本發(fā)明涉及煉焦煤質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤膨脹收縮性能測(cè)定方法及裝置。

背景技術(shù)：

我國擁有豐富的煤資源，在能源的利用過程中，對(duì)煤的依賴性比重較大。對(duì)煤的加工利用煤工作者開展了很多方面的工作。其中最廣的利用途徑為利用煤進(jìn)行高溫干餾生產(chǎn)焦炭（CN1171807A, CN1465656A）用于高爐煉鐵生產(chǎn)。另外由于我國石油資源的缺乏，對(duì)國外依賴超過40%以上，為了緩解石油缺乏，許多科研工作者開展了利用煤進(jìn)行液化生產(chǎn)出工業(yè)石油的研究，但這種工藝消耗的成本相當(dāng)巨大。另外也有利用煤進(jìn)行氣化得到合成氣（CN1721511A，CN86105896）用來制備甲醇或者用來作為還原氣。當(dāng)前也有一些專利（CN1109911，CN1109510）是利用煤造氣豎爐生產(chǎn)直接還原鐵。

我國每年生產(chǎn)鐵水超過8億噸，這對(duì)煉鐵生產(chǎn)焦炭原料有著極大需求，焦炭生產(chǎn)仍然是我國利用煤資源的一個(gè)非常重要的途徑。煤在焦?fàn)t炭化室中受熱產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，并且發(fā)生了熱分解和聚合反應(yīng)，最終才形成了可用于高爐生產(chǎn)的焦炭。焦炭在炭化室中隨著時(shí)間和溫度的變化發(fā)生了怎樣的形態(tài)變化，發(fā)生了哪些化學(xué)或物理反應(yīng)，變化階段如何，由于炭化室中是一個(gè)高溫黑匣子，一直不得而知。利用一種測(cè)試煤熱解成焦過程膨脹收縮性能的裝置來測(cè)量煤在成焦過程中所發(fā)生的變化，對(duì)于煉焦過程溫度制度的控制，煤熱解成焦過程中焦炭質(zhì)量的控制以及膠質(zhì)體形成量的控制以及配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整都具有一定的指導(dǎo)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定方法及裝置，通過模擬生產(chǎn)用煤在炭化室內(nèi)熱解的膨脹收縮過程行為，反應(yīng)配合煤在煉焦炭化室內(nèi)的真正變化情況，以測(cè)試生產(chǎn)用煤的膨脹收縮性能，可以為煉焦生產(chǎn)用煤的相互配合提供指導(dǎo)，從而可以降低生產(chǎn)配煤成本，提高生產(chǎn)焦炭質(zhì)量，降低高爐燃料消耗。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定方法,包括以下步驟:設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度，要求標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度大于待測(cè)定煤樣的基氏流動(dòng)度中的基氏固化溫度；

S1:選取待測(cè)定煤樣,要求煤樣粒度為80～85%在3mm以下；

S2：將待測(cè)定煤樣制備為標(biāo)準(zhǔn)尺寸的待測(cè)定煤塊；

S3：對(duì)待測(cè)定煤塊進(jìn)行加熱，加熱過程中加熱速率控制為1～3℃/min，加熱到標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度，記錄加熱過程中待測(cè)定煤塊的起始尺寸、最大尺寸和最小尺寸；

S4：計(jì)算得到待測(cè)定煤塊最大膨脹率和最大收縮率，所述最大膨脹率=(最大尺寸-起始尺寸)/起始尺寸，所述最大收縮率=(起始尺寸-最小尺寸)/起始尺寸。

所述步驟S2中還包括將待測(cè)定煤塊夯實(shí)的步驟。

設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)堆積密度，所述步驟S2中制備標(biāo)準(zhǔn)尺寸的待測(cè)定煤塊的方法為，選擇一圓柱形內(nèi)腔的容器，在容器內(nèi)圈設(shè)置一層由易燃材料制成的支撐圈，將待測(cè)定煤樣放入容器內(nèi)，通過自然堆積或夯實(shí)后將待測(cè)定煤塊制備成為待測(cè)定煤塊，此時(shí)待測(cè)定煤塊的密度為標(biāo)準(zhǔn)堆積密度，最后將支撐圈和待測(cè)定煤塊一起取出容器。

所述步驟S3中，待測(cè)定煤塊的起始尺寸、最大尺寸和最小尺寸為待測(cè)定煤塊的起始外徑、最大外徑和最小外徑。

一種生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定裝置，包括加熱爐、樣煤托板、定位推板、推動(dòng)桿和溫度控制器，所述樣煤托板設(shè)置在加熱爐內(nèi)，所述定位推板共有一對(duì)，一對(duì)定位推板對(duì)稱設(shè)置在樣煤托板上方，所述推動(dòng)桿一端與定位推板相連，推動(dòng)桿的另一端穿出加熱爐的爐壁；推動(dòng)桿與加熱爐的爐壁之間構(gòu)成移動(dòng)副，推動(dòng)桿上設(shè)置有標(biāo)尺；所述加熱爐內(nèi)還設(shè)置有與溫度控制器相連的溫度傳感器，所述溫度控制器控制連接加熱爐的加熱元件，加熱爐的頂部設(shè)置有排氣管路。

