CN103343016A - 焦炉上升管石墨清扫装置及其清扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焦炉上升管石墨清扫装置及其清扫方法。所述焦炉上升管清扫装置包括移动小车、设置移动小车前端部的锄锤支撑架以及悬吊在锄锤支撑架上的锄锤，其特征在于，所述锄锤包括锄锤轴、连接在锄锤轴下端的锄锤头，所述锄锤轴和锄锤头中设置有通风道，所述通风道的出风口设置在锄锤头的侧部和/或下端。此外，所述锄锤头下端还带有刀口。因此，当通过通风道通入助燃气体时，能够实现快速、高效、彻底的清扫目的。

Description

焦炉上升管石墨清扫装置及其清扫方法

技术领域

本发明涉及一种机械焦炉设备，尤其涉及一种焦炉上升管石墨清扫装置及其清扫方法。

背景技术

在炼焦炉中，位于炼焦炉一侧的上升管内通常会积聚大量的焦油、萘等碳氢化合物。在高温环境下极易热解生成石墨附着在上升管壁上。当上升管有堵塞现象而进行生产时，会造成在装煤过程中有大量荒煤气溢出而造成一定的环境污染。因此，通常在导烟车或装煤车上安装上升管清扫装置。

现有的炼焦炉上升管的石墨清扫装置是利用上升管的固有高度，在导烟车或装煤车上安装清扫装置，用铁链将清扫锤固定在卷扬机上，利用定向轮进行导向，用清扫锤本身的重量做自由落体运动从而清扫石墨，然后卷扬机将清扫锤收回。但是，利用这种清扫方式的前提是上升管的根部没有堵死，而且有足够的空间允许重锤下落。如果上升管堵塞严重，则重锤可能落不下去或卡住而无法对上升管进行清扫。因此，这种清扫方式存在限制而且清扫效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉上升管石墨清扫装置。该清扫装置利用助燃气体提高上升管内的温度将石墨软化后利用锄锤对被软化后的石墨进行清除，从而达到良好的清除效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种焦炉上升管石墨清扫装置，包括移动小车、设置移动小车前端部的锄锤支撑架以及悬吊在锄锤支撑架上的锄锤，其特征在于，所述锄锤包括锄锤轴、连接在锄锤轴下端的锄锤头，所述锄锤轴和锄锤头中设置有通风道，所述通风道的出风口设置在锄锤头的侧部和/或下端。

所述清扫装置还包括锄锤驱动装置，所述锄锤驱动装置包括驱动电机和与驱动电机的驱动轴垂直连接的旋转连接杆，驱动连接杆驱动锄锤上下往复运动。

所述锄锤还包括从锄锤轴的上端部横向延伸的横杆，在锄锤下落预定距离时，所述横杆搭落在旋转连接杆的一端，从而在旋转连接杆的旋转作用下向上运动。

所示支撑架的内侧壁上设置有锄锤导向装置，用于抵住锄锤，防止锄锤横向运动。

所述锄锤支撑架的上部安装有导向轮，所述清扫装置还包括卷扬机，卷扬机的卷绕绳绕过所述导向轮而悬吊所述锄锤。

所述锄锤轴的横截面为方形。

所述锄锤的下端带有刀口。

所述通风道通入助燃气体。所述助燃气体可为氧气或压缩空气。

所述锄锤头为下端开口的空心圆柱体，所述圆柱体的下端内侧壁向下向外斜切形成所述刀口。

所述锄锤头以螺栓连接的方式连接到锄锤轴的下端。

所述横杆下端进行圆角处理，所述旋转连接杆的端部为圆形。

根据本发明的另一方面，提供了一种管道清扫装置，其特征在于，所述清扫装置包括移动台车、设置在移动台车上的锄锤支撑架、悬吊在锄锤支撑架上的锄锤，靠近锄锤支撑架设置的驱动装置，所述锄锤包括锄锤轴和连接在锄锤轴下端的锄锤头，所述锄锤杆的上端还设置有横向延伸的横杆，所述驱动装置包括驱动电机和与驱动电机的驱动轴垂直连接的旋转连接杆，锄锤下落一定距离时，所述横杆搭落在旋转连接杆的一端，并在旋转连接杆的驱动下向上抛起然后自由下落，从而进行上下往复运动。

