用于动态装料焦炉的方法和系统技术方案

在焦炉中动态装料煤的系统和方法涉及焦化厂的运行和输出，所述系统和方法包括使用与控制系统连通的装料杆自动地装料焦炉以增加焦化厂的焦炭输出和焦炭质量的方法。在一些实施例中，所述控制系统能够使所述装料杆在水平第一方向、水平第二方向以及竖直第三方向上移动同时将煤装料到所述炉中。在一些实施例中，装煤系统还包括配置成扫描炉底以产生炉底轮廓和/或炉容量的扫描系统。与所述控制系统组合使用的所述扫描系统允许在整个装料过程中动态调平所述装料杆。在一些实施例中，所述装料杆包括加强板和支撑部件以增加所述装料杆的机械强度并且减少所述装料杆在远侧末端处的下垂。

Method and system for dynamic charging coke oven

The system and method of dynamically charging coal in a coke oven involve the operation and output of a coking plant. The system and method include a method of automatically charging a coke oven with a charging rod connected to a control system to increase the coke output and coke quality of a coking plant. In some embodiments, the control system enables the charging rod to move up in the horizontal first direction, the horizontal second direction, and the vertical third party while charging the coal into the furnace. In some embodiments, the coal charging system also includes a scanning system configured to scan the furnace bottom to produce a furnace bottom profile and/or furnace capacity. The scanning system used in combination with the control system allows the charging rod to be dynamically leveled throughout the charging process. In some embodiments, the charging rod includes a reinforcing plate and a supporting member to increase the mechanical strength of the charging rod and reduce the sag of the charging rod at the distal end.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动态装料焦炉的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月28日提交的美国临时专利申请第62/271,963号的优先权益，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术技术大体上涉及与焦化厂的运行和输出相关的热回收焦炉中的动态装料。
技术介绍
焦炭是用于熔化且减少在钢的生产中的铁矿石的固体碳燃料和碳源。在一个被称为“汤普森焦化过程(ThompsonCokingProcess)”的过程中，通过将粉煤分批供给到炉来产生焦炭，所述炉在受密切控制的大气条件下密封且加热到极高温，持续约四十八小时。已经持续多年使用焦炉将煤转化成冶金焦炭。在焦化过程期间，在受控温度条件下加热细碎煤以使煤脱掉挥发成分且形成具有预定孔隙率和强度的焦炭的熔体。将煤粒或煤粒掺合物装料或装载到热炉中，并且在炉中加热煤。在装料过程期间由于炉的高温，煤供给过程必须使用输送机将煤粒水平地输送到炉中且提供细长煤层。由操作员手动控制的输送机从推进器侧开口进入炉，且当煤朝着炉的相对末端处的焦炭侧开口延伸时将煤装料到炉中。一旦输送机到达相对末端并结束装料所述层，输送机就从其进入的同一侧缩回退出炉。