專利名稱：熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于塊煤性能測試領域，特別是涉及一種熔融氣化爐用塊煤性能測試方法。
背景技術(shù)：
COREX是典型的二步法熔融還原煉鐵工藝，它由熔融氣化爐與豎爐兩部分組成，利用煤和氧氣在熔融氣化爐下部風口循環(huán)區(qū)燃燒供給冶金過程熱量，鐵礦球團、塊礦從還原豎爐頂部加入并在豎爐內(nèi)不斷下降的過程中被熔融氣化爐的還原氣體還原為海綿鐵，該工藝由奧鋼聯(lián)開發(fā)，同基于煉焦煤的傳統(tǒng)高爐工藝不同，它能直接使用非煉焦煤、天然塊礦和球團作原料生產(chǎn)鐵水。COREX工藝直接使用非粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的塊煤，塊煤在熔融氣化爐內(nèi)的過程中炭化形成半焦，其替代高爐生產(chǎn)中焦炭的骨架作用。塊煤在熔融氣化爐內(nèi)的行為，其通過螺旋給料器，經(jīng)過落差約有8-10米高的爐頂空間，加入氣化爐內(nèi)落到料床，塊煤入爐下降過程中爐頂空間高溫氣體和流化狀高溫粉塵對塊煤進行加熱，此階段時間短加熱對塊煤的影響小，主要是機械破壞。塊煤落到料床后受爐頂空間燃燒輻射加熱和下部上升煤氣加熱，在料床下降過程中被上升的煤氣繼續(xù)加熱， 逐步脫除揮發(fā)分并炭化變成半焦和焦炭，此過程中塊煤揮發(fā)分的脫除和受熱產(chǎn)生熱爆裂破壞。當溫度達到半焦與(X)2的開始反應溫度后，還與煤氣中CO2反應(主要是豎爐中未完全還原的海棉鐵，在氣化爐內(nèi)進一步還原過程中形成的CO2),受到溶損反應破壞，高溫熱力和渣鐵的侵蝕破壞，最后進入風口回旋區(qū)燃燒過程中的沖擊破壞。COREX熔融氣化爐實際相當于高爐的中下部，只是塊狀帶較高爐的塊狀帶高度變小。根據(jù)工藝要求，塊煤在熔融氣化爐應該具有四大作用發(fā)熱劑(燃燒提供熱量)、還原劑(揮發(fā)分產(chǎn)生還原氣和半焦直接還原)、 滲碳劑、充當透氣和透液的骨架，其中骨架的作用非常重要，天然的塊煤不均勻但很致密， 加熱過程中揮發(fā)分的脫除是復雜的分解聚合化學反應，不粘煤和弱粘煤的聚合能力普遍較差，同時不均勻膨脹與收縮會導致爆裂粉化，所以塊煤炭化變成半焦后并非仍然保持塊狀， 如果粉化嚴重必然會影響透氣透液的骨架作用，另外如果塊煤的本身機械強度不高，從爐頂落下后就會破碎粉化。國標GB1573-89煤的熱穩(wěn)定性測定方法該標準適用于褐煤、無煙煤、以及不粘結(jié)性煙煤的熱穩(wěn)定性測定。量取6 13mm粒度的煤樣約500cm3，稱量并裝入5個IOOcm3帶蓋坩堝中，在850土 15°C的馬弗爐加熱30min后取出冷卻，稱量，篩分，以粒度大于6mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的百分數(shù)作為熱穩(wěn)定性指標TS+6 ；以3 6mm和大于3mm的殘焦質(zhì)量占各級殘焦質(zhì)量之和的百分數(shù)作為熱穩(wěn)定性輔助指標TS3_6、TS_3。目前塊煤機械強度試驗方法取5kg粒度為20 31. 5mm塊煤樣品，在1/5米庫姆轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)后，篩分計算IOmm以上和2mm以下占入轉(zhuǎn)鼓量的百分率，分別表示MS+1。和 MS_2。塊煤機械強度的另外一種評價方法是落下試驗，取2kg大于15mm塊煤樣品，經(jīng)過5米 4次落下，篩分計算小于6mm百分比例。
目前塊煤熱穩(wěn)定性試驗方法主要評價塊煤成焦的特性和半焦強度，試驗方法是用塊煤樣品制取16 20mm試驗樣品，在馬弗爐內(nèi)試驗1000°C快速炭化1小時，冷卻后進行篩分分析，分別計算半焦中大于IOmm和小于2mm含量百分率，表示為TS+1(I和TS_2。再對半焦進行I轉(zhuǎn)鼓試驗(600轉(zhuǎn))，對轉(zhuǎn)鼓后半焦進行篩分分析，分別計算半焦中大于IOmm和小于2mm含量百分率，表示為TMS+1(1和TMS_2。以上提到的試驗方法對于COREX工藝選煤存在弊端，事實表明目前利用的塊煤熱穩(wěn)定性試驗方法其區(qū)分性并不好，幾種不同品種和產(chǎn)地的塊煤試樣結(jié)果基本一樣，而不同的塊煤其在熔融氣化爐中的表現(xiàn)肯定是不同的，這是由試驗方法的不合理性造成的。馬弗爐蓄熱量小，試驗中加入煤塊后會對爐內(nèi)溫度造成影響，而在試驗中升溫速度和煤樣的粒度又對結(jié)果起到關鍵作用，另外目前試驗用的塊煤粒度為16 20mm，與入爐實際粒度5 50mm相差太大，粒度越大越容易爆裂，所以現(xiàn)有的試驗方法無法正確評價該塊煤在熔融氣化爐內(nèi)的實際應用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，該試驗方法中所選用的試驗焦爐、樣品和過程能更好的模擬熔融氣化爐內(nèi)塊煤的狀態(tài)，在運行 COREX工藝時評價和選擇煤種更科學合理。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，包括塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試驗三個部分；
