一种可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统和方法

技术领域

本发明属于焦炉技术领域，具体涉及一种可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

焦炉加热主要通过煤气和空气在焦炉燃烧室进行燃烧供热，加热煤气可以采用发热值高的焦炉煤气等富煤气，也可以采用发热值低的高炉煤气、发生炉煤气等贫煤气。考虑到焦炉煤气的优质及多功能性，一般联合钢铁企业焦炉多采用高炉煤气加热，但高炉存在休风或者故障等情况，此时焦炉需要切换到焦炉煤气加热，因此现代焦炉多采用贫煤气和富煤气两套加热系统，并根据生产需要切换加热煤气种类。

当使用贫煤气如高炉煤气加热时，高炉煤气通过废气开闭器进入焦炉蓄热室预热，经斜道进入上升气流燃烧室立火道，空气也经废气开闭器、蓄热室和斜道进入上升气流燃烧室立火道，二者在燃烧室立火道汇合燃烧，产生的的废气经立火道顶部跨越孔进入下降气流立火道，再经斜道、蓄热室和废气开闭器进入烟道，通过烟囱排放。

当使用富煤气如焦炉煤气加热时，焦炉煤气不需要预热，直接通过砖煤气道进入燃烧室立火道，与经过废气开闭器、蓄热室和斜道进入的空气在燃烧室立火道汇合燃烧，产生的废气排出路径与燃烧高炉煤气时相同。

由于富煤气和贫煤气成分和发热量差别很大，焦炉加热需要富煤气和贫煤气的流量以及配套的空气量差别很大，传统焦炉交换传动系统富煤气采用交换旋塞控制，贫煤气采用废气开闭器中的废气坨控制，空气量通过废气开闭器中的煤气蓄热室风门和空气蓄热室风门控制。

使用富煤气加热时，废气开闭器的煤气蓄热室风门和空气蓄热室风门全部打开进空气，使用贫煤气加热时，废气开闭器的煤气蓄热室风门关闭，空气蓄热室风门打开进空气。同时，富煤气加热和贫煤气加热所需的空气量不同，当两种不同煤气加热切换时，还需要调整废气开闭器的空气蓄热室风门的进风口面积。因此，当两种煤气实际切换时，不仅需要实现废气开闭器上煤气蓄热室风门和空气蓄热室风门开闭连锁的调整，还需要调整废气开闭器的空气蓄热室风门的进风口面积，更换工作量大，操作费时费力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统和方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统，包括贫煤气交换传动装置、富煤气交换传动装置、空气交换传动装置、废气交换传动装置。该交换传动系统通过与之配套设置的驱动油缸、交换旋塞、空气入口箱、煤气入口箱及废气盘等设备的开闭实现焦炉加热气流的定时交换及开闭。一个驱动油缸对应一条拉杆和一个配重，驱动油缸通过拉杆与配重连接，贫煤气交换传动装置通过控制贫煤气交换旋塞的开闭实现贫煤气的定时交换(上升和下降)及开闭；富煤气交换传动装置通过控制富煤气交换旋塞的开闭实现富煤气的定时交换(上升和下降)及开闭；空气交换传动装置通过空入口箱的开闭实现空气的定时交换(上升和下降)及开闭；废气交换传动装置通过控制废气盘的开闭实现废气的定时交换(上升和下降)及开闭。

贫煤气交换传动装置、富煤气交换传动装置、空气交换传动装置、废气交换传动装置分别实现单独的控制传动。一个驱动油缸对应一条拉杆和一个配重，每根交换传动拉条相互独立，结构简单，操作方便。

第二方面，利用上述的交换传动系统进行远程切换加热煤气种类的方法，具体步骤为：

根据加热煤气种类的需求，选择富煤气或者贫煤气进行加热；

富煤气加热：一个驱动油缸活塞杆收缩，控制全炉一半数量的富煤气交换旋塞打开，另一个驱动油缸松开，控制全炉另一半数量的富煤气交换旋塞关闭；

同时空气交换传动装置，一个驱动油缸控制一半数量的空气(煤气)入口箱打开，同时向蓄热室通入空气，同时控制关闭另一半数量的空气(煤气)入口箱；

贫煤气加热：一个驱动油缸活塞杆收缩，控制全炉一半数量的贫煤气交换旋塞打开，另一个驱动油缸松开，控制全炉另一半数量的贫煤气交换旋塞关闭；

同时空气交换传动装置，驱动空气蓄热室对应的空气拉杆，使其空气入口箱打开，同时关闭另一半数量的空气入口箱；

加热时，废气交换传动装置驱动对应的拉杆，打开对应废气盘，排出废气。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