一旦装料了，炉就被密封且加热以形成焦炭。以这种方式手动装料炉通常产生不平坦的煤层轮廓。更具体地说，煤层的相对末端通常将具有不同的材料厚度，其中在推进器侧开口附近的煤比在焦炭侧开口附近的煤具有明显更大的厚度。由于不平坦的层轮廓，在薄侧处的煤部分焦化得快得多且燃烧损失更高。以这种方式装料炉通常还导致焦炭质量不一致和炉装料不足，其中煤容量小于炉的装载的全部潜能。整体效应降低焦炭质量、焦炭输出和焦炭生产工厂的收益。附图说明参考随附图式描述本专利技术的非限制性和非穷尽性实施例(包括优选实施例)，其中除非另外说明，否则相似参考标号贯穿各个视图指代相似部分。图1描绘根据本专利技术技术的推进器装料机的一个实施例的示意图。图2描绘根据本专利技术技术在手动装料操作期间装料杆位置和装料压力的试验数据的曲线图。图3描绘根据本专利技术技术的装料杆和焦炉的一个实施例的侧面俯视透视图。图4描绘根据本专利技术技术的动态装料装煤系统的炉的方法的框图。图5描绘根据本专利技术技术在自动装料操作期间装料杆位置和装料杆压力的试验数据的曲线图。图6描绘根据本专利技术技术的耦接到装料杆的扫描系统的一个实施例的侧面俯视透视图。图7描绘示出根据本专利技术技术的控制系统的各种输入和输出的示意图。图8描绘根据本专利技术技术动态装料装煤系统的炉的流程图。图9A-H描绘根据本专利技术技术在将煤装料到炉中时装料杆在各种位置处的实施例的侧面透视图。图10A描绘根据本专利技术技术的图3中描绘的装料框的一个实施例的顶视平面图；图10B描绘根据本专利技术技术的具有滚轮的装料框的一个实施例的侧面俯视透视图。图11A和图11B描绘根据本专利技术技术的由加强板和RIB支撑部件支撑的交叉支架的一个实施例的侧面仰视透视图。图12描绘根据本专利技术技术的装煤系统的装料框和装料头的一个实施例的正面透视图。图13描绘根据本专利技术技术的装料头的一个实施例的侧视正视图。图14描绘根据本专利技术技术的挤出板的一个实施例的正面透视图。图15描绘根据本专利技术技术的挤出板的一个实施例的侧面透视图。图16描绘根据本专利技术技术的装料头的一个实施例的前视正视图，且进一步描绘在煤层装料操作中使用和不使用根据本专利技术技术的挤出板时煤层密度中的差异。图17描绘在不使用根据本专利技术技术的挤出板的情况下装料煤层时相比于煤层长度的煤层密度的曲线图。图18描绘在使用根据本专利技术技术的挤出板的情况下装料煤层时相比于煤层长度的煤层密度的曲线图。具体实施方式本专利技术技术大体上涉及提高焦炉的煤处理速率的方法。本专利技术技术的一个方面是研发用于装料杆的控制系统以动态装料炉，以便使炉容量、焦化过程、制造产率以及焦炭质量最佳化。控制系统允许以更加均一密度装料每一炉，所述更加均一密度引起炉中的均一温度分布并且更好地控制焦化周期时间。在一些实施例中，装煤系统包括装料杆，其与配置成自动地移动所述装料杆的控制系统连通。装料杆的自动移动可以基于维持稳定的装料压力(例如链压力)而同时将煤装料到炉中，或根据炉轮廓来装载炉。本专利技术技术的另一方面是研发动态调平器系统。在一些实施例中，控制系统可配置成自动地调节装料杆的竖直高度以在整个装料过程中维持初始装料高度或装料杆所需的高度。本专利技术技术的另一方面是研发结合控制系统使用的扫描系统。在一些实施例中，扫描系统耦接到装料杆且定位成扫描炉底以确定用于焦化的炉容量和/或炉底轮廓。使用所确定的炉容量和/或炉底轮廓，控制系统配置成自动地调节其垂直位置同时将煤装料到炉中。本专利技术技术的又一方面是当推进器杆在焦炭已焦化之后从炉中移除焦炭时由推进器杆确定炉底轮廓。本专利技术技术的又一方面是强化装料杆以减少装料杆的远端的下垂量。在一些实施例中，使用加强板、RIB支撑部件以及滚轮的组合强化装料框。下文参考附图描述本技术的若干实施例的具体细节。在以下公开内容中尚未阐述描述通常与推进器系统、装料系统以及焦炉相关联的熟知结构和系统的其它细节，以避免不必要地混淆本技术的各种实施例的描述。附图中展示的细节、尺寸、角度、空间定向以及其它特征中的多种仅说明本技术的特定实施例。因此，在不脱离本专利技术技术的精神或范围的情况下，其它实施例可具有其它细节、尺寸、角度空间定向以及特征。因此，所属领域的普通技术人员将相应地理解，本技术可以具有其它实施例，所述其它实施例具有另外的元件；或者本技术可以具有其它实施例，所述其它实施例不具有下文参考附图所示且描述的若干特征。图1描绘推进器装料机(pusherchargermachine；PCM)100的一个实施例，所述推进器装料机包括操作员驾驶室116、器械壳体106、主要功率传输110、主框架114、推进器杆102、起门机104以及液压系统108。