一、開始先制作樣品，將待試驗的塊煤樣品進行篩分，分別用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm篩子進行分級，記錄所得煤樣中各級的重量，選取6mm粒級以上的煤樣，計算各粒級的比例，然后將大于6mm以上的煤樣按照上述粒級的比例配成5 20kg的樣品；
二、然后用樣品分別進行塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試
驗；
塊煤機械強度試驗取一份配好的樣品放入1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓進行轉(zhuǎn)鼓測試后進行篩分，分別記錄各級重量，計算轉(zhuǎn)鼓測試后塊煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率記為MS+1(I 禾口 MS_3 ；
塊煤成焦特性試驗選用大型煉焦試驗焦爐，將該試驗焦爐升溫到KKKTC 1100°C并保持恒溫，取一份配好的樣品放入鐵箱內(nèi)，樣品中心位埋放熱電偶，用鐵箱裝爐煉焦，焦餅中心溫度達到900°c 1000°c后出焦，放入干熄焦箱內(nèi)熄焦；冷卻后進行篩分分析，分別計算所得半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示為TI+1(1和TL3 ；
塊煤半焦強度試驗將塊煤成焦特性試驗后得到的半焦進行1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗，對轉(zhuǎn)鼓后半焦進行篩分分析，分別計算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示為MI+1(I 和 MI_3。所述的1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗時轉(zhuǎn)4分鐘100轉(zhuǎn)。所述的大型煉焦試驗焦爐為裝載煤量大于200kg以上，炭化室寬度大于350mm，有效容積大于0. 3m3以上的試驗焦爐。將該試驗焦爐升溫到1050°C并保持恒溫。所述的鐵箱寬度要小于炭化室寬度。
所述的焦餅中心溫度達到950°C后出焦。本發(fā)明熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法中所選用的試驗焦爐、樣品和過程能更好的模擬熔融氣化爐內(nèi)塊煤的狀態(tài)，可以解決目前采用的熱穩(wěn)定性試驗其區(qū)分性差的問題， 能夠準確有效的選出適合COREX工藝中熔融氣化爐使用的塊煤品種，擴大COREX用塊煤的選擇范圍，降低COREX工藝煉鐵成本。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實施例一種熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，包括塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試驗三個部分；
一、開始先制作樣品，將待試驗的塊煤樣品進行篩分，分別用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm篩子進行分級，記錄所得煤樣中各級的重量，選取6mm粒級以上的煤樣，計算各粒級的比例，然后將大于6mm以上的煤樣按照上述粒級的比例配成5 20kg的樣品；
二、然后用樣品分別進行塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試
驗；
塊煤機械強度試驗取一份配好的樣品放入1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓進行轉(zhuǎn)鼓測試4分鐘100 轉(zhuǎn)后進行篩分，分別記錄各級重量，計算轉(zhuǎn)鼓測試后塊煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率記為MS+1(1和MS_3 ；
塊煤成焦特性試驗選用大型煉焦試驗焦爐，將該試驗焦爐升溫到1000°C 1100°C 并保持恒溫，作為優(yōu)選在本實施例中該試驗焦爐升溫到1050°C后保持恒溫，取一份配好的樣品放入鐵箱內(nèi)，樣品中心位埋放熱電偶，用鐵箱裝爐煉焦，焦餅中心溫度達到900°C 1000°C后出焦，作為優(yōu)選本實施例中所述的焦餅中心溫度達到950°C后出焦，然后放入干熄焦箱內(nèi)熄焦；冷卻后進行篩分分析，分別所得計算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率， 表示為TI+1Q和TL3 ；
