CN109444373B - 一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置。该装置由控制系统、炼焦煤炭化系统、电子天平、胶质体粘稠性和厚度探测仪、内压检测仪、体积形变检测仪、压力调控系统组成；在恒容或恒载荷条件下，实时、同步检测炼焦煤炭化时胶质体的粘稠性(v)和厚度(y)、挥发分析出率(f)及析出速率(df/dt)、胶质体的内压(p)和体积膨胀与收缩(x)等；通过处理数据，获得炼焦煤炭化行为关联性曲线图、探针阻力变化曲线图，并依据阻力曲线将胶质层划分为阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区，并求取不同炭化时刻下胶质层厚度、各结构区域厚度，及表征炭化行为和胶质体黏稠性的特征参数。
Description
技术领域
本发明涉及煤质评价方法及其装置技术领域，特别涉及一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置。
背景技术
工业炼焦时，随温度升高，炼焦煤要经历一热塑性阶段。期间，煤料软化、熔融形成具有黏流性特征的胶质体并发生挥发分析出、膨胀压力产生、料层的收缩与膨胀等炭化行为，这些决定了炼焦煤的黏结能力和焦炭质量，甚至影响推焦和焦炉寿命。因此，充分了解炼焦煤炭化时在此阶段的特征，对于焦炭生产具有重要意义。
目前，针对炼焦煤在热塑性阶段特性的评价，主要是通过测定胶质层指数、吉氏流动度和奥阿膨胀度等指标，来评判胶质体的数量、流动性、膨胀性等特征，进而形成对煤质的认识。但胶质体中存在的气相、液相、固相物质使检测变得复杂，另外，工业炼焦是炼焦煤在恒容的箱式焦炉中受热(3℃/min)成焦，并产生彼此关联的各种炭化行为。因此，在贴近炼焦生产的条件下，综合评价炼焦煤炭化时在热塑性阶段产生的炭化行为特征，同时测定形成胶质体的性质，对于全面了解煤质是十分必要的。
专利CN104819992A公布了一种煤的热解-成焦行为的检测方法及其装置，将100g煤样装入不锈钢坩埚中，置于电炉内加热，通过气缸调节对煤样施加98KPa的压力，检测加热过程中胶质层厚度、体积曲线、膨胀压力、吸(放)热峰温度、失重量和失重速率。该发明专利能实现在恒压条件下对煤热解-成焦行为的检测，但无法模拟工业炼焦的恒容条件。另外，该发明专利在胶质层厚度测量时需手动推拉探针上下移动，这样每次测量时用力大小不一样，直接影响探针触碰物料层面时所感应到的阻力大小，使胶质层上、下层面位置的确定存在误差。并且，测量与数据记录不能同步进行，操作人员需先读取压力仪表和位移仪表的显示值然后再手动记录到表格里，使胶质层厚度的测量结果具有很大主观性，且操作繁琐、劳动强度大。再者，通过该专利方法获取胶质体性质方面的表征指标，仅有最大胶质层厚度这一数量指标，而没有其他指标。
本发明提供了能够使煤杯内容积恒定的导杆，模拟焦炉恒容条件，实时、同步检测炼焦煤炭化时的挥发分析出率及速率、胶质体内压及料层的收缩-膨胀程度，特别是能够自动检测胶质层的黏稠性及厚度变化。本发明应用步进电机替代人力实现对探针的推拉，排除了人为因素对胶质层厚度测量结果的干扰；应用探针位移传感器和压力传感器，实时、同步采集探针运动时的位移数据和触碰物料时所感应到的阻力数据，依据探针位移及阻力的实时数据绘制探针随阻力变化曲线，来确定胶质层的厚度、划分胶质层的结构，并能通过阻力大小来评判胶质体黏稠性的变化，表征指标更加多样。整个测量过程在系统控制下自动进行，无需手动操作，大大降低了劳动强度。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置，其目的是在恒容或恒载荷条件下，实时、同步检测炼焦煤炭化时胶质体的黏稠性和厚度，挥发分析出率及速率、胶质体内压和料层的收缩-膨胀特征，实现煤质的综合评价。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种炼焦煤炭化行为关联性的检测装置，包括：控制柜、电子天平、炉体、加热体、热电偶、煤杯、载荷传感器、位移传感器、探针位移传感器、探针压力传感器、气缸、调压装置、空气压缩机以及支撑和固定装置，还包括1#导杆、2#导杆、连接杆、压力盘、步进电机、丝杆；步进电机和气缸固定在顶部固板上，步进电机的推拉力由丝杆传动给探针推板，丝杆、探针位移传感器和探针压力传感器固定在探针推板上，探针推板固定于套在升降滑杆的轴套上，组成胶质体黏稠性及厚度探测仪。
所述的检测装置通过组态软件编程控制步进电机经丝杆推拉探针，实现对胶质体黏稠性及厚度的自动测量；通过调节压力盘与载荷传感器间连接的1#导杆的中部螺母的位置，使煤杯内容积恒定。