交换传动系统，通过拉杆、配重、油缸的配合动作，控制全炉煤气流、空气流及废气流按焦炉加热需求流动，实现相邻立火道之间的气体流动的要求，即满足上升气流和下降气流按照20～30分钟气流方向自动定时换向。

各传动装置相互独立，结构操作简单，空气传动、贫煤气传动、富煤气传动、废气传动相互独立控制，相互不发生制约，避免操作过程相互关联、相互影响导致整个系统工作的不连续。同时，可实现富煤气与贫煤气加热的远程自动切换；

节省了焦炉加热煤气种类更换时所需要的大量人工操作，提高自动化水平，降低劳动强度，提高劳动效率、安全性好。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统的结构图；

其中，1、燃烧室，2、立火道，3、煤气蓄热室，4、空气蓄热室、5、废气盘，6、驱动油缸，7、拉杆，8、配重，9、贫煤气交换旋塞，10、富煤气交换旋塞，11、气体通道，12、搬杆，13、空气入口箱，14、煤气入口箱；

图中包括驱动油缸C1、驱动油缸C2、驱动油缸C3、驱动油缸C4、驱动油缸C5、驱动油缸C6、驱动油缸C7、驱动油缸C8、驱动油缸C9、驱动油缸C10。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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申请的示例性实施方式。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。

第一方面，一种可远程切换焦炉加热煤气种类的交换传动系统，包括贫煤气交换传动装置、富煤气交换传动装置、空气交换传动装置、废气交换传动装置。该交换传动系统通过与之配套设置的驱动油缸、交换旋塞、空气入口箱、煤气入口箱及废气盘等设备的开闭实现焦炉加热气流的定时交换及开闭；

贫煤气交换传动装置通过控制贫煤气交换旋塞的开闭实现贫煤气的定时交换(上升和下降)及开闭；富煤气交换传动装置通过控制富煤气交换旋塞的开闭实现富煤气的定时交换(上升和下降)及开闭；空气交换传动装置通过空入口箱的开闭实现空气的定时交换(上升和下降)及开闭；废气交换传动装置通过控制废气盘的开闭实现废气的定时交换(上升和下降)及开闭。

在本发明的一些实施方式中，贫煤气交换传动装置包含两根交换拉杆(一般以红色和绿色进行区别)、搬杆、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过各搬杆连接各贫煤气交换旋塞并通过油缸和配重的相互作用实现各交换旋塞的开闭，进而控制贫煤气上升气流和下降气流的定时交换和开闭。

在本发明的一些实施方式中，煤气蓄热室、空气蓄热室的入口处分别设置空气入口箱、煤气入口箱，空气入口箱和煤气入口箱均与空气交换传动装置连接，当富气加热时，煤气蓄热室和空气蓄热室均走空气，空气交换传动装置控制煤气入口箱和空气入口箱定时开闭，实现空气流的交换；当贫煤气加热时，煤气蓄热室走贫煤气，空气蓄热室走空气，空气交换传动装置只控制空气入口箱的开闭，实现空气流的交换。

在本发明的一些实施方式中，燃烧室的内部设置若干立火道，每两个相邻立火道组成一对双联火道，双联火道顶部通过跨越孔相互连通，双联火道底部通过循环孔相互连通。

在本发明的一些实施方式中，燃烧室内各立火道通过斜道与下部各蓄热室相连通，其中单号立火道与一对蓄热室(空气蓄热室和煤气蓄热室组成一对)相联通，双号立火道与相邻的另一对蓄热室相联通；同时，每一对蓄热室又分别与上部的两个燃烧室相联通。

在本发明的一些实施方式中，富煤气交换传动装置包含两根交换拉杆(一般以红色和绿色进行区别)、搬杆、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过各搬杆连接各富煤气交换旋塞并通过油缸和配重的相互作用实现各交换旋塞的开闭，进而控制富煤气上升气流和下降气流的定时交换和开闭。

在本发明的一些实施方式中，富煤气交换传动装置与与若干燃烧室的立火道连接。

在本发明的一些实施方式中，空气交换传动装置包括四根交换拉杆(两根红色和两根绿色)、链条、配重等。每根拉杆末端都连接配重，始端连接驱动油缸。其中，两根拉杆为一组，配套富煤气加热时使用。由于富煤气加热时，煤气蓄热室和空气蓄热室全部走空气，因此两根拉杆通过链条连接煤气入口箱风门和空气入口箱风门并控制二者的开闭，实现富煤气加热时空气流的定时交换。另两根拉杆为一组，配套贫煤气加热时使用，拉杆通过链条连接各空气入口箱风门并控制各空气入口箱风门的开闭，实现贫煤气加热时空气流的定时交换。