所述溫度傳感器共有若干個(gè)，若干個(gè)溫度傳感器分別布置在加熱爐內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，并插入到樣煤中。

所述的溫度傳感器為熱電偶。

本發(fā)明針對(duì)大量煤在炭化室中熱解結(jié)焦，利用對(duì)煉焦用煤在熱解過程中的膨脹收縮性能快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，來衡量煉焦用配合煤生產(chǎn)焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣，以及對(duì)煉焦生產(chǎn)過程中的焦?fàn)t裝置的運(yùn)行，推焦過程的影響，生產(chǎn)過程中煤的膨脹對(duì)爐墻的影響等等，為配煤工作提供了一個(gè)新的質(zhì)量參考指標(biāo)，從而可以達(dá)到對(duì)配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整，指導(dǎo)配煤煉焦，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定方法及裝置模擬了生產(chǎn)用煤在炭化室內(nèi)熱解的膨脹收縮過程行為，能夠有效的反應(yīng)配合煤在煉焦炭化室內(nèi)的真正變化情況，通過測(cè)試生產(chǎn)用煤的膨脹收縮性能，可以為煉焦生產(chǎn)用煤的相互配合提供指導(dǎo)，并能夠正確認(rèn)識(shí)配合煤的質(zhì)量性能，可以有效的避免或者減少難推焦過程的發(fā)生，減少對(duì)炭化室爐墻的損壞，從而可以降低生產(chǎn)配煤成本，提高生產(chǎn)焦炭質(zhì)量，保證煉焦生產(chǎn)過程的有效順行，降低高爐燃料消耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1加熱爐、2樣煤托板、3定位推板、4推動(dòng)桿、5溫度控制器、6溫度傳感器、7排氣管路、8待測(cè)定煤塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)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(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例

一種生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定方法,包括以下步驟:設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度，要求標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度大于待測(cè)定煤樣的基氏流動(dòng)度中的基氏固化溫度；

S1:選取待測(cè)定煤樣,要求煤樣粒度為80～85%在3mm以下；

S2：將待測(cè)定煤樣制備為標(biāo)準(zhǔn)尺寸的待測(cè)定煤塊；在本實(shí)施例中，為了降低測(cè)量誤差，提高被測(cè)定參數(shù)的可靠性，所述的標(biāo)準(zhǔn)尺寸以圓柱形為基準(zhǔn)，要求待測(cè)定煤塊的為外徑100 mm，高300 mm的圓柱形；

另外對(duì)于待測(cè)定煤塊的密度要求為在不夯實(shí)自然堆積的情況下要求待測(cè)定煤塊的標(biāo)準(zhǔn)堆積密度為820 kg/m³，在夯實(shí)的情況下要求待測(cè)定煤塊的標(biāo)準(zhǔn)堆積密度為1080 kg/m³；

制備標(biāo)準(zhǔn)尺寸的待測(cè)定煤塊的方法為，選擇一圓柱形內(nèi)腔的容器，在容器內(nèi)圈設(shè)置一層由易燃材料制成的支撐圈，在本實(shí)施例中，所述容器為內(nèi)徑100 mm，高300 mm 的不銹鋼管，支撐圈的材料為硬紙板；將待測(cè)定煤樣放入容器內(nèi)，通過自然堆積或夯實(shí)后將待測(cè)定煤塊制備成為待測(cè)定煤塊，此時(shí)待測(cè)定煤塊的密度為標(biāo)準(zhǔn)堆積密度，最后將支撐圈和待測(cè)定煤塊一起取出容器放入到步驟S3中進(jìn)行加熱。

S3：采用加熱爐對(duì)待測(cè)定煤塊進(jìn)行加熱，加熱過程中加熱速率控制為1～3℃/min，加熱到標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度，記錄加熱過程中待測(cè)定煤塊的起始尺寸、最大尺寸和最小尺寸；

S4：計(jì)算得到待測(cè)定煤塊最大膨脹率和最大收縮率，所述最大膨脹率=(最大尺寸-起始尺寸)/起始尺寸，所述最大收縮率=(起始尺寸-最小尺寸)/起始尺寸。

所述步驟S3中，待測(cè)定煤塊的起始尺寸、最大尺寸和最小尺寸為待測(cè)定煤塊的起始外徑、最大外徑和最小外徑。

如圖1所示，一種生產(chǎn)用煤膨脹收縮性能測(cè)定裝置，包括加熱爐1、樣煤托板2、定位推板3、推動(dòng)桿4和溫度控制器5，所述樣煤托板2設(shè)置在加熱爐1內(nèi)，所述定位推板3共有一對(duì)，一對(duì)定位推板3對(duì)稱設(shè)置在樣煤托板2上方，所述推動(dòng)桿4一端與定位推板3相連，推動(dòng)桿4的另一端穿出加熱爐1的爐壁；推動(dòng)桿4與加熱爐1的爐壁之間構(gòu)成移動(dòng)副，推動(dòng)桿4上設(shè)置有標(biāo)尺；所述加熱爐1內(nèi)還設(shè)置有與溫度控制器5相連的溫度傳感器6，所述溫度控制器5控制連接加熱爐1的加熱元件，加熱爐1的頂部設(shè)置有排氣管路7。

