阅读说明：本技术 一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法和装置 (Method and device for testing longitudinal change performance of coal for production in pyrolysis process ) 是由 王玉明 毛晓明 胡德生 钱晖 徐万仁 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法和装置,该方法包括：1、将灰分为7-12％,挥发份为27-30％的煤样按测试焦炉容积70-90％的装入焦炉内,装料时自然堆积密度为820-830kg/m<Sup>3</Sup>；煤样小于3mm粒度的占比83-88％；2、将装入煤铺平；3、在炉顶装煤口安放隔热塞,隔热塞上开有竖直导向孔,导向孔内设有导向推杆,导向推杆下部连接一置放在焦炉内煤样上部铺平面上并与该铺平面面接触的触板；导向推杆上部连接一可将导向推杆竖直位移或位移幅度转换为电信号并输出到可读取媒介的感应记录装置；4、装炉煤加热至焦饼中心温度达到1000-1050℃,分析感应记录装置记录数据。(The invention discloses a method and a device for testing longitudinal change performance of a coal pyrolysis process for production, wherein the method comprises the following steps: 1. coal sample with 7-12% of ash content and 27-30% of volatile component is loaded into coke oven according to 70-90% of test coke oven volume, and the natural bulk density is 820- 3 (ii) a The coal sample is less than 83-88% of the granularity of 3 mm; 2. paving the charged coal; 3. a heat insulation plug is arranged at a coal charging port at the top of the furnace, a vertical guide hole is formed in the heat insulation plug, a guide push rod is arranged in the guide hole, and the lower part of the guide push rod is connected with a touch plate which is placed on the upper paving plane of a coal sample in the coke oven and is in contact with the paving plane; the upper part of the guide push rod is connected with a sensing recording device which can convert the vertical displacement or the displacement amplitude of the guide push rod into an electric signal and output the electric signal to a readable medium; 4. and heating the charged coal until the central temperature of the coke cake reaches 1000-.)

一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法和装置

技术领域

本发明属于炼焦生产用煤及炼焦煤质量测试技术领域，具体涉及一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法和装置。

背景技术

我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用，煤工作者开展了很多方面的工作。其中最广的利用途径为利用煤进行高温干馏生产焦炭用于高炉炼铁生产，例如公开号为CN1171807A和CN1465656A的中国专利文献所公开的相关内容。另外，由于我国石油资源的缺乏，对国外依赖超过40％以上，为了缓解石油缺乏，许多科研工作者开展了利用煤进行液化生产出工业石油的研究，但这种工艺消耗的成本相当巨大。另外也有利用煤进行气化得到合成气用来制备甲醇或者用来作为还原气的技术，例如公开号为CN1721511A和CN86105896的中国专利文献所公开的相关内容。当前也有一些专利是利用煤造气竖炉生产直接还原铁，例如公开号为CN1109911和CN1109510的中国专利文献所披露的相关技术内容。

我国每年生产铁水超过8亿吨，这对炼铁生产焦炭原料有着极大需求，焦炭生产仍然是我国利用煤资源的一个非常重要的途径。煤在焦炉炭化室中受热产生大量的胶质体，并且发生了热分解和聚合反应，最终才形成了可用于高炉生产的焦炭。焦炭在炭化室中随着时间和温度的变化发生了怎样的形态变化，发生了哪些化学或物理反应，变化阶段如何，对于炭化室这个高温黑匣子来说，现有技术中一直未曾涉及。进而丧失了对于炼焦过程温度制度的控制，煤热解成焦过程中焦炭质量的控制以及胶质体形成量的控制以及配煤结构的调整的指导作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过模拟炭化室内变化过程来测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法，进而指导后续生产行为。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法，包括如下步骤：

1)、将灰分A_d含量为7-12％，挥发份V_d含量为27-30％的试验煤样按测试焦炉容积70-90％的装入量放入顶装试验焦炉内，装料时不经处理自然堆积密度为820-830kg/m³；试验煤样小于3mm粒度的煤样占比为83-88％；

2)、将装入煤铺平；

3)、在焦炉炉顶装煤口安放隔热塞，所述隔热塞上开设有竖直的导向孔，所述导向孔内设有一导向推杆，所述导向推杆的下部连接一置放在焦炉内煤样上部铺平面上并与该铺平面面接触的触板；所述导向推杆的上部连接一可将导向推杆竖直位移或位移幅度转换为电信号并输出到可读取媒介的感应记录装置；

4)、装炉煤按2-4℃/min加热速度加热至焦饼中心温度达到1000-1050℃，测试煤热解纵向变化过程，分析所述感应记录装置记录的数据。

作为本发明的优选实施例，步骤1)中试验煤样采用从焦炉装煤口自然落料方式装入所述测试焦炉，所述顶装试验焦炉为100kg顶装试验焦炉。

作为本技术方案的进一步改进，与铺平面相接触的触板表面的表面粗糙度为2.6-2.8。

作为本发明的另一优选实施例，所述触板与所述铺平面的接触面不小于200x200mm。

也作为本技术方案的进一步改进，所述触板为一框架结构的底板。

还作为本技术方案的进一步改进，步骤2)中采用平煤杆从焦炉上部装煤口将所述装入煤铺平。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的装置。

