焦炉交换设备组成及作用

    交换设备是改变焦炉加热系统气体流动方向的动力设备和传动机构，包括交换机和传动拉条。

    1．焦炉加热系统交换工艺

    焦炉无论用哪种煤气加热，交换都要经历三个基本过程：关煤气→废气与空气进行交换→开煤气，具体有如下表现。

    ①煤气必须先关，以防加热系统中有剩余煤气，易发生爆炸事故。

    ②煤气关闭后，有一短暂的间隔时间再进行空气和废气的交换，可使残余煤气完全烧尽。交换废气和空气时，废气砣和空气盖板均稍为打开，以免吸力过大而受冲击。

    ③空气和废气交换后，也应有短暂的间隔时间打开煤气，这样可以使燃烧室内有足够的空气，煤气进去后能立即燃烧，从而可避免残余煤气引起的爆鸣和进入煤气的损失。

    两次换向的时间间隔即换向周期，换向周期应根据加热制度、煤气种类、蓄热室换热能力而定。换向周期过长，格子砖吸热或放热效果差，使热效率降低，过短则增加交换操作次数，由于交换时有一段时间停止往炉内供煤气，这就会引起频繁的炉温波动，而且每换向一次不可避免地要损失一些煤气。一般中小型焦炉均按30min（用焦炉煤气加热）换向一次。

    当几座焦炉同用一个加热煤气总管时，为防止换向时煤气压力变化幅度太大，故不能同时换向，一般相差5 min。

    各种焦炉因结构、加热煤气设备、加热制度不同，它们的交换过程和交换系统也不完全相同，但基本原理是一致的。如图5-21所示为JN43-58型焦炉交换系统图。

    图5-21    JN43-58型焦炉交换系统图

   1-交换机；2-焦炉煤气拉条；3-高炉煤气拉条；4-废气拉条；

    Ⅰ，Ⅲ-煤气拉条传动轴；Ⅱ-废气拉条传动轴

    交换机按规定时间运转，传动机构分别带动高炉煤气拉条、焦炉煤气拉条及废气拉条往返移动规定行程，各拉条通过搬杆、链条带动交换旋塞、废气砣杆及空气盖板进行有规律的开关，以改变煤气、空气和废气的流动方向。

    2．交换过程及交换机

    交换机分机械传动和液压传动两类，机械传动又有卧式、立式和桃形三种。

   (1) JM-1型卧式交换机  中国制造的卧式交换机JM-1型的交换时间、行程及气流方向变化关系如图5-22所示。

    根据交换工艺的要求，交换机应行程准确、动作分明、有足够的拉力。JM-1型煤气交换机的传动系统如图5-23所示。

   JM-1型交换机的主要技术性能如下：

    交换过程时间    46. 6s    电动机转数    970r／min

    电动机功率    6kW    主轴转数    1.12 r/min

    图5-22    交换时间、行程及气流方向变化示意图

    图5-23    JM-1型交换机传动系统示意图

   1-大摆线轮；2-主轴及传动废气轴（在同一垂线上）；3-轴Ⅲ；4-轴Ⅰ；5，6，7-圆柱轮；8-焦炉煤气卡轮；

   9-高炉煤气链轮；10-电动机；11-联轴器；12-减速机；13-手柄；14-传动齿轮；15-废气链轮

    它是星形轮传动的卧式交换机，有一个主动轴及三个从动轴，带动一系列的槽轮和链传动，为周期性的自动交换，配置有时间继电器，为防备停电，设有手动交换装置。目前，新建焦炉已很少采用机械交换机。

   (2) JM-4型液压交换机。JN43-80型焦炉采用JM-4型液压交换机。液压交换机是利用油泵将油加压后，产生的压力输送到操作缸内推动活塞，由活塞带动链条达到煤气、空气和废气的换向任务。其传动装置与上述电动交换机一样，焦炉煤气和废气各用一个油缸带动，高炉煤气用两个油缸带动两根链条。该交换机的油路系统如图5-24所示。

    图5-24    JM-4型液压交换机油路图

   1-油箱；2-叶片泵；3-单向阀；4-滤油器；5-压力表阀门；6-压力表；7-电液换向阀；

   8,9-高炉煤气油缸；10-废气油缸；11-焦炉煤气油缸；12-手摇泵；13-调节节流阀；

   14-电动机；15-溢流安全阀

    电气控制系统按要求的交换程序和时间来动作。调节节流阀用于调节液压缸的活塞速度达到交换目的。其控制程序如下。

    电器控制电磁阀→电动机→叶片油泵→单向阀→电液换向阀→活塞→链条→实现交换。

    两台电动机驱动的两台油泵，其中一台操作，一台备用。停电时，可用手摇泵上油，用重物压电液换向阀，由人工完成交换工作，轻便省力。JM-4型液压交换机的技术性能如下：

    废气拉条拉力    68650N    交换操作时间    46. 6s

    焦炉煤气与高炉煤气系统的    29420N    交换周期    20min

    额定拉力    手动操作时间    10 min

    废气油缸的直径×行程    180 mm×700mm    液压系统设计工作压力    4.5～5.0MPa

    高炉煤气油缸直径×行程    12 5mm×715 mm    工作液体    30号机油

    焦炉煤气油缸直径×行程    125 mm×460mm

    液压交换机具有结构简单，制造方便，体积小，质量轻等优点。实际使用情况表明，启动和运行平稳，无冲击震动，调整容易，检修方便，行程准确。目前还存在容易漏油、部件加工精度要求高及有出现误动作的可能等缺点，有待于进一步改进。

   (3)桃形交换机。桃形交换机是由电动机通过减速机驱动被动轴上的左右两个桃形轮转动，分别拨动煤气拉条杠杆和废气拉条杠杆摆动而牵引拉条，使之往复运动而完成换向任务。

    由于左右两个桃形轮的形状各不相同，使煤气拉条和废气拉条按各自规律动作，桃形轮顺时针转或逆时针转均可，交换动作靠主令控制器进行控制，即由起始位置每转动180°就完成一次交换。当发生断电或其他故障时，可由手动装置进行交换。