优选地，所述炉盖的底部具有供所述进料凸台对位插入的封口槽，所述进料凸台与所述封口槽对位插装后，所述炉盖的底部边沿不高于所述溢流口。
13.优选地，所述炉座的一侧设置有机械臂以及能够驱动该机械臂升降移动及定轴转动的驱动组件，所述转臂的外端部联动设置有与所述炉盖拆装配合的取盖装置。
14.优选地，所述取盖装置为能够抓取所述炉盖的机械手或与所述炉盖磁吸配合的电磁吸盘。
15.优选地，所述驱动组件包括驱动所述机械臂升降的往复电机以及驱动所述机械臂定轴转动的步进电机。
16.优选地，所述供料管的出口端外周面为锥形弧面。
17.优选地，所述排气组件包括集气管及与集气管适配的负压风机，所述炉体的顶部设置有联动所述炭化室的上部空间与所述集气管的导流管。
18.优选地，所述集气管与所述导流管间连通有单孔调压阀。
19.优选地，所述供水系统包括连通于各所述水封槽上游的高压供水管路以及连通于各所述水封槽下游的排水管路。
20.优选地，所述溢流口与所述排水管路连通。
21.相对上述背景技术，本实用新型所提供的顶装焦炉设备，其工作运行过程中，通过供水系统向各水封槽内通入水，直至水位达到溢流口对应高度并保持，在装煤作业实施时，装煤车从煤塔处受煤完毕后移动至炉体内相应的炭化室处并使供料导套与进料口沿竖直方向对位，之后控制供料导套连同供料管下降移动至靠近进料凸台和进料口处，同时将炉盖打开，之后控制供料导套连同供料管进一步下降，直至供料管的出口端与进料口准确对位连通并可靠贴合，此时实现进料凸台与导料槽间的对位插装，之后即可通过供料管经由进料口向炭化室内送入煤料，在此装煤过程中，供料导套的底端位于水封槽内的水位以下，
使得供料导套的底部边沿没入水封槽内的水体中，从而利用水封槽内的水体实现了对供料导套及供料管处的水密封，有效避免了装煤过程中产生的煤烟或粉尘等经由供料导套与进料凸台间适配处外溢至外部环境中，避免了装煤过程中因粉尘外溢而对周围环境造成的不利影响，有效保证了装煤车与炉座间实施装煤作业的相关部件间的对位精度和密封效果，且密封结构完全依靠水密封实现，无需实施泥浆清理等现有密封手段中的连带作业处理，大幅降低了工作人员的劳动强度及装煤作业的相关人力成本，提高了装煤作业整体效率及装煤作业效果。
22.在本实用新型的另一优选方案中，所述炉盖的底部具有供所述进料凸台对位插入的封口槽，所述进料凸台与所述封口槽对位插装后，所述炉盖的底部边沿不高于所述溢流口。与供料导套与进料凸台及水封槽内的水体间配合形成的水密封结构相似地，通过炉盖的封口槽与进料凸台间的插装适配，使得炉盖与进料凸台及水封槽间能够配合形成水密封结构，从而能够在炉盖与进料凸台对位扣合的情况下，使炉盖与炉座间形成可靠的水密封结构，从而有效避免非装煤作业等工况下，炉盖与炉座间仍能保证可靠的结构密封，避免炭化室内的烟气和粉尘外溢，保证炉体内工况环境稳定，并有效降低焦炉设备对周围环境的不利影响。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的顶装焦炉设备的结构布局示意图；
25.图2为图1中采用电磁组件驱动的机械臂的装煤车实施装煤作业时的结构侧视图；
26.图3为图1中采用机械组件驱动的机械臂的装煤车实施装煤作业时的结构侧视图；
27.图4为图3中取盖装置与炉盖间的预对位结构示意图；
28.图5为图4中取盖装置与炉盖间对位连接的结构示意图；
29.图6为图5中取盖装置将炉盖由进料口处移开的结构示意图；
30.图7为图6中供料导套与炉座间对位连接的结构示意图；
31.图8为图7中供料管与进料口间连通后煤料送入炭化室的结构示意图；
32.图9为图1中各水封槽与供水系统间的配合结构俯视图；
33.图10为图1中排气组件的结构示意图。
34.其中，
35.10-炉体；
36.101-炭化室；
37.102-进料口；
38.11-装煤车；
39.111-供料导套；
40.112-供料管；
41.113-导料槽；
42.12-炉座；
43.121-进料凸台；
44.122-环形挡板；
45.123-水封槽；
46.13-炉盖；
47.131-封口槽；
48.141-高压供水管路；
49.142-排水管路；
50.15-排气组件；
51.151-集气管；
52.152-导流管；
53.153-单孔调压阀；
54.16-机械臂；
55.161-取盖装置。
具体实施方式