为了技术上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种测试生产用煤热解过程纵向变化性能的装置，包括一可沿竖直位上下移位的导向测杆，所述导向测杆的下部连接一力传导部件，所述力传导部件至少具有一底部触板，以保持所述底部触板与焦炉内煤样面接触时，所述煤样受热膨胀时所形成的膨胀力通过对所述底部触板的托举以传递到所述导向测杆，并形成所述导向测杆沿竖直位的位移变化；所述导向测杆与一水平气压计的一端活动连接，所述水平气压计的另一端连接一直线位移传感器，所述水平气压计的中段设有一支点；所述直线位移传感器连接一可接收并处理其所感应到的传感信号的处理系统。

作为本装置的进一步改进，所述导向测杆的延长线偏离所述底部触板的中心线。

作为本装置的优选实施例，所述力传导部件为一框架体，所述底部触板设于所述框架体的底部，所述底部触板的尺寸不小于200x200mm，所述底部触板的表面粗糙度为2.6-2.9，所述导向测杆的延长线通过所述底部触板几何位置的1/4处。

作为本装置的另一优选实施例，所述直线位移传感器为LVDT，所述处理系统包括一信号调节器和一自动记录仪。

本发明提供的测试生产用煤热解过程纵向变化性能的方法和装置具有以下效果：

1、模拟了生产用煤在炭化室内热膨胀收缩行为带来的纵向变化过程，能够有效的反应配合煤在炼焦炭化室内的真正行为，生产用煤进行质量监控，为生产推焦过程电流提供指导。

2、通过测试生产用煤的纵向变化性能，可以为炼焦生产用煤的相互配合提供指导，更有效的配煤。

3、通过测试生产用煤的纵向变化性能，能够正确认识配合煤的质量性能，可以有效的避免或者减少难推焦过程的发生，减少对炭化室炉墙的损坏。

4、通过测试生产用煤的纵向变化性能，可以降低生产配煤成本，提高生产焦炭质量，保证炼焦生产过程的有效顺行，降低高炉燃料消耗从而降低高炉生产成本。

即，本发明针对煤热解炭化室作为一个高温黑匣子，煤在其中发生反应过程的不可见性，煤的热解过程性能直接影响生成胶质体的融并及相互作用，生成焦炭质量结构，生产过程推焦，以及目前钢铁产能严重过剩，处于微利时代急切要求降低配煤生产成本提高生产效益，使焦炭质量有利于高炉生产运行降低燃料比的要求，提出了上述测量炼焦煤纵向变化性能的方法，其有利于对炼焦配合煤的质量监控，从而达到可以指导配煤结构调整，减少或消除难推焦事故的发生，利于炼焦生产过程和高炉生产过程运行，降低高炉用焦和燃料比。

附图说明

图1是本发明测试生产用煤热解过程纵向变化性能方法中用到的检测装置的结构示意图；

图中：1——装入煤 2——测定装置 21——底板 3——炉顶 4——隔热塞41——导向孔 5——支撑部件 51——连接套筒 52、53、54——支撑板 6——不锈钢测杆7——水平气压计 71——支点 8——LVDT 9——信号调节器 10——自动记录仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。

本发明针对大量煤在炭化室中热解结焦，炭化室作为一个高温黑匣子，煤在其中发生反应过程的不可见性，以及目前钢铁生产处于初冬新常态的情况下所要求降低生产成本，利于焦炉生产运行的要求，通过测量炼焦用煤在热解过程中的纵向变化性能的装置和方法，从而能够有效的测量炼焦用配合煤在一定温度条件下的纵向变化性能，进而衡量炼焦用配合煤生产焦炭质量的优劣，以及对炼焦生产过程中的焦炉装置的运行，推焦过程的影响，以及生产过程中煤的膨胀对炉墙的影响等等。通过测试装置测试煤的纵向变化性能，从而可以达到对配煤结构的调整，指导配煤炼焦，降低生产成本的效果。

该测试生产用煤纵向变化性能的方法。其特点在于，将灰分A_d含量为7-12％，挥发份V_d含量为27-30％的70-100kg的83-88％(质量比)粒度小于3mm的试验煤样放入100kg顶装试验焦炉内，采用从焦炉装煤口自然落料方式，装料时不经处理自然堆积密度约820-830kg/m³。