塊煤半焦強度試驗將塊煤成焦特性試驗后得到的半焦進行1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗4分鐘100轉(zhuǎn)后對進行篩分分析，分別計算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示為 MI+10 禾口 ML30在本實施例中所述的大型煉焦試驗焦爐為裝載煤量大于200kg以上，炭化室寬度大于350mm，有效容積大于0. 3m3以上的試驗焦爐，這樣才能保證加入樣品后對爐內(nèi)溫度無影響，樣品量根據(jù)試驗焦爐的熱功率確定；另外需要特別說明的是所述的鐵箱寬度要小于炭化室寬度，以保證樣品在熱解過程中主要受輻射傳熱，與熔融氣化爐中塊煤受熱方式相似。以下為具體的對興隆莊與大同兩種塊煤分別進行試驗的結(jié)果。興隆莊塊煤編號為 RXL，大同塊煤編號為RDT。試驗焦爐采用300kg電加熱試驗焦爐，樣品選用10kg，試驗焦爐升溫到1050°C并保持恒溫，煉焦時間為2小時，干熄焦。利用現(xiàn)有實驗方法得到的實驗結(jié)果見表4，由表4見兩種煤的各種實驗結(jié)果很相近并且都在可允許的實驗誤差以內(nèi)，所以無法判斷優(yōu)劣，而采用本發(fā)明提出的試驗方法就可以很明顯的發(fā)現(xiàn)RXL要優(yōu)于RDT，而實際生產(chǎn)中得到的結(jié)論與本發(fā)明的試驗結(jié)果也是相符的。試驗條件見表1。
權(quán)利要求
1.一種熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，包括塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試驗三個部分；一、開始先制作樣品，將待試驗的塊煤樣品進行篩分，分別用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm篩子進行分級，記錄所得煤樣中各級的重量，選取6mm粒級以上的煤樣，計算各粒級的比例，然后將大于6mm以上的煤樣按照上述粒級的比例配成5 20kg的樣品；二、然后用樣品分別進行塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試驗；塊煤機械強度試驗取一份配好的樣品放入1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓進行轉(zhuǎn)鼓測試后進行篩分，分別記錄各級重量，計算轉(zhuǎn)鼓測試后塊煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率記為MS+1(I 禾口 MS_3 ；塊煤成焦特性試驗選用大型煉焦試驗焦爐，將該試驗焦爐升溫到KKKTC 1100°C并保持恒溫，取一份配好的樣品放入鐵箱內(nèi)，樣品中心位埋放熱電偶，用鐵箱裝爐煉焦，焦餅中心溫度達到900°c 1000°c后出焦，放入干熄焦箱內(nèi)熄焦；冷卻后進行篩分分析，分別計算所得半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示為TS+1(1和TS_3 ；塊煤半焦強度試驗將塊煤成焦特性試驗后得到的半焦進行1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗，對轉(zhuǎn)鼓后半焦進行篩分分析，分別計算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示為MI+1(I 和 MI_3。
2.如權(quán)利要求1所述的熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，其特征是所述的1/4米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗時轉(zhuǎn)4分鐘100轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，其特征是所述的大型煉焦試驗焦爐為裝載煤量大于200kg以上，炭化室寬度大于350mm，有效容積大于0. 3m3以上的試驗焦爐。
4.如權(quán)利要求3所述的熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，其特征是將該試驗焦爐升溫到1050°C并保持恒溫。
5.如權(quán)利要求3所述的熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，其特征是所述的鐵箱寬度要小于炭化室寬度。
6.如權(quán)利要求3所述的熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，其特征是所述的焦餅中心溫度達到950°C后出焦。
全文摘要
本發(fā)明屬于塊煤性能測試領域，特別是涉及一種熔融氣化爐用塊煤性能測試方法。一種熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法，包括塊煤機械強度試驗、塊煤成焦特性試驗和塊煤半焦強度試驗三個部分，樣品選用選取6mm粒級以上的煤樣，配成5～20kg的樣品，設備選用大型煉焦試驗焦爐。本發(fā)明熔融氣化爐用塊煤熱解試驗方法中所選用的試驗焦爐、樣品和過程能更好的模擬熔融氣化爐內(nèi)塊煤的狀態(tài)，可以解決目前采用的熱穩(wěn)定性試驗其區(qū)分性差的問題，能夠準確有效的選出適合COREX工藝中熔融氣化爐使用的塊煤品種，擴大COREX用塊煤的選擇范圍，降低COREX工藝煉鐵成本。
文檔編號G01N25/02GK102455308SQ201010522449
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者孫維周, 彭新, 胡德生 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司