在本發(fā)明中，為了能夠確保待測(cè)定煤塊8各個(gè)區(qū)域的溫度，所述溫度傳感器6共有若干個(gè)，若干個(gè)溫度傳感器6分別布置在加熱爐1內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，并插入到待測(cè)定煤塊8中；在本實(shí)施例中，所述的溫度傳感器6為熱電偶。

實(shí)施例1

將Ad含量為6%，Vd含量為25%的2000g的80%粒度小于3mm的待測(cè)定煤樣放入內(nèi)徑100 mm，高300 mm 的不銹鋼管1Cr18Ni9Ti內(nèi)，在不銹鋼管內(nèi)表面貼有一個(gè)圓柱形的硬紙板，將待測(cè)定煤樣自然堆積到密度820 kg/m3成為待測(cè)定煤塊；處理后待測(cè)定煤塊連同硬紙板從不銹鋼管內(nèi)取出，放入立式加熱爐內(nèi)，爐內(nèi)直徑為200mm，程序控制升溫加熱，加熱速率為1℃/min。在加熱過程中，當(dāng)煤料在爐膛內(nèi)達(dá)到一定溫度后，煤樣開始發(fā)生膨脹和收縮過程，在此過程中通過移動(dòng)標(biāo)尺測(cè)得煤柱與爐壁間縫隙的大小得到待測(cè)定煤塊的外徑值，計(jì)算得到該待測(cè)定煤塊最大膨脹率為52%，最大收縮率為35%。

實(shí)施例2

將Ad含量為8%，Vd含量為27%的2000g的80%粒度小于3mm的待測(cè)定煤樣放入內(nèi)徑100 mm，高300 mm 的不銹鋼管1Cr18Ni9Ti內(nèi)，在不銹鋼管內(nèi)表面貼有一個(gè)圓柱形的硬紙板，將待測(cè)定煤樣通過夯實(shí)到密度1080 kg/m3成為待測(cè)定煤塊；處理后待測(cè)定煤塊連同硬紙板從不銹鋼管內(nèi)取出，放入立式加熱爐內(nèi)，爐內(nèi)直徑為200mm，程序控制升溫加熱，加熱速率為2℃/min。在加熱過程中，當(dāng)煤料在爐膛內(nèi)達(dá)到一定溫度后，煤樣開始發(fā)生膨脹和收縮過程，在此過程中通過移動(dòng)標(biāo)尺測(cè)得煤柱與爐壁間縫隙的大小得到待測(cè)定煤塊的外徑值，計(jì)算得到該待測(cè)定煤塊最大膨脹率為61%，最大收縮率為42%。

實(shí)施例3

將Ad含量為10%，Vd含量為28%的1500g的83%粒度小于3mm的待測(cè)定煤樣放入內(nèi)徑100 mm，高300 mm 的不銹鋼管1Cr18Ni9Ti內(nèi)，在不銹鋼管內(nèi)表面貼有一個(gè)圓柱形的硬紙板，將待測(cè)定煤樣自然堆積到密度820 kg/m3成為待測(cè)定煤塊；處理后待測(cè)定煤塊連同硬紙板從不銹鋼管內(nèi)取出，放入立式加熱爐內(nèi)，爐內(nèi)直徑為200mm，程序控制升溫加熱，加熱速率為3℃/min。在加熱過程中，當(dāng)煤料在爐膛內(nèi)達(dá)到一定溫度后，煤樣開始發(fā)生膨脹和收縮過程，在此過程中通過移動(dòng)標(biāo)尺測(cè)得煤柱與爐壁間縫隙的大小得到待測(cè)定煤塊的外徑值，計(jì)算得到該待測(cè)定煤塊最大膨脹率為89%，最大收縮率為56%。

實(shí)施例4

將Ad含量為8%，Vd含量為29%的2000g的85%粒度小于3mm的待測(cè)定煤樣放入內(nèi)徑100 mm，高300 mm 的不銹鋼管1Cr18Ni9Ti內(nèi)，在不銹鋼管內(nèi)表面貼有一個(gè)圓柱形的硬紙板，將待測(cè)定煤樣通過夯實(shí)到密度1080 kg/m3成為待測(cè)定煤塊；處理后待測(cè)定煤塊連同硬紙板從不銹鋼管內(nèi)取出，放入立式加熱爐內(nèi)，爐內(nèi)直徑為200mm，程序控制升溫加熱，加熱速率為3℃/min。在加熱過程中，當(dāng)煤料在爐膛內(nèi)達(dá)到一定溫度后，煤樣開始發(fā)生膨脹和收縮過程，在此過程中通過移動(dòng)標(biāo)尺測(cè)得煤柱與爐壁間縫隙的大小得到待測(cè)定煤塊的外徑值，計(jì)算得到該待測(cè)定煤塊最大膨脹率為62%，最大收縮率為21%。