根据本公开的方面，PCM100通常用于多种不同操作，包括移除和替换煤侧炉门、从炉中推动一批装料的焦炭、脱碳所述炉或将煤装料到炉中。根据一个实施例，随着PCM100沿着在炉组前方延伸到指定炉的一组轨道移动，PCM操作序列开始。PCM100使其装煤系统与炉对准，且使用起门机104从所述装煤系统移除推进器侧炉门。随后PCM100移动以使PCM100的推进器杆102与炉中心对准，且向推进器杆102供能以从炉内推动焦炭。PCM100再次移动以使装煤系统与炉中心对准，且由自动倾卸输送机将煤传递到PCM100的装煤系统。装煤系统接着将煤装料到炉内。装料输送机随后从其插入的同一侧从炉中缩回。最后，PCM100的起门机104替代并闩锁推进器侧炉门。或者，可使用单独推进器设备和装料设备。本专利技术技术的若干实施例涉及将煤装料在炉中以实现每一炉中的煤的恒定厚度和恒定密度。其它实施例涉及将煤装料在炉中以在每一炉中获得最大量的煤。因此，详细地描述装料步骤以更好地了解如何改进炉的装料。关于先前所描述的装料步骤，在PCM100从炉中推出焦炭之后，PCM100将调整向右且使装煤系统与炉对准。根据一个实施例，一旦对准完成，那么代用门将延伸到炉中且装料杆移动到炉中。例如输送机或装料链的装料传递装置正向移动以将煤从中倾卸车传递到PCM上的料斗且最终到代用门上。由例如装料杆上的链的传递装置来将煤装料到炉中。随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装煤系统，所述系统包含：焦炉，包括推进器侧开口、与所述推进器侧开口相对的焦炭侧开口、相对侧壁以及由所述推进器侧开口、所述焦炭侧开口以及所述相对侧壁限定的炉底；装料杆，具有近端部分、远端部分以及限定所述装料杆的长度的相对侧，所述装料杆至少能够从所述推进器侧开口朝着所述焦炭侧开口移动；输送机系统，可操作地耦接到所述装料杆且能够将煤装料到所述炉中，其中所述输送机系统在操作中经受装料压力；以及控制系统，与所述装料杆连通，其中所述控制系统配置成使所述装料杆至少在所述推进器侧开口与所述焦炭侧开口之间自动地移动，使得所述装料杆的自动移动至少部分地由所述输送机系统经受的链压力来确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.28 US 62/271,9631.一种装煤系统，所述系统包含：焦炉，包括推进器侧开口、与所述推进器侧开口相对的焦炭侧开口、相对侧壁以及由所述推进器侧开口、所述焦炭侧开口以及所述相对侧壁限定的炉底；装料杆，具有近端部分、远端部分以及限定所述装料杆的长度的相对侧，所述装料杆至少能够从所述推进器侧开口朝着所述焦炭侧开口移动；输送机系统，可操作地耦接到所述装料杆且能够将煤装料到所述炉中，其中所述输送机系统在操作中经受装料压力；以及控制系统，与所述装料杆连通，其中所述控制系统配置成使所述装料杆至少在所述推进器侧开口与所述焦炭侧开口之间自动地移动，使得所述装料杆的自动移动至少部分地由所述输送机系统经受的链压力来确定。2.根据权利要求1所述的装煤系统，进一步包含配置成将所述装料杆固定在初始装料位置中的锁定机构。3.根据权利要求2所述的装煤系统，其中所述控制系统配置成自动地解除所述锁定机构且在达到预设锁定装料压力之后使所述装料杆朝着所述焦炭侧开口移动，且其中所述控制系统进一步被配置成将操作链压力维持在预设操作范围内。4.根据权利要求3所述的装煤系统，其中所述预设锁定装料压力大于1700psi。5.根据权利要求3所述的装煤系统，其中所述预设操作范围在2000-3500psi之间。6.根据权利要求3所述的装煤系统，其中所述预设操作范围在2300-2900psi之间。7.根据权利要求1所述的装煤系统，其中在所述推进器侧开口朝着所述焦炭侧开口之间的所述装料杆移动是在第一方向上的水平移动。8.根据权利要求7所述的装煤系统，其中所述装料杆能够在第二方向上在所述炉的所述相对侧壁之间水平地移动，使得所述控制系统配置成使所述装料杆朝着所述炉的所述相对侧壁中的至少一个自动地移动。9.根据权利要求1所述的装煤系统，其中所述装料压力是链压力。10.一种装煤系统，包含：焦炉，包括推进器侧开口、与所述推进器侧开口相对的焦炭侧开口、相对侧壁以及由所述推进器侧开口、所述焦炭侧开口以及所述相对侧壁限定的炉底；装料杆，具有近端部分、远端部分以及限定所述装料杆的长度的相对侧，所述装料杆能够从所述推进器侧开口朝着所述焦炭侧开口水平地移动且能够竖直地移动远离所述炉底；输送机系统，可操作地耦接到所述装料杆且能够将煤装料到所述炉中，其中所述输送机系统在操作中经受装料压力；以及控制系统，与所述装料杆连通，其中所述控制系统配置成使所述装料杆水平地朝着所述焦炭侧开口以及竖直地远离所述炉底自动地移动，使得所述装料杆的自动移动至少部分地由所述输送机系统经受的链压力来确定。