气缸与载荷传感器相连，位移传感器经连接杆与载荷传感器相连，载荷传感器经导杆与压力盘相连，组成胶质体内压和体积形变检测仪；煤杯与炉体分离，煤杯及上部装置由支架托起置于电子天平上，炉体经支架托起置于桌面上，电子天平为挥发分析出率及速率检测仪；空气压缩机、调压装置及气缸间通过气路相连，组成压力调控系统；控制柜通过输入输出数据卡与前述各检测、驱动及加热装置相连，实现对实验过程的调控、数据采集与存储及实时显示。
所述的炼焦煤炭化行为关联性的检测装置的检测方法，包括恒容与恒载荷两种检测模式。
恒容检测方法具体步骤如下：
①实验准备，用砂纸打磨煤杯、热电偶套管及压力盘，清除残留物，并确保煤杯底及压力盘通气孔畅通，热电偶套管内无异物。依据GB479-2000中规定标准，制备包裹煤样的滤纸条和石棉垫片，及探针运行通道纸管；并按棋盘式取样法，从粒度不大于1.5mm的200g煤样中缩分出质量为100±0.5g的试样，后按GB 479-2000中规定步骤对煤样进行装杯操作；
②检测装置安装，将1#导杆与压力盘连接，并与装好煤样的煤杯组装好，后整体放入炉膛内，通过连接杆将位移传感器与1#导杆连接，再将连有位移传感器的1#导杆与载荷传感器连接，调节1#导杆中部螺母所处位置使压力盘刚好接触煤样的上表面，固定压力盘位置使煤杯内容积恒定，将探针插入纸管内，再与探针压力传感器相连，将连有探针的压力传感器固定在探针推板上，将热电偶插入到热电偶套管中，确保控温热电偶处于套管底部；
③设备调控与参数设置，在控制柜触控屏的程序设置页面设定控温仪表的升温程序，使煤杯底部由室温升至250℃过程中升温速率满足8℃/min，250℃以后的升温速率满足3℃/min，在控制柜触控屏的温度设置窗口，设置胶质体黏稠性及厚度检测的开始温度处于300℃～400℃范围内，终止检测温度处于600℃～800℃范围内，通过控制柜触控屏上的按键控制步进电机推拉探针，调节探针的初始位置，确保探针的顶端处于煤层的上方，在触控屏上的探针参数设置窗口，设定探针由初始位置向下运行时所遇阻力的上限值处于20～26N范围内，当所遇阻力超过上限值时，探针向上返回至初始位置，设定探针每次由初始位置向下运动的时间间隔处在300s～720s范围内，将探针处于初始位置时的阻力显示清零，打开电子天平并清零，在触控屏上点击开始升温开关，选择恒容测试模式，开始检测；
④数据采集，实验过程中，煤杯底部加热体对煤样单向加热，通过控温热电偶检测杯底温度，控温仪表经可控硅调压器调节加热体功率，使杯底的升温速率满足要求，随杯底温度的升高，探针运行通道纸管的下部先燃烧而上部不变，下部形成的空隙被周围煤料填满，处于杯底部的煤样首先受热软化、熔融并析出挥发分，挥发分逸出造成煤样失重，失重量变化经电子天平检测，由于存在温度梯度，远离杯底的煤样温度低，炭化程度弱，煤样自上而下形成具有不同黏稠性的炭化状态层，从而探针沿纸管向下运行时，触碰处于不同炭化状态物料时所受阻力不同，探针压力传感器探测到的阻力大小反映了物料的黏稠度，探针位移传感器记录探针下行时位移变化，阻力与位移检测同步进行，当探针自上而下运行时，探测阻力由0N增至1～2N时对应位置为胶质层上层面，阻力增至18～23N时对应位置为胶质层下层面，层面间的位置差即为胶质层厚度，炭化过程中，由于胶质层内气、液、固三相物质的形成，导致的煤料膨胀与收缩经位移传感器检测，引起的胶质体内压变化经载荷传感器检测，上述过程中的测量数据均由控制柜存储并在触控屏幕上实时显示；
⑤数据处理，恒容条件下，由控温热电偶检测数据得杯底温度变化曲线(Tbottom)，由载荷传感器检测数据得炭化过程中胶质体内压变化曲线(p)，由位移传感器检测数据得炭化过程中料层收缩与膨胀程度变化曲线(x)，由电子天平检测数据得炭化过程中挥发分析出率随炭化时间变化曲线(f)，对其求导，得挥发分析出速率变化曲线(df/dt)，特别是，由探针压力传感器与探针位移传感器测量探针自上而下运动时的位移与阻力数据，得不同测量时刻下探针所受阻力随位移变化曲线(h-v)，反映了炭化过程中胶质体黏稠性的变化，曲线呈现规律性趋势，即随位移增加，探针阻力由零逐渐增加至一最大值、后逐渐降低至一恒定范围、最后再次快速升高，定义阻力处于0～2N与18～23N时对应位置的高度差为胶质层厚度，依据曲线将胶质层划分成四个结构区域：阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区，由此得不同测量时刻下胶质层厚度(y)和各结构区域的厚度，以及探针阻力增至最大值时的阻力值(vmax)和探针处于阻力恒定区时的最小阻力(vmin)，将炼焦煤炭化过程中杯底温度、形成胶质体内压、料层收缩-膨胀程度、挥发分析出率及析出速率和胶质层厚度等数据随炭化时间的变化作成一幅图，即为恒容条件下炼焦煤炭化行为关联性曲线图，