根据本发明的另一方面，提供了利用本发明的清扫装置清扫上升管的方法，所述方法包括如下步骤：将通过移动移动小车使锄锤对准焦炉上升管；将助燃气体通过所述通风道通入所述上升管；驱动所述锄锤在所述上升管内上下往复运动。其中，所述助燃气体是氧气或压缩空气。

根据本发明的清扫装置以及清扫方法，由于在上升管内通入了助燃气体，提高上升管内温度，使得石墨在短时间内软化变脆，从而实现安全、高效的清扫效果。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的上升管石墨清扫装置的主视图；

图2是根据本发明示例性实施例的上升管石墨清扫装置的左视图；

图3是根据本发明示例性实施例的上升管石墨清扫装置中的锄锤的剖视图；

图4是锄锤与驱动装置的旋转连接杆的啮合状态图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是根据本发明实施例的上升管石墨清扫装置的主视图。图2是根据本发明实施例的上升管石墨清扫装置的左视图。图3是根据本发明实施例的上升管石墨清扫装置的锄锤的剖视图。图4是根据本发明实施例的上升管石墨清扫装置中的横铁与旋转连接杆的啮合示意图。

如图1-3所示，根据本发明实施例的上升管石墨清扫装置包括移动小车40、移动小车支撑框架10、设置在移动小车40后端的卷扬机16、设置在移动小车40上的驱动装置20、锄锤支撑框架6以及由锄锤支撑框架6支撑的锄锤70。

卷扬机16安装在移动小车40的后端部上，用于控制锄锤70的升降。卷扬机16包括驱动卷筒和缠绕在驱动卷筒上的卷绕绳。在本发明中，所述卷绕绳为耐高温的升降铁链12。

驱动装置20设置在移动小车40的前端部，用于驱动锄锤70升起后抛下。驱动装置包括驱动电机201和旋转连接杆202，旋转连接杆202与驱动电机201的驱动轴垂直地连接，并在驱动电机201的驱动下旋转。从图1所示的主视图看，驱动连接杆202做顺时针旋转。

锄锤支撑架6设置在移动小车40的前端，与驱动电机201相邻设置。锄锤支撑架6安装有导向轮11，卷扬机16的驱动铁链12绕过导向轮11将锄锤70悬吊在锄锤支撑架6中。此外，在锄锤支撑架6的侧壁或侧边框上还设置有锄锤导向装置9，用于引导锄锤70仅能上下运动而不能进行横向运动以及旋转运动。在如图所示的示例中，锄锤支撑架6为门型框架，锄锤导向装置9安装在门型框架的侧壁上。

如图4所示，锄锤70包括锄锤轴701和连接在锄锤轴701下端的锄锤头702。锄锤轴701为长条形，其截面优选为方形，方便导向轮11以及锄锤导向装置9的作用，避免锄锤在工作过程中发生转向。锄锤轴701内部设置有轴向通风孔703，作为通入助燃气体的风道。风道703的直径要保证有足够的风量。虽然在如图所示的示例中，通风孔703一直延伸到锄锤轴的上端，但是，这不是必须的。通风孔703的主要作用是将助燃气体通过锄锤头吹入到上升管内，因此，只要能够将助燃气体送入锄锤头702即可，而不必限定通风孔在锄锤轴701中的延伸长度以及通风孔的入口的位置。

锄锤头702为圆柱形筒状结构，外径与需要清扫的上升管的内径匹配。为了使助燃气体更直接地吹送到上升管的内壁上，风道703延伸到锄锤头702的内部并且具有伞状分支出风口。另外，还可在锄锤头702的侧壁上设置出风口。锄锤轴和锄锤头均可选用耐高温不锈钢材料制作。

锄锤头702的下端部为圆柱状刀口，即，可使锄锤头702的下端形成切削刃，有助于清除上升管内的石墨。例如，锄锤头702为具有一定壁厚的圆筒，可在锄锤头702的下端部处通过从锄锤头702的圆筒内壁向下并向外斜切，使得锄锤头702的下端口形成为刀刃状。另外，也可以设置单独的切削刃，然后安装到锄锤头上。此外，为了便于更换锄锤头，将锄锤头702与锄锤轴701做成分离的两个部件，然后通过高强度耐高温螺栓705将两者进行连接。