56.本实用新型的核心是提供一种顶装焦炉设备，该顶装焦炉设备的装煤作业的对位精度较高，密封效果较好，能够有效避免装煤过程中的烟尘外溢，保证装煤作业效果和作业效率，降低工人劳动强度和人力成本。
57.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
58.请结合参考图1至10，其中，对于所述顶装焦炉设备的装煤作业过程，请着重依次参考图4至图8。
59.在具体实施方式中，本实用新型所提供的顶装焦炉设备，包括炉体10和煤塔，炉体10内设置有炭化室101，炭化室101的顶部具有供煤料送入的进料口102，炉体10顶部移动设置有与煤塔及各进料口102配合的装煤车11，炉体10的顶部凸出设置有若干炉座12，炉座12的中部设置有进料凸台121，进料口102一一对应地布置于各进料凸台121的中部，进料凸台121的外部沿其周向环绕布置有环形挡板122，进料凸台121与环形挡板122之间间隙配合以形成水封槽123，环形挡板122上具有供水封槽123内液体外溢的溢流口，且溢流口低于进料凸台121的顶端；
60.装煤车11上升降设置有供料导套111，供料导套111的中部具有与进料口102对位连通以将煤料送入炭化室101的供料管112，供料导套111的底部具有供进料凸台121对位插入的导料槽113，供料管112位于导料槽113内，进料凸台121与导料槽113对位插装后，供料导套111的底部边沿不高于溢流口；
61.炉座12上拆装设置有与进料口102扣合适配的炉盖13，炉体10上还设置有与各水封槽123连通的供水系统以及与炭化室101的上部空间连通以将烟气排出的排气组件15。
62.工作运行过程中，通过供水系统向各水封槽123内通入水，直至水位达到溢流口对应高度并保持，在装煤作业实施时，装煤车11从煤塔处受煤完毕后移动至炉体10内相应的炭化室101处并使供料导套111与进料口102沿竖直方向对位，之后控制供料导套111连同供
料管112下降移动至靠近进料凸台121和进料口102处，同时将炉盖13打开，之后控制供料导套111连同供料管112进一步下降，直至供料管112的出口端与进料口102准确对位连通并可靠贴合，此时实现进料凸台121与导料槽113间的对位插装，之后即可通过供料管112经由进料口102向炭化室101内送入煤料，在此装煤过程中，供料导套111的底端位于水封槽123内的水位以下，使得供料导套111的底部边沿没入水封槽123内的水体中，从而利用水封槽123内的水体实现了对供料导套111及供料管112处的水密封，有效避免了装煤过程中产生的煤烟或粉尘等经由供料导套111与进料凸台121间适配处外溢至外部环境中，避免了装煤过程中因粉尘外溢而对周围环境造成的不利影响，有效保证了装煤车11与炉座12间实施装煤作业的相关部件间的对位精度和密封效果，且密封结构完全依靠水密封实现，无需实施泥浆清理等现有密封手段中的连带作业处理，大幅降低了工作人员的劳动强度及装煤作业的相关人力成本，提高了装煤作业整体效率及装煤作业效果。
63.实际运行中，当前工位的装煤作业完毕后，装煤车11继续移动至下一工位处并与下一工位对应的炭化室101的各进料口102预对位，以便实施下一工位处各炭化室101的装煤作业。由此，能够实现多个工位的连续高效装煤作业，大幅提高了顶装焦炉设备的整体装煤作业效率，使设备整体运行更加连贯高效。
64.需要指出的是，考虑到实际供水作业时的水流通过效率及稳流效果，进料凸台121与环形挡板122之间为同轴间隙配合，从而能够使水封槽123的宽度保持恒定。
65.进一步地，炉盖13的底部具有供进料凸台121对位插入的封口槽131，进料凸台121与封口槽131对位插装后，炉盖13的底部边沿不高于溢流口。与供料导套111与进料凸台121及水封槽123内的水体间配合形成的水密封结构相似地，通过炉盖13的封口槽131与进料凸台121间的插装适配，使得炉盖13与进料凸台121及水封槽123间能够配合形成水密封结构，从而能够在炉盖13与进料凸台121对位扣合的情况下，使炉盖13与炉座12间形成可靠的水密封结构，从而有效避免非装煤作业等工况下，炉盖13与炉座12间仍能保证可靠的结构密封，避免炭化室101内的烟气和粉尘外溢，保证炉体10内工况环境稳定，并有效降低焦炉设备对周围环境的不利影响。