同时还可得最大胶质层厚度(ymax)、最大失重速率(df/dtmax)、平均峰压
)及最终收缩度(x’)。
恒载荷检测方法具体步骤如下：
①实验准备，进行设备清洗、煤样准备及装杯操作；
②检测装置安装，将2#导杆与压力盘连接，并与装好煤样的煤杯组装好，后整体放入炉膛内，再将2#导杆与载荷传感器、连接杆、位移传感器相互连接，后将热电偶、探针及探针压力传感器安装到位；
③设备调控与参数设置，按与恒容检测相同的操作进行设备调控和参数设置，完成后，打开空气压缩机，调节气缸压力，使压力盘施加到煤样上的压力维持在0.1mpa下恒定，选择恒载荷模式，进行检测；
④数据采集，实验过程中，由控温热电偶检测杯底温度及控温，由电子天平检测挥发分析出率及速率，由载荷传感器检测胶质体内压，由位移传感器检测体积形变，由探针压力传感器和探针位移传感器检测自上而下探针运动时所受阻力及位移，测量数据均由控制柜存储并实时显示；
⑤数据处理，恒载荷条件下，由各传感器实时、同步检测到的数据，得炼焦煤炭化过程中的杯底温度变化曲线(Tbottom)、胶质体内压变化曲线(p)、挥发分析出率(f)及速率(df/dt)变化曲线、及不同测量时刻下探针所受阻力随位移变化曲线(h-v)，曲线与恒容检测时呈现相同的规律性趋势，由此可得恒载荷条件下，不同测量时刻胶质层厚度(y)和各结构区域的厚度，以及探针阻力增至最大值时的阻力值(vmax)和探针处于阻力恒定区时的最小阻力(vmin)，还可得恒载荷条件下，炼焦煤炭化行为关联性曲线图及最大胶质层厚度(ymax)、最大失重速率(df/dtmax)、平均峰压
)及最终收缩度(x’)等特征参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可在模拟工业焦炉的恒容条件下，实时、同步检测炼焦煤炭化过程中胶质体黏稠性及厚度变化、挥发分析出率及速率、胶质体内压及料层体积形变，实现对炼焦煤炭化过程中炭化行为及胶质体性质的认识，利于综合评定煤质。
2、可得反映胶质层厚度及黏稠度变化的探针阻力曲线，依据曲线可将胶质层划分为阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区，并得各结构区域的厚度，同时求取特征阻力值来量化胶质体的黏稠性。
3、一台装置可满足恒容与恒载荷两种测试条件，设备操作简单，自动化程度高。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图
图2是本发明装置的1#导杆结构示意图；
图3是本发明装置的2#导杆结构示意图；
图4是恒容检测时炼焦煤炭化行为关联性曲线图；
图5是恒载荷检测时炼焦煤炭化行为关联性曲线图；
图6是恒容检测时不同测量时刻下探针阻力随位移变化曲线图；
图7是恒载荷检测时不同测量时刻下探针阻力随位移变化曲线图；
图8是恒容检测条件下测得胶质层厚度及结构划分示意图；
图9是恒载荷检测条件下测得胶质层厚度及结构划分示意图。
其中：1-控制柜 2-电子天平 3-炉体 4-加热体 5-炉体立柱 6-煤杯及主体支架7-位移挡板 8-探针位移传感器 9-探针推板 10-探针压力传感器 11-探针 12-固套 13-升降滑杆 14-载荷传感器 15-丝杆 16-步进电机 17-气缸 18-顶部固板 19-固套 20-位移传感器 21-连接杆 22-1#导杆 23-2#导杆 24-测温热电偶 25-控温热电偶 26-热电偶套管 27-炉体上部固板 28-煤杯 29-压力盘 30-炉体支架 31-空气压缩机 32-调压装置33-1#导杆上部螺纹端 34-1#导杆下部螺纹端 35-1#导杆中部螺母 36-2#导杆上部螺纹端37-2#导杆下部螺纹端。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1-3所示，一种炼焦煤炭化行为关联性的检测装置，包括：控制柜(1)、电子天平(2)、炉体(3)、加热体(4)、热电偶(24)和(25)、煤杯(28)、载荷传感器(14)、位移传感器(20)、探针位移传感器(8)、探针压力传感器(10)、气缸(17)、调压装置(32)、空气压缩机(31)以及支撑和固定装置，还包括1#导杆(22)、2#导杆(23)、连接杆(21)、压力盘(29)、步进电机(16)、丝杆(15)；步进电机(16)和气缸(17)固定在顶部固板(18)上，步进电机(16)的推拉力由丝杆(15)传动给探针推板(9)，丝杆(15)、探针位移传感器(8)和探针压力传感器(10)固定在探针推板(9)上，探针推板(9)固定于套在升降滑杆(13)的轴套上，组成胶质体黏稠性及厚度探测仪。