锄锤轴701的上端设置有向外伸出的横杆703，横杆703从锄锤轴701向外延伸的方向与旋转连接杆202垂直，并在下落过程中搭落在旋转连接杆202的一端上。换句话说，横杆703沿着横向方向从锄锤轴701延伸出预定长度，且在竖直方向上的投影与旋转连接杆202的端部重叠。横杆703可由高强度耐磨材料制成，且足以支撑锄锤的重量。另外，为了彻底清扫上升管，锄锤的长度大于上升管的高度。

当利用锄锤进行上升管的石墨清扫时，随着锄锤70下落，横杆703受到旋转连接杆202的阻挡，并且在旋转连接杆202做旋转运动时被旋转连接杆202反向施力而反向上抛。即，从图1和图4中看时，旋转连接杆202做顺时针旋转，对横杆703施加向上的力，从而将锄锤70抛起，然后锄锤70在重力作用下下落，而后横杆703再次受到旋转连接杆202的施力而再次向上运动，从而使得锄锤反复抛起和落下。可通过设计旋转连接杆202的旋转半径以及横杆704的长度来设计锄锤上升的高度。

为了使横杆703与旋转连接杆202之间进行平滑衔接，横杆703的下部边缘进行倒圆角。旋转连接杆202的前端部可以形成圆形端头，以顺利通过横杆703。由于旋转连接杆的连接头为圆形，因此与横杆啮合时为线和面的接触，从而减少摩擦力，提高使用寿命。

上述锄锤支撑架6、驱动电机201、卷扬机16均设置在移动小车40上。

移动小车40包括车架401。例如，小车车架401为一对并行设置并隔开预定间隙的横梁401，小车横梁401由小车车轮402支撑，并与小车支撑座10中的机构横梁103隔开预定间隙，以不妨碍小车40行进为准。同时，移动小车40的横梁401之间隔开预定间隙，以便于使锄锤进行升降运动。作为可选方式，车架401可以是其他结构形式，例如，为回形框架，或者为在锄锤下落方向上具有开口的平板等，只要能够支撑锄锤支撑架6、驱动组件以及卷扬机16并且不妨碍锄锤70下落即可。

移动小车40设置在小车支撑座10上。在如图所示的示例中，小车支撑座10由机构脚架101、筋板102以及设置在机构脚架101上并由筋板102加固的机构横梁103组成。移动小车40通过安装在机构横梁103的后端的油缸17而在小车支撑座10上前后移动。

机构横梁103的高度高于需要清扫的上升管200的顶端或与上升管200顶端平齐，可移动的小车40比上升管高，锄锤支撑架6的高度高于上升管的整体高度。

当利用根据本发明的上升管石墨清扫装置进行焦炉上升管的石墨清扫时，利用油缸17驱动小车40前进，然后用限位开关进行限位，使锄锤70的中心线与上升管的中心线重合。然后启动移动小车40上的卷扬机16缓慢地将锄锤70放入上升管内，同时开启外部风源，通过锄锤轴702中的风道703将氧气或压缩空气通入上升管内。由于直接通入了氧气（在通入压缩空气的情况下，压缩空气中含有大量氧气），上升管内壁的温度迅速升高，使得上升管内壁上附着的石墨在短时间内被软化变脆。当锄锤70下落时，可以容易地刮擦掉上升管内壁上变脆***的石墨。在通入压缩空气的情况下，通入的压缩空气的压力可以为0.5-1MPa，温度可为30-50oC。但是，压缩空气的参数范围不限于此，通入压缩空气的目的是为了在上升管内通入氧气，利用氧气助燃，来迅速提高上升管内壁的温度，因此，可以通入其他压力和温度范围内的压缩空气。

当随着锄锤下落横杆704与驱动电机20的旋转连接杆202相啮合时，启动驱动电机201，驱动旋转连接杆202旋转，从而将锄锤向上抛出一定高度，然后锄锤自由下落。这种连续不断的上下往复运动，将上升管内软化变脆的石墨进行彻底清除。清扫结束时，再次启动卷扬机16将锄锤收回到原始位置，启动油缸17后退将移动小车推到原始位置，清扫结束。