66.更进一步地，炉座12的一侧设置有机械臂16以及能够驱动该机械臂16升降移动及定轴转动的驱动组件，转臂的外端部联动设置有与炉盖13拆装配合的取盖装置161。机械臂16的动作效率较高，且动作过程精准可控，能够大幅提高炉盖13与炉座12间的拆装操作效率。
67.考虑到实际应用中的设备成本等因素，上述机械臂16可以是电磁动作组件驱动，也可以由结构较为简单的升降机构搭配可定轴转动的轴杆等部件组装构成的机械动作组件驱动，原则上，只要是能够实现炉盖13与进料凸台121及炉座12间的高效拆装及准确对位适配均可。
68.在此基础上，取盖装置161为能够抓取炉盖13的机械手或与炉盖13磁吸配合的电磁吸盘。考虑到实际应用中的组件动作效果及设备成本等因素，取盖装置161还可以为能够单纯实现炉盖13小幅升降和适度平移的其他动作组件，原则上，只要是能够满足炉盖13的高效拆装及平稳移动，保证所述顶装焦炉设备的稳定运行均可。
69.此外，驱动组件包括驱动机械臂16升降的往复电机以及驱动机械臂16定轴转动的步进电机。事实上，负责驱动机械臂16升降的往复电机也可以为步进式作业的往复电机，如
此，各步进式电机能够进一步使机械臂16的升降及转动过程精确可控，保证机械臂16对炉盖13的拆装及协同位移精度和效率，优化所述顶装焦炉设备的工作效果。
70.另一方面，供料管112的出口端外周面为锥形弧面，并且该锥形弧面结构的窄径端位于供料管112的出口端的端口处。该种锥形弧面结构有助于进一步提高供料管112与进料口102间的适配效果，保证煤料输送过程中的密封性，进一步避免煤料外溢。
71.请重点参考图9。
72.另外，供水系统包括连通于各水封槽123上游的高压供水管路141以及连通于各水封槽123下游的排水管路142。高压供水管路141能够有效保证各水封槽123内的液流效率，避免发生水流阻滞和管路堵塞，保证各水封槽123及相关适配件间的水密封效果。
73.需要说明的是，各水封槽123之间可以是相互并联，也可以是若干水封槽123相互串联为一组后，再将各组水封槽123相互并联构成，各水封槽123的具体连通形式可以依据实际工况需求灵活调整和选择，原则上，只要是能够保证各水封槽123处水密封结构的密封效果，保证所述顶装焦炉设备的稳定运行均可。
74.此外，溢流口与排水管路142连通。通常情况下，可以在水封槽123底部设置常规的进水口和排水口，供常规工况下的水封槽123内水流循环需求；当水封槽123内的水流量较大时，可以经由该溢流口将水快速排放至排水管路142内，以便保证水封槽123内的水体始终处于工况允许的范围内，保证水密封效果和相关组件的稳定可靠运行。
75.请重点参考图10。
76.具体地，排气组件15包括集气管151及与集气管151适配的负压风机，炉体10的顶部设置有联动炭化室101的上部空间与集气管151的导流管152。利用炉座12处的水密封结构保证炭化室101的进料口102处的密封性后，可以通过负压风机结合集气管151和导流管152对炭化室101的上部空间形成负压抽吸作用，从而使炉体10内的烟气能够由炭化室101的上部空间直接经由导流管152被抽吸至集气管151中汇集，以便集中排放至外部的下游处理设备处实施无害化处理或回收利用等作业，从而进一步优化所述顶装焦炉设备的环保效果。
77.更具体地，集气管151与导流管152间连通有单孔调压阀153。通过该单孔调压阀153能够快速调整导流管152内的气流压力，以此控制集气管151内的烟气抽吸效率和作业效果，以便根据不同工况作业环境调整整个排气组件15的作业效率，以便与所述顶装焦炉设备的实际运行工况相匹配。
78.综上可知，本实用新型中提供的顶装焦炉设备，其工作运行过程中，通过供水系统向各水封槽内通入水，直至水位达到溢流口对应高度并保持，在装煤作业实施时，装煤车从煤塔处受煤完毕后移动至炉体内相应的炭化室处并使供料导套与进料口沿竖直方向对位，之后控制供料导套连同供料管下降移动至靠近进料凸台和进料口处，同时将炉盖打开，之后控制供料导套连同供料管进一步下降，直至供料管的出口端与进料口准确对位连通并可靠贴合，此时实现进料凸台与导料槽间的对位插装，之后即可通过供料管经由进料口向炭化室内送入煤料，在此装煤过程中，供料导套的底端位于水封槽内的水位以下，使得供料导套的底部边沿没入水封槽内的水体中，从而利用水封槽内的水体实现了对供料导套及供料管处的水密封，有效避免了装煤过程中产生的煤烟或粉尘等经由供料导套与进料凸台间适配处外溢至外部环境中，避免了装煤过程中因粉尘外溢而对周围环境造成的不利影响，有