所述的检测装置通过组态软件编程控制步进电机(16)经丝杆(15)推拉探针(11)，实现对胶质体黏稠性及厚度的自动测量；通过调节压力盘(29)与载荷传感器(14)间连接的1#导杆(22)的中部螺母(35)的位置，使煤杯(28)内容积恒定。
气缸(17)与载荷传感器(14)相连，位移传感器(20)经连接杆(21)与载荷传感器(14)相连，载荷传感器(14)经导杆(22)或(23)与压力盘(29)相连，组成胶质体内压和体积形变检测仪；煤杯(28)与炉体(3)分离，煤杯(28)及上部装置由支架托起置于电子天平(2)上，炉体(3)经支架托起置于桌面上，电子天平(2)为挥发分析出率及速率检测仪；空气压缩机(31)、调压装置(32)及气缸(17)间通过气路相连，组成压力调控系统；控制柜(1)通过输入输出数据卡与前述各检测、驱动及加热装置相连，实现对实验过程的调控、数据采集与存储及实时显示。
所述的炼焦煤炭化行为关联性的检测装置的检测方法，包括恒容与恒载荷两种检测模式。
恒容检测方法具体步骤如下：
①据GB/T 479-2000中方法进行实验设备清洗、煤样准备及装杯操作；
②将1#导杆(22)与压力盘(29)连接，将连有导杆的压力盘放入煤杯(28)中并组装好，后整体放入炉膛内，通过连接杆(21)将位移传感器(20)与1#导杆(22)连接，再将连有位移传感器的1#导杆(22)与载荷传感器(14)连接，调节1#导杆(22)中部螺母所处位置使压力盘(29)刚好接触煤样的上表面，固定压力盘(29)位置使煤杯(28)内容积恒定，将探针(11)插入纸管内，再与探针压力传感器(10)相连，将连有探针的压力传感器(10)固定在探针推板(9)上，将热电偶插入到热电偶套管(26)中，确保控温热电偶(25)处于套管(26)底部；
③打开电源，进入控制柜(1)的触控界面，按GB/T 479-2000中的升温制度设定升温程序，开启步进电机(16)，使步进电机(16)驱动探针推板(9)上下往复运动，来调节探针(11)的初始位置，确保探针(11)的顶端处于煤层上方，设置控制参数，使胶质体黏稠性及厚度检测的开始温度处于300℃～400℃的范围内，终止检测温度处于500℃～700℃的范围内，两次检测的时间间隔处于300s～720s的范围内，探针(11)触底返回时的阻力上限处于20～26N的范围内。将探针(11)处于初始位置时的阻力显示清零，打开电子天平(2)并清零，在触控屏上点击开始升温开关，选择恒容测试模式，进行检测；
④实验过程中，由控温热电偶(25)检测煤杯(28)底部温度、测温热电偶(24)采集煤样温度变化数据，由电子天平(2)采集挥发分析出率及速率数据，由载荷传感器(14)和位移传感器(20)采集胶质体的内压和料层体积形变数据，由探针压力传感器(10)和探针位移传感器(8)采集探针(11)在A～G时刻，测量胶质层黏稠性及厚度时，自上而下运动所受阻力及位移数据，采集的数据由控制柜(1)存储，并在控制柜的触控屏幕上实时显示。
⑤恒容条件下，炼焦煤在煤杯中单向受热，各传感器实时、同步检测数据，由控温热电偶(25)检测数据得杯底温度变化曲线(Tbottom)，由载荷传感器(14)检测数据得炭化过程中胶质体内压变化曲线(p)，由位移传感器(20)检测数据得炭化过程中料层收缩与膨胀程度变化曲线(x)，由电子天平(2)检测数据得炭化过程中挥发分析出率随炭化时间变化曲线(f)，对其求导，得挥发分析出速率变化曲线(df/dt)，特别是，由探针压力传感器(10)与探针位移传感器(8)测量探针自上而下运动时的位移与阻力数据，得A～G测量时刻下探针所受阻力随位移变化曲线(h-v)，曲线呈现随位移增加，探针阻力由零逐渐增加至一最大值、后逐渐降低至一恒定值、最后再次快速升高的规律性趋势，将阻力处于0～2N与18～23N时对应位置的高度差视为胶质层厚度，并将胶质层划分成阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区四个结构区域，求得A～G测量时刻下胶质层厚度(y)、各结构区域的厚度、探针阻力增至最大值时的阻力值(vmax)和处于阻力恒定区时的探针最小阻力(vmin)，将各数据随炭化时间的变化作成一幅图，得恒容条件下炼焦煤炭化行为关联性曲线图，同时还可得最大胶质层厚度(ymax)、最大失重速率(df/dtmax)、胶质体平均内压
及最终收缩度(x’)；
恒载荷检测方法包括如下步骤：
①据GB/T 479-2000中方法进行设备清洗、煤样准备及装杯操作。
②将2#导杆(23)与压力盘(29)连接，将连有导杆的压力盘放入煤杯(28)中并组装好，后整体放入炉膛内，再将2#导杆(23)与载荷传感器(14)、连接杆(21)、位移传感器(20)间相互连接，后续安装同恒容检测。