在本发明的一些实施方式中，废气交换传动装置包括两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、链条、配重等；拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过链条连接各废气盘并通过油缸和配重的相互作用实现各废气盘的开闭。

在本发明的一些实施方式中，配重的重量与炭化室数量成正比。

第二方面，利用上述的交换传动系统进行远程切换加热煤气种类的方法，具体步骤为：

根据加热煤气种类的需求，选择富煤气或者贫煤气进行加热；

富煤气加热：一个驱动油缸活塞杆收缩，控制全炉一半数量的富煤气交换旋塞打开，另一个驱动油缸松开，控制全炉另一半数量的富煤气交换旋塞关闭；

同时空气交换传动装置，一个驱动油缸控制一半数量的空气(煤气)入口箱打开，同时向蓄热室通入空气，同时控制关闭另一半数量的空气(煤气)入口箱；

贫煤气加热：一个驱动油缸活塞杆收缩，控制全炉一半数量的贫煤气交换旋塞打开，另一个驱动油缸松开，控制全炉另一半数量的贫煤气交换旋塞关闭；

同时空气交换传动装置，驱动空气蓄热室对应的空气拉杆，使其空气入口箱打开，同时关闭另一半数量的空气入口箱；

加热时，废气交换传动装置驱动对应的拉杆，打开对应废气盘，排出废气。

交换传动系统的整体结构的说明：

交换传动系统包括相互独立的贫煤气交换传动装置、富煤气交换传动装置、空气交换传动装置及废气交换传动系统，贫煤气交换传动装置用于控制贫煤气的输入或关闭，富煤气交换传动装置用于控制富煤气的输入或关闭，空气交换传动装置用于空气输入或关闭，废气交换传动装置用于控制废气的排出或关闭。

燃烧室的内部设置若干立火道2，每两个相邻立火道组成一对双联火道，双联火道2顶部通过跨越孔相互连通，双联火道2底部通过循环孔相互连通，即一个立火道2为上升气流时，另一个立火道2为下降的气流，煤气和空气在上升气流立火道内燃烧，燃烧后废气通过跨越孔进入下降气流立火道。同时，少量废气通过循环孔进入上升气流立火道，起到拉长火焰的作用，提高高向加热均匀性。双联火道内的上升和下降气流每隔20～30分钟进行交换。

燃烧室内各立火道2通过斜道11与下部各蓄热室相连通，其中单号立火道与一对蓄热室(空气蓄热室和煤气蓄热室组成一对)相联通，双号立火道与相邻的另一对蓄热室相联通。同时，每一对蓄热室又分别与上部的两个燃烧室相联通。

即如上所述，实现了相邻双联火道2的上升和下降气流的更换和设置。并且贫煤气、富煤气、空气和废气实现单独控制。

贫煤气交换传动装置、富煤气交换传动装置、空气交换传动装置及废气交换传动装置分别包括若干驱动油缸6、若干条拉杆7、若干配重8等，驱动油缸6通过拉杆与配重连接，每个传动装置主要通过驱动油缸和配重的配合实现控制气流的打开和关闭，实现进气和关闭。

煤气蓄热室3、空气蓄热室4的入口处分别设置空气入口箱13、煤气入口箱14，空气入口箱与空气交换传动装置连接，煤气入口箱与贫煤气交换传动装置连接。气体进入入口箱后再进入蓄热室。

相邻的两组蓄热室，当一组蓄热室进气时，另一组蓄热室排气，所以废气交换传动装置进行控制选择打开旋塞阀进行排气。

配重的重量与设置的蓄热室的数量成正比。当设置燃烧室的数量不同时，需要设置不同的配重的重量，这样可以满足同时控制多个蓄热室的进气或关闭。

每个立火道分别在下部和上部分别设置一个空气进口，每个空气进口分别与空气蓄热室连接。空气进口设置在上部和下部，以免上部燃烧的空气量不足。

下面，具体说一下，交换传动系统的每个结构进行切换煤气方法中的操作过程：

贫煤气交换传动装置主要包括两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、搬杆、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过各搬杆连接各贫煤气交换旋塞并控制各交换旋塞的开闭。两根拉杆相互独立，各自连接一个驱动油缸(C1和C2)。当驱动油缸C1活塞杆收缩拉起红色交换拉杆时，拉杆通过各搬杆控制全炉一半数量的贫煤气交换旋塞9打开；同时，驱动油缸C2松开，与C2驱动油缸相连的绿色拉杆受配重拉力驱动全炉另一半数量的贫煤气交换旋塞9关闭；因此，贫煤气交换传动装置可根据生产需要调整各贫煤气交换旋塞的开闭及定时交换。