在现有技术的清扫装置中，虽然也用锄锤在上升管内往复运动，但是，由于在没有压缩空气助燃时上升管内温度在（500℃—700℃），是石墨形成主要阶段和沉积阶段，在这个阶段石墨清楚困难较大，因此，清扫效果有限。然而，根据本发明的清扫装置，利用氧气或压缩空气的助燃性，可以短时间将上升管内的温度提高到（800℃-1100℃）之间，在这个温度范围内石墨的主要成分C、H两元素逐步分解，能够将焦炉上升管内坚硬的石墨在短时内软化变脆，形成石墨清除的最佳时间。此外，在本发明的石墨清扫装置中，锄锤端部带有刀口，更有利于刮擦掉上升管内壁上的石墨层，达到干净、彻底的清扫目的。因此，本发明的上升管石墨清扫装置能够实现良好的清扫效果。

根据本发明的上升管石墨清扫装置，即使是上升管内壁积满厚厚的石墨，也能通过通入助燃气体使石墨短时间内软化变脆，然后利用带有刀口的锄锤进行清除，大大降低了人员清扫石墨的劳动强度、减轻生产过程中石墨给生产带来的压力，并降低了生产成本。同时可以有效保证生产车间化产品的收入，有效保证装煤除尘的效果。

虽然已经结合附图描述了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这里描述的示例做出修改和变型。

Claims (15)

1.一种焦炉上升管石墨清扫装置，包括移动小车、设置移动小车前端部的锄锤支撑架以及悬吊在锄锤支撑架上的锄锤，其特征在于，所述锄锤包括锄锤轴、连接在锄锤轴下端的锄锤头，所述锄锤轴和锄锤头中设置有通风道，所述通风道的出风口设置在锄锤头的侧部和/或下端。

2.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述清扫装置还包括锄锤驱动装置，所述锄锤驱动装置包括驱动电机和与驱动电机的驱动轴垂直连接的旋转连接杆，驱动连接杆驱动锄锤上下往复运动。

3.如权利要求2所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤还包括从锄锤轴的上端部横向延伸的横杆，在锄锤下落预定距离时，所述横杆搭落在旋转连接杆的一端，然后在旋转连接杆的旋转作用下向上运动后自由下落，从而随着旋转连接杆的旋转而上下往复运动。

4.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所示支撑架的内侧壁上设置有锄锤导向装置，用于抵住锄锤，防止锄锤横向运动。

5.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤支撑架的上部安装有导向轮，所述清扫装置还包括卷扬机，卷扬机的卷绕绳绕过所述导向轮而悬吊所述锄锤。

6.如权利要求4所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤轴的横截面为方形。

7.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤的下端带有刀口。

8.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的清扫装置，其特征在于，所述通风道通入助燃气体。

9.如权利要求7所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤头为下端开口的空心圆柱体，所述圆柱体的下端内侧壁向下向外斜切形成所述刀口。

10.如权利要求7所述的清扫装置，其特征在于，所述锄锤头以螺栓连接的方式连接到锄锤轴的下端。

11.如权利要求3所述的清扫装置，其特征在于，所述横杆下端进行圆角处理，所述旋转连接杆的端部为圆形。

12.如权利要求8所述的清扫装置，其特征在于，所通入的助燃气体为氧气或压缩空气。

13.一种管道清扫装置，其特征在于，所述清扫装置包括移动台车、设置在移动台车上的锄锤支撑架、悬吊在锄锤支撑架上的锄锤，靠近锄锤支撑架设置的驱动装置，所述锄锤包括锄锤轴和连接在锄锤轴下端的锄锤头，所述锄锤杆的上端还设置有横向延伸的横杆，所述驱动装置包括驱动电机和与驱动电机的驱动轴垂直连接的旋转连接杆，锄锤下落一定距离时，所述横杆搭落在旋转连接杆的一端，并在旋转连接杆的驱动下向上抛起然后自由下落，从而进行上下往复运动。

14.一种利用权利要求1-12中的清扫装置清扫焦炉上升管的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将通过移动移动小车使锄锤对准焦炉上升管；

将助燃气体通过所述通风道通入所述上升管；

驱动所述锄锤在所述上升管内上下往复运动。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述助燃气体是氧气或压缩空气。

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