③打开电源，进入控制柜(1)的触控界面，按与恒容检测相同的操作对设备进行调控及参数设置。完成后，开启空气压缩机(31)，经调压装置(32)调节气缸(17)压力，使压力盘(29)施加到煤样上的压力维持在0.1mpa下恒定，选择恒载荷模式，进行检测；
④实验过程中，由控温热电偶(25)采集煤杯(28)底部温度、测温热电偶(24)采集煤样温度变化数据，由电子天平(2)采集挥发分析出率及速率，由载荷传感器(14)采集胶质体内压数据，由探针压力传感器(10)和探针位移传感器(8)采集探针(11)在A～G时刻，测量胶质层黏稠性及厚度时，自上而下运动所受阻力及位移数据，采集的数据由控制柜(1)存储，并在控制柜的触控屏幕上实时显示；
⑤恒载荷条件下，炼焦煤在煤杯中单向受热，由各传感器实时、同步检测到的数据，可得炼焦煤炭化过程中的杯底温度变化曲线(Tbottom)、胶质体内压变化曲线(p)、挥发分析出率(f)及速率(df/dt)变化曲线、及A～G测量时刻下探针所受阻力随位移变化曲线(h-v)，曲线与恒容检测时呈现相同的规律性趋势，由此可得恒载荷条件下，A～G时刻下胶质层厚度(y)和各结构区域的厚度，以及探针阻力增至最大值时的阻力值(vmax)和处于阻力恒定区时的探针最小阻力(vmin)，还可得恒载荷条件下，炼焦煤炭化行为关联性曲线图及最大胶质层厚度(ymax)、最大失重速率(df/dtmax)、胶质体平均内压
)及最终收缩度(x’)等特征参数。
据上述两种检测方法规定的步骤，分别在恒容与恒载荷条件下，对炼焦煤C1进行炭化行为关联性检测，图4-图7分别示出在恒容与恒载荷条件下，炼焦煤C1炭化行为关联性曲线图及不同测量时刻探针阻力随位移变化曲线图，图8、9示出了恒容与恒载荷条件下胶质层厚度及结构划分示意图，通过实验，所得特征参数见下表1和表2。
表1
表2
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (2)
1.一种炼焦煤炭化行为关联性的检测装置的检测方法，所述的装置包括：控制柜、电子天平、炉体、加热体、热电偶、煤杯、载荷传感器、位移传感器、探针位移传感器、探针压力传感器、气缸、调压装置、空气压缩机以及支撑和固定装置，还包括1#导杆、2#导杆、连接杆、压力盘、步进电机、丝杆；步进电机和气缸固定在顶部固板上，步进电机的推拉力由丝杆传动给探针推板，丝杆、探针位移传感器和探针压力传感器固定在探针推板上，探针推板固定于套在升降滑杆的轴套上，组成胶质体黏稠性及厚度探测仪；
所述的检测装置通过组态软件编程控制步进电机经丝杆推拉探针，实现对胶质体黏稠性及厚度的自动测量；通过调节压力盘与载荷传感器间连接的1#导杆的中部螺母的位置，使煤杯内容积恒定；
其特征在于，所述的检测方法包括恒容检测方法，具体步骤为：
1)实验准备，依据GB479-2000中规定标准，制备包裹煤样的滤纸条和石棉垫片，及探针运行通道纸管；并按棋盘式取样法，从粒度不大于1.5mm的200g煤样中缩分出质量为100±0.5g的试样，后按GB 479-2000中规定步骤对煤样进行装杯操作；
2)检测装置安装，将1#导杆与压力盘连接，并与装好煤样的煤杯组装好，后整体放入炉膛内，通过连接杆将位移传感器与1#导杆连接，再将连有位移传感器的1#导杆与载荷传感器连接，调节1#导杆中部螺母所处位置使压力盘刚好接触煤样的上表面，固定压力盘位置使煤杯内容积恒定，将探针插入纸管内，再与探针压力传感器相连，将连有探针的压力传感器固定在探针推板上，将热电偶插入到热电偶套管中，确保控温热电偶处于套管底部；
3)设备调控与参数设置，在控制柜触控屏的程序设置页面设定控温仪表的升温程序，使煤杯底部由室温升至250℃过程中升温速率满足8℃/min，250℃以后的升温速率满足3℃/min；在控制柜触控屏的温度设置窗口，设置胶质体黏稠性及厚度检测的开始温度处于300℃～400℃范围内，终止检测温度处于600℃～800℃范围内；通过控制柜触控屏上的按键控制步进电机推拉探针，调节探针的初始位置，确保探针的顶端处于煤层的上方；在触控屏上的探针参数设置窗口，设定探针由初始位置向下运行时所遇阻力的上限值处于20～26N范围内，当所遇阻力超过上限值时，探针向上返回至初始位置，设定探针每次由初始位置向下运动的时间间隔处在300s～720s范围内；将探针处于初始位置时的阻力显示清零，打开电子天平并清零，在触控屏上点击开始升温开关，选择恒容测试模式，开始检测；