装完煤样后从焦炉上部装煤口利用平煤杆将装入煤1铺平，后在焦炉炉顶3顶部装煤口部位安装生产用煤纵向变化检测装置。

如图1所示，检测装置主要由测定装置2、隔热塞4、支撑部件5、不锈钢测杆6、水平气压计7、LVDT8、信号调节器9和自动记录仪10组成。

测定装置2由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接而成，材质均为不锈钢(1Cr18Ni9Ti)，与装炉煤(即图中的装入煤1)水平接触的钢板(即图中的底板21)的尺寸为200×200×3mm，与煤接触钢板表面的粗糙度Ra在2.6-2.8之间，测定装置2的上面的水平钢板的尺寸为180×180×2mm，沿底板几何的1/4中心处(图中为沿底板中心偏向左侧一半的位置)的延长线的位置，在测定装置2上部钢板处焊接有一根不锈钢测杆6，不锈钢测杆6与连接的钢板形成的夹角为90度，从而保证不锈钢测杆6处于竖直方向。

为了保证煤与外界隔绝，在装煤口处安装有截面为梯形的隔热塞4，隔热塞材质为耐高温耐火材料，隔热塞4上设置了竖直的导向孔41，其实际上是为了对不锈钢测杆6的限位，保持其仅可在竖直方向的移位。

在隔热塞4的上方为支撑部件5支撑不锈钢测杆和水平气压计7，支撑部件5和不锈钢测杆6相接处还设置了连接套筒51，连接套筒51内插放有不锈钢测杆6，并与其随动，以保持在该装置初始安装位时，支撑部件5中间的支撑板53正好可以搭放在两侧的支撑板52和53上。

水平气压计7的中段设置了支点71，水平气压计7的左端与不锈钢测杆6活动连接，水平气压计7的右端连接LVDT8，LVDT8和自动记录仪10相连，自动记录仪10上设有信号调节器9。

当装炉煤在以2-4℃/min加热速度受热时，煤将会发生热解，挥发份的挥发，胶质体的形成，煤的膨胀收缩过程，焦饼中心温度达到1000-1050℃时停止加热。在此过程中煤的受热纵向变化通过底板21的传导，进一步通过不锈钢测杆6和水平压力计7传递到LVDT8，经过LVDT8将成比例的位移幅度转化成电信号，不断输出的电信号由信号调节器9和带记录纸的自动记录仪10记录下来。

以下将通过具体的实施例来进一步进行说明。

实施例1

将A_d含量为7％，V_d含量为30％的100kg的83％粒度小于3mm的试验煤样放入100kg顶装试验焦炉内，采用从焦炉装煤口自然落料方式，装炉煤自然堆积密度约820kg/m³。装完煤样后从焦炉上部装煤口利用平煤杆将装入煤铺平，后在焦炉顶部装煤口部位安装生产用煤纵向变化检测装置。与煤接触钢板表面的粗糙度Ra为2.6。将装炉煤以2℃/min加热速度进行加热升温待焦饼中心温度达到1000℃时停止加热。记录测量结果，经测试纵向最大收缩率值为54％。

实施例2

将A_d含量为9％，V_d含量为28％的90kg的85％粒度小于3mm的试验煤样放入100kg顶装试验焦炉内，采用从焦炉装煤口自然落料方式，装炉煤自然堆积密度约825kg/m³。装完煤样后从焦炉上部装煤口利用平煤杆将装入煤铺平，后在焦炉顶部装煤口部位安装生产用煤纵向变化检测装置。与煤接触钢板表面的粗糙度Ra为2.7。将装炉煤以3℃/min加热速度进行加热升温待焦饼中心温度达到1020℃时停止加热。记录测量结果，经测试纵向最大收缩率值为38％。

实施例3

将A_d含量为10％，V_d含量为28％的80kg的86％粒度小于3mm的试验煤样放入100kg顶装试验焦炉内，采用从焦炉装煤口自然落料方式，装炉煤自然堆积密度约830kg/m³。装完煤样后从焦炉上部装煤口利用平煤杆将装入煤铺平，后在焦炉顶部装煤口部位安装生产用煤纵向变化检测装置。与煤接触钢板表面的粗糙度Ra为2.8。将装炉煤以4℃/min加热速度进行加热升温待焦饼中心温度达到1050℃时停止加热。记录测量结果，经测试纵向最大收缩率值为41％。

实施例4

将A_d含量为12％，V_d含量为27％的70kg的88％粒度小于3mm的试验煤样放入100kg顶装试验焦炉内，采用从焦炉装煤口自然落料方式，装炉煤自然堆积密度约830kg/m³。装完煤样后从焦炉上部装煤口利用平煤杆将装入煤铺平，后在焦炉顶部装煤口部位安装生产用煤纵向变化检测装置。与煤接触钢板表面的粗糙度Ra为2.8。将装炉煤以4℃/min加热速度进行加热升温待焦饼中心温度达到1050℃时停止加热。记录测量结果，经测试纵向最大收缩率值为35％。