效保证了装煤车与炉座间实施装煤作业的相关部件间的对位精度和密封效果，且密封结构完全依靠水密封实现，无需实施泥浆清理等现有密封手段中的连带作业处理，大幅降低了工作人员的劳动强度及装煤作业的相关人力成本，提高了装煤作业整体效率及装煤作业效果。
79.以上对本实用新型所提供的顶装焦炉设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种顶装焦炉设备，包括炉体和煤塔，所述炉体内设置有炭化室，所述炭化室的顶部具有供煤料送入的进料口，所述炉体顶部移动设置有与煤塔及各所述进料口配合的装煤车，其特征在于，所述炉体的顶部凸出设置有若干炉座，所述炉座的中部设置有进料凸台，所述进料口一一对应地布置于各所述进料凸台的中部，所述进料凸台的外部沿其周向环绕布置有环形挡板，所述进料凸台与所述环形挡板之间间隙配合以形成水封槽，所述环形挡板上具有供水封槽内液体外溢的溢流口，且所述溢流口低于所述进料凸台的顶端；所述装煤车上升降设置有供料导套，所述供料导套的中部具有与所述进料口对位连通以将煤料送入炭化室的供料管，所述供料导套的底部具有供所述进料凸台对位插入的导料槽，所述供料管位于所述导料槽内，所述进料凸台与所述导料槽对位插装后，所述供料导套的底部边沿不高于所述溢流口；所述炉座上拆装设置有与所述进料口扣合适配的炉盖，所述炉体上还设置有与各所述水封槽连通的供水系统以及与所述炭化室的上部空间连通以将烟气排出的排气组件。2.如权利要求1所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述炉盖的底部具有供所述进料凸台对位插入的封口槽，所述进料凸台与所述封口槽对位插装后，所述炉盖的底部边沿不高于所述溢流口。3.如权利要求2所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述炉座的一侧设置有机械臂以及能够驱动该机械臂升降移动及定轴转动的驱动组件，所述机械臂的外端部联动设置有与所述炉盖拆装配合的取盖装置。4.如权利要求3所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述取盖装置为能够抓取所述炉盖的机械手或与所述炉盖磁吸配合的电磁吸盘。5.如权利要求3所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述驱动组件包括驱动所述机械臂升降的往复电机以及驱动所述机械臂定轴转动的步进电机。6.如权利要求1所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述供料管的出口端外周面为锥形弧面。7.如权利要求1所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述排气组件包括集气管及与集气管适配的负压风机，所述炉体的顶部设置有连通所述炭化室的上部空间与所述集气管的导流管。8.如权利要求7所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述集气管与所述导流管间连通有单孔调压阀。9.如权利要求1所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述供水系统包括连通于各所述水封槽上游的高压供水管路以及连通于各所述水封槽下游的排水管路。10.如权利要求9所述的顶装焦炉设备，其特征在于，所述溢流口与所述排水管路连通。

技术总结

本实用新型公开了一种顶装焦炉设备，其炉体顶部有炉座，炉座中部有进料凸台，进料凸台外部环绕布置环形挡板，进料凸台与环形挡板间形成水封槽，环形挡板上有供水封槽内液体外溢的溢流口，溢流口低于进料凸台顶端；装煤车上设置有供料导套，供料导套中部具有供料管，供料导套底部有导料槽，供料管位于导料槽内，进料凸台与导料槽对位插装后，供料导套底部边沿不高于溢流口；炉座上拆装设置有与进料口扣合的炉盖，炉体上有与水封槽连通的供水系统和与炭化室上部空间连通的排气组件。该顶装焦炉设备的装煤作业的对位精度较高，密封效果较好，能够有效避免装煤过程中的烟尘外溢，保证装煤作业效果和作业效率，降低工人劳动强度和人力成本。成本。成本。