4)数据采集，实验过程中，煤杯底部加热体对煤样单向加热，通过控温热电偶检测杯底温度，控温仪表经可控硅调压器调节加热体功率，使杯底的升温速率满足要求，随杯底温度的升高，探针运行通道纸管的下部先燃烧而上部不变，下部形成的空隙被周围煤料填满，处于杯底部的煤样首先受热软化、熔融并析出挥发分，挥发分逸出造成煤样失重，失重量变化经电子天平检测，由于存在温度梯度，远离杯底的煤样温度低，炭化程度弱，煤样自上而下形成具有不同黏稠性的炭化状态层，从而探针沿纸管向下运行时，触碰处于不同炭化状态物料时所受阻力不同，探针压力传感器探测到的阻力大小反映了物料的黏稠度，探针位移传感器记录探针下行时位移变化，阻力与位移检测同步进行，当探针自上而下运行时，探测阻力由0N增至1～2N时对应位置为胶质层上层面，阻力增至18～23N时对应位置为胶质层下层面，层面间的位置差即为胶质层厚度，炭化过程中，由于胶质层内气、液、固三相物质的形成，导致的煤料膨胀与收缩经位移传感器检测，引起的胶质体内压变化经载荷传感器检测，上述过程中的测量数据均由控制柜存储并在触控屏幕上实时显示；
5)数据处理，恒容条件下，由控温热电偶检测数据得杯底温度变化曲线Tbottom，由载荷传感器检测数据得炭化过程中胶质体内压变化曲线p，由位移传感器检测数据得炭化过程中料层收缩与膨胀程度变化曲线x，由电子天平检测数据得炭化过程中挥发分析出率随炭化时间变化曲线f，对其求导，得挥发分析出速率变化曲线df/dt，由探针压力传感器与探针位移传感器测量探针自上而下运动时的位移与阻力数据，得不同测量时刻下探针所受阻力随位移变化曲线h-v，反映了炭化过程中胶质体黏稠性的变化，曲线呈现规律性趋势，即随位移增加，探针阻力由零逐渐增加至一最大值，后逐渐降低至一恒定范围，最后再次快速升高，定义阻力处于0～2N与18～23N时对应位置的高度差为胶质层厚度，依据曲线将胶质层划分成四个结构区域：阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区，由此得不同测量时刻下胶质层厚度y和各结构区域的厚度，以及探针阻力增至最大值时的阻力值vmax和探针处于阻力恒定区时的最小阻力vmin，将炼焦煤炭化过程中杯底温度、形成胶质体内压、料层收缩-膨胀程度、挥发分析出率及析出速率和胶质层厚度数据随炭化时间的变化作成一幅图，即为恒容条件下炼焦煤炭化行为关联性曲线图，同时还能得最大胶质层厚度ymax、最大失重速率df/dtmax、平均峰压
及最终收缩度x’。
2.根据权利要求1所述的一种炼焦煤炭化行为关联性的检测装置的检测方法，其特征在于，气缸与载荷传感器相连，位移传感器经连接杆与载荷传感器相连，载荷传感器经导杆与压力盘相连，组成胶质体内压和体积形变检测仪；煤杯与炉体分离，煤杯及上部装置由支架托起置于电子天平上，炉体经支架托起置于桌面上，电子天平为挥发分析出率及速率检测仪；空气压缩机、调压装置及气缸间通过气路相连，组成压力调控系统；控制柜通过输入输出数据卡与前述各检测、驱动及加热装置相连，实现对实验过程的调控、数据采集与存储及实时显示。
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|---|---|---|---|---|
| CN110887763B (zh) * | 2019-11-29 | 2022-04-19 | 安徽工业大学 | 一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法 |
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| CN111561963B (zh) * | 2020-04-27 | 2022-04-08 | 河钢股份有限公司 | 一种炼焦煤成焦性质和焦炭热强度评价及关联新方法 |
| CN113848231B (zh) * | 2020-06-28 | 2024-03-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于炼焦煤热解过程中热扩散率的结焦性判断方法 |
| CN113092333B (zh) * | 2021-03-10 | 2023-04-07 | 苏州工业园区蒙纳士科学技术研究院 | 一种对胶质层透气性进行实时测量的煤焦化过程实验方法 |
| CN113376205B (zh) * | 2021-05-18 | 2023-01-20 | 鞍钢集团北京研究院有限公司 | 煤样结焦速率测量装置和方法 |
| CN113433158B (zh) * | 2021-05-18 | 2023-06-16 | 鞍钢集团北京研究院有限公司 | 煤样胶质层指数测量方法 |
| CN113376206B (zh) * | 2021-05-18 | 2023-06-16 | 鞍钢集团北京研究院有限公司 | 煤样结焦时间测量方法 |
Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4185493A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-29 | Nasa | Viscosity measuring instrument |
| CN1811336A (zh) * | 2006-02-20 | 2006-08-02 | 南京航空航天大学 | 烟煤胶质层自动测量装置及其测量方法 |
| CN1963387A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-05-16 | 南京航空航天大学 | 煤胶质层全自动智能测量仪及测量方法 |
| WO2008143962A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Enviormental Energy Services, Inc. | Method for measuring ash/slag deposition in a utility boiler |
| CN101334396A (zh) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 全自动煤胶质层指数测量仪 |
| CN101825548A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-09-08 | 辽宁科技大学 | 焦炭反应性和反应后热处理性的检测方法及其装置 |
| CN201903519U (zh) * | 2010-12-08 | 2011-07-20 | 鞍山市科翔仪器仪表有限公司 | 煤的全自动胶质层测试系统 |
| CN202928940U (zh) * | 2012-05-11 | 2013-05-08 | 常州市方嘉电子仪器有限公司 | 新型的胶质层测定仪 |
| CN103148892A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-12 | 太原理工大学 | 一种常压下型煤炭化过程质量体积测量装置 |
| CN103154700A (zh) * | 2010-09-01 | 2013-06-12 | 杰富意钢铁株式会社 | 煤及粘结材料的软化熔融特性评价方法、以及焦炭的制造方法 |
| CN203606055U (zh) * | 2013-12-11 | 2014-05-21 | 辽宁科技大学 | 一种炼焦煤膨胀压力测定装置 |
| CN104819992A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-05 | 辽宁科技大学 | 一种煤的热解-成焦行为的检测方法及其装置 |
| CN204903431U (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-23 | 中唯炼焦技术国家工程研究中心有限责任公司 | 一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置 |
| CN204924461U (zh) * | 2015-05-27 | 2015-12-30 | 鞍钢股份有限公司 | 一种大型焦炉焦饼中心温度测量装置 |
| CN105891105A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-24 | 南京大学 | 一种多边界条件膨胀仪及土体膨胀试验方法 |
| CN106133116A (zh) * | 2014-03-28 | 2016-11-16 | 杰富意钢铁株式会社 | 煤混合物、煤混合物的制造方法、以及焦炭的制造方法 |
| CN106610388A (zh) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | 宝山钢铁股份有限公司 | 生产用煤膨胀收缩性能测定方法及装置 |
| CN206291881U (zh) * | 2016-09-22 | 2017-06-30 | 赵洪霄 | 胶质层测定仪 |
| CN206300948U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-07-04 | 马爱花 | 一种胶质层指数测定仪 |
| CN108225964A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-29 | 辽宁科技大学 | 一种炼焦煤预热试验装置及水分析出动态测定系统 |
-