富煤气交换传动装置主要也包括两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、搬杆、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过各搬杆连接各富煤气交换旋塞并控制各交换旋塞的开闭。两根拉杆相互独立，各自连接一个驱动油缸(C3和C4)。当驱动油缸C3活塞杆收缩拉起红色交换拉杆时，拉杆通过各搬杆控制全炉一半数量的富煤气交换旋塞10打开；同时，驱动油缸C4松开，与C4驱动油缸相连的绿色拉杆受配重拉力驱动全炉另一半数量的贫煤气交换旋塞9关闭；因此，富煤气交换传动装置可根据生产需要调整各富煤气交换旋塞的开闭及定时交换。

富煤气加热配套的空气交换传动装置主要在富煤气加热时使用，包括两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、链条、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸。由于富煤气加热时，煤气蓄热室和空气蓄热室全部走空气，因此拉杆通过链条连接煤气入口箱风门和空气入口箱风门并控制二者的开闭。两根拉杆相互独立，各自连接一个驱动油缸(C5和C6)。当驱动油缸C5活塞杆收缩拉起红色交换拉杆时，拉杆通过链条控制全炉一半数量的煤气入口箱风门和空气入口箱风门同时打开；同时，驱动油缸C6松开，与C6驱动油缸相连的绿色拉杆受配重拉力驱动全炉另一半数量的煤气入口箱风门和空气入口箱风门同时关闭；因此，富煤气加热配套的空气交换传动装置可根据生产需要调整各煤气入口箱风门和空气入口箱风门的开闭及定时交换。

贫煤气加热配套的空气交换传动装置主要在贫煤气加热时使用，包括两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、链条、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过链条连接各空气入口箱风门并控制各空气入口箱风门的开闭。两根拉杆相互独立，各自连接一个驱动油缸(C7和C8)。当驱动油缸C7活塞杆收缩拉起红色交换拉杆时，拉杆通过链条控制全炉一半数量的空气入口箱风门打开；同时，驱动油缸C8松开，与C8驱动油缸相连的绿色拉杆受配重拉力驱动全炉另一半数量的空气入口箱风门关闭；因此，贫煤气加热配套的空气交换传动装置可根据生产需要调整各空气入口箱风门的开闭及定时交换。

废气交换传动装置主要包括红色和绿色两根交换拉杆(以红色和绿色进行区别)、链条、配重等。拉杆末端连接配重，始端连接驱动油缸，拉杆通过链条连接各废气盘并控制各废气盘的开闭。两根拉杆相互独立，各自连接一个驱动油缸(C9和C10)。当驱动油缸C9活塞杆收缩拉起红色交换拉杆时，拉杆通过各链条控制全炉一半数量的废气盘打开；同时，驱动油缸C10松开，与C10驱动油缸相连的绿色拉杆受配重拉力驱动全炉另一半数量的废气盘5关闭；因此，废气交换传动装置可根据生产需要调整各废气盘的开闭及定时交换。

下面以不同的加热煤气时的驱动设备及状态：

(1)当使用富煤气加热时，富煤气交换传动装置、富煤气加热配套的空气交换传动装置及废气交换传动装置工作，红色和绿色加热状态如表1所示；

(2)当使用贫煤气加热时，贫煤气交换传动装置、贫煤气加热配套的空气交换传动装置及废气交换传动装置工作，红色和绿色加热状态如表2所示；

(3)当焦炉处于富煤气绿色加热状态，需要向富煤气红色加热状态切换时，则按下列表3所示程序步骤进行；

(4)当焦炉处于富煤气红色加热状态，需要向富煤气绿色加热状态切换时，则按下列表4所示程序步骤进行；

(5)当焦炉处于贫煤气绿色加热状态，需要向贫煤气红色加热状态切换时，则按下列表5所示程序步骤进行；

(6)当焦炉处于贫煤气红色加热状态，需要向贫煤气绿色加热状态切换时，则按下列表6所示程序步骤进行；

(7)当焦炉处于富煤气绿色加热状态，需要向贫煤气红色加热状态切换时，则按下列表7所示程序步骤进行；

(8)当焦炉处于富煤气红色加热状态，需要向贫煤气绿色加热状态切换时，则按下列表8所示程序步骤进行；

(9)当焦炉处于贫煤气绿色加热状态，需要向富煤气红色加热状态切换时，则按下列表9所示程序步骤进行；

(10)当焦炉处于贫煤气红色加热状态，需要向富煤气绿色加热状态切换时，则按下列表10所示程序步骤进行。

表1富煤气加热状态

表2贫煤气加热状态

表3加热状态切换

表4加热状态切换

表5加热状态切换

表6加热状态切换

表7加热状态切换

表8加热状态切换

表9加热状态切换

表10加热状态切换

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。