陈 旭
（太原重工股份有限公司技术中心，天津 300457）
摘要：介绍了一种新的煤饼密度测量方法。该方法可实现煤饼密度实时、准确的测量，并为研究煤饼密度与捣固频率、焦炭质量、煤饼倒塌率之间的关系提供依据。
关键词：捣固装煤；煤饼密度；测量 中图分类号：TQ520.5
0 引言
捣固焦炉是将煤料捣固成煤饼形状，并通过装煤装置将煤饼送入炭化室内。由于采用捣固成型的方式，故捣固焦炉相对于顶装焦炉可加入更少的优质炼焦煤，从而降低用煤成本。目前我国炼焦煤的储量仅为2 758亿吨，占全国已查明煤炭资源储量的27%，去除高灰、高硫、难洗选、不能用于炼焦的部分，优质的焦煤和肥煤的资源稀缺，占已查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%。由于捣固焦炉可以加入更少的优质炼焦煤，加入了更多弱粘结煤，从而需要通过捣固机将煤饼捣固成型。而在煤饼捣固成型后，煤饼的密度是决定煤饼倒塌率及焦炭质量的重要因素。因此，可以通过对煤饼密度的测量指导配煤、保证设备正常运行和提高焦炭质量，同时对研究煤饼密度与炼焦过程的关系起到积极的作用。
1 现有煤饼密度测量方法
目前，国内对于捣固煤饼密度的测量均为人工取样，然后到相关地点进行称量。该方法具有以下缺点：①工人劳动强度大，耗费人力；②测量周期长；③在不影响设备正常运行的情况下，一般只能从煤饼顶部取样，但顶部存在浮煤，造成测量精度受人为因素影响，误差大；④偶而也可以从煤饼前部或侧部进行取样，但该操作过程中设备不能正常运行，且由于捣固后煤饼密度大，强度高，人工取样困难，容易造成煤饼倒塌，威胁操作人员安全。
2 一种新的煤饼密度测量方法
无论何种型式的捣固焦炉机械，其捣固煤箱的结构型式是相似的，均采用四周挡板封闭，底部为托煤板支撑，通过顶部加料捣固成型的方式。该捣固成型方式已经在实际中大量应用，但由于其结构的特殊性，只有顶部为敞开式便于给料，因此，直接取料只能从煤饼的顶部进行。若想准确计算出煤饼的密度，需要对煤饼不同高度进行取样测量。因此需采取更加合理的取料方式，使取料过程更加便捷，采集数据更加可靠。本文介绍一种新的测量方法，该方法是通过在煤箱侧壁两侧开取料孔，并通过取料装置对煤饼厚度方向进行整齐取料，然后将煤料放人称量装置进行称量，再将煤料倒入溜槽中通过余煤回收装置进行回收再利用。新的煤饼密度测量装置断面图如图1所示。
2.1 取料位置的选择
煤箱四周由前挡板、后挡板、左侧壁、右侧壁组成。前挡板和后挡板安装方向为煤饼运行方向，故不适合安装取料装置，因此，只有左、右两个侧壁位置最适合取料。左、右侧壁为封闭式结构，若想取料必须在适当位置开取料孔。
由于煤饼捣固成型过程的特殊性，为保证煤饼测量密度的准确性，分别对煤饼的不同高度位置进行取料测量，一般情况下可分为上、中、下3个位置，但也可根据具体情况适当增加取料点。考虑到物料的回收，取料点采用阶梯式布置。取料孔位置分布如图2所示，上、中、下3个取料孔排列为阶梯状，取料孔高度差应与间距配合设计，并应考虑煤料回收溜槽的设计，最下面的取料孔与煤饼底面高度差应结合捣固煤饼初次布料高度适当选取。
2.2 取料孔开闭的实现
煤箱侧壁为保证捣固煤饼成型的重要结构件，若直接在其上开孔取料，必将影响煤饼成型的稳定性。因此，在保证捣固煤饼稳定性的情况下，取料孔必须具备开启及锁闭功能，并且保证锁闭后与煤箱侧壁内壁平面的平面度。
取料孔开闭装置如图3所示。该装置安装在煤箱侧壁上，小门的一端采用合页安装方式，另一端在液压缸或气缸的作用下沿导向轨道翻转。在导向轨道的前端有一直线段，可实现小门与煤箱侧壁的锁闭。小门前端与侧壁设计成一定斜度配合，可在保证小门开闭自如的情况下尽量减小与侧壁间的缝隙，同时亦可保证小门与侧壁内壁在同一平面上。
2.3 取料方式的选择
由于煤饼为捣固成型，密度较大，人工取料较困难，且人工取料存在较多的不稳定性，故需要设计一种自动取料装置，取料方向为煤饼厚度方向。
由于捣固煤饼的厚度相对固定，故取料体积可以设定为固定值。取料装置可位于煤箱侧壁任一侧的任意高度，主要由轨道、移动台车架、取料套筒、吊挂轮、移动油缸和推杆油缸等组成，可实现对煤饼的自动取料，并可自动将煤料推出进行称量。
为保证取料过程中不对煤饼产生影响，需对取料套筒做一定的处理。将取料套筒的端部倒斜角，倒角后应尽量保证套筒与煤饼接触为线接触，以便更好地将煤块从煤饼上切割下来。取料套筒前端结构示意图如图4所示，当取料套筒与煤料接触时，除能将煤块顺利剥离出来以外，还将对煤块以外的煤料产生挤压力，从而保证煤饼不会因为煤块的剥离而破坏倒塌。
2.4 煤料的称量
在将煤料取出后，需要对其进行称量，而称量可在车上或车下进行。本文对车上自动称量的方式进行讨论。由于取料装置已经占据了侧壁的一侧，则称量装置只能布置在另一侧。为此，需在取料装置相反的另一侧侧壁上设置出料孔，出料孔的开闭方式与取料孔相同。煤料的称量主要由电子秤完成，并辅以翻转油缸、接料槽和气路吹扫等功能。煤料称量后，即可将数据存储到PLC经程序计算后，可得出相应煤料的密度。
当煤料称量完毕后，需将接料槽上的煤料尽快清扫，即通过翻转油缸推动电子秤翻转，将接料槽上的煤料倒出，并配合气路吹扫功能，将接料槽吹扫干净，以备下一次的称量。
2.5 煤料的回收
为了避免环境的污染，减少资源的浪费，煤料称量后应进行回收再利用。为了将称量煤料完全回收，在每个称量装置下安装有溜槽，煤料可经溜槽统一回收到捣固装煤车下的余煤回收装置内，不会造成污染和浪费。
3 结论
本文通过对现有煤饼密度测量方式的介绍，结合捣固装煤车的结构特点，提出了一种煤饼密度测量的方法。该测量方法，不但可实现对煤饼密度的准确测量，且测量周期短，在整个测量过程中，无人为操作环节，降低了劳动强度，且测量数据更可靠。