11.根据权利要求10所述的装煤系统，进一步包含与所述控制系统连通的驱动系统，其中所述驱动系统可操作地耦接到所述装料杆，且其中所述控制系统至少利用所述驱动系统使所述装料杆在第三方向上竖直地移动。12.根据权利要求11所述的装煤系统，其中所述驱动系统是液压驱动、电气驱动或螺杆驱动中的至少一个。13.根据权利要求10所述的装煤系统，其中所述装料杆能够朝着所述炉的所述相对侧壁中的至少一个水平地移动，且其中所述控制系统配置成使所述装料杆朝着所述炉的所述相对侧壁中的至少一个自动地移动。14.根据权利要求10所述的装煤系统，进一步包含附接到所述装料杆且与所述控制系统连通的扫描系统。15.根据权利要求14所述的装煤系统，其中所述扫描系统配置成扫描所述炉以确定炉底轮廓或炉轮廓中的至少一个。16.根据权利要求15所述的装煤系统，其中所述控制系统配置成响应于所确定的炉底轮廓或炉轮廓而使所述装料杆在竖直方向上自动地移动远离所述炉底。17.根据权利要求14所述的装煤系统，其中所述扫描系统是相机、激光或雷达中的至少一个。18.根据权利要求10所述的装煤系统，其中所述装料杆的所述相对侧中的每一个包括内部表面和外部表面，所述装料杆进一步包含：多个水平定向的交叉支撑支架，以机械方式耦接到所述装料杆的所述相对侧；以及多个加强板，以机械方式耦接到所述多个交叉支撑支架的至少一部分，其中每一加强板定位在所述交叉支撑支架与所述装料杆的所述相对侧之间，使得每一加强板的外部对向表面粘附到所述装料杆的所述相对侧中的每一个的所述内部表面并且每一加强板的内部对向表面粘附到所述交叉支撑支架中的一个。19.根据权利要求18所述的装煤系统，进一步包含以机械方式耦接到所述加强板和所述交叉支撑支架的支撑部件。20.根据权利要求19所述的装煤系统，其中所述支撑部件定位在所述交叉支撑支架的下部部分处，且其中所述支撑部件包括配置成彼此大致垂直的第一表面和第二表面，所述支撑部件的所述第一表面连接到所述加强板的所述内部对向表面并且所述支撑部件的所述第二表面连接到所述交叉支撑支架的所述下部部分。21.根据权利要求18所述的装煤系统，其中所述多个交叉支撑支架是中空的且包括在所述交叉支撑支架的下部部分上的孔开口，所述孔开口配置成从所述孔开口中排出液体。22.根据权利要求10所述的装煤系统，其中所述装料杆的所述相对侧包括上部部分和下部部分，所述装煤系统进一步包含：第一多个滚轮，附接到所述装料杆的所述相对侧的上部部分，以及第二多个滚轮，附接到所述装料杆的所述相对侧的所述下部部分。23.根据权利要求10所述的装煤系统，其中所述装料杆的所述远端部分配置成穿过所述炉的所述推进器侧开口的竖直平面，所述装煤系统进一步包含：竖直定向的装料头与所述装料杆的所述远端部分可操作地耦接，其中所述装料头包括存在于装料头平面内的平面主体、下部边缘部分、与所述下部边缘部分相对的上部边缘部分、正面以及与所述正面相对的后向面，其中所述后向面定向为面向装料杆的所述近端部分；以及挤出板，与所述装料头的所述后向面可操作地耦接，所述挤出板具有下部煤接触面，所述下部煤接触面定向为相对于所述装料头向后且向下朝向。24.根据权利要求23所述的装煤系统，其中所述挤出板进一步包括上部偏转面，所述上部偏转面定向为相对于所述装料头向后且向上朝向，所述煤接触面和偏转面彼此可操作地耦接以限定向后朝向远离所述装料头的峰脊。25.根据权利要求23所述的装煤系统，其中所述控制系统配置成将操作装料压力维持在2000-3500psi之间的预设操作范围内。26.根据权利要求10所述的装煤系统，其中所述装料杆的所述远端部分配置成穿过所述炉的所述推进器侧开口的竖直平面，所述装煤系统进一步包含：竖直定向的装料头与所述装料杆的所述远端部分可操作地耦接，其中所述装料头包括存在于装料头平面内的平面主体、下部边缘部分、与所述下部边缘部分相对的上部边缘部分、正面以及与所述正面相对的后向面，其中所述后向面定向为面向装料杆的所述近端部分；且其中所述装料头进一步包括在所述装料头的下端部分处的一对相对的翼形部，每一翼形部具有定位为与所述装料头呈间隔开的关系的自由端部分，其中所述相对的翼形部中的每一个限定开口空间，所述开口空间从所述相对翼形部的内表面延伸穿过所述装料头平面。27.根据权利要求26所述的装煤系统，其中每一翼形部包括与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·弗朗西斯·荃希，蔡俊卫，马克·安东尼·鲍尔，
申请(专利权)人：太阳焦炭科技和发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US