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Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4185493A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-29 | Nasa | Viscosity measuring instrument |
| CN1811336A (zh) * | 2006-02-20 | 2006-08-02 | 南京航空航天大学 | 烟煤胶质层自动测量装置及其测量方法 |
| CN1963387A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-05-16 | 南京航空航天大学 | 煤胶质层全自动智能测量仪及测量方法 |
| WO2008143962A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Enviormental Energy Services, Inc. | Method for measuring ash/slag deposition in a utility boiler |
| CN101334396A (zh) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 全自动煤胶质层指数测量仪 |
| CN101825548A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-09-08 | 辽宁科技大学 | 焦炭反应性和反应后热处理性的检测方法及其装置 |
| CN103154700A (zh) * | 2010-09-01 | 2013-06-12 | 杰富意钢铁株式会社 | 煤及粘结材料的软化熔融特性评价方法、以及焦炭的制造方法 |
| CN201903519U (zh) * | 2010-12-08 | 2011-07-20 | 鞍山市科翔仪器仪表有限公司 | 煤的全自动胶质层测试系统 |
| CN202928940U (zh) * | 2012-05-11 | 2013-05-08 | 常州市方嘉电子仪器有限公司 | 新型的胶质层测定仪 |
| CN103148892A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-12 | 太原理工大学 | 一种常压下型煤炭化过程质量体积测量装置 |
| CN203606055U (zh) * | 2013-12-11 | 2014-05-21 | 辽宁科技大学 | 一种炼焦煤膨胀压力测定装置 |
| CN106133116A (zh) * | 2014-03-28 | 2016-11-16 | 杰富意钢铁株式会社 | 煤混合物、煤混合物的制造方法、以及焦炭的制造方法 |
| CN104819992A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-05 | 辽宁科技大学 | 一种煤的热解-成焦行为的检测方法及其装置 |
| CN204924461U (zh) * | 2015-05-27 | 2015-12-30 | 鞍钢股份有限公司 | 一种大型焦炉焦饼中心温度测量装置 |
| CN204903431U (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-23 | 中唯炼焦技术国家工程研究中心有限责任公司 | 一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置 |
| CN106610388A (zh) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | 宝山钢铁股份有限公司 | 生产用煤膨胀收缩性能测定方法及装置 |
| CN105891105A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-24 | 南京大学 | 一种多边界条件膨胀仪及土体膨胀试验方法 |
| CN206291881U (zh) * | 2016-09-22 | 2017-06-30 | 赵洪霄 | 胶质层测定仪 |
| CN206300948U (zh) * | 2016-11-30 | 2017-07-04 | 马爱花 | 一种胶质层指数测定仪 |
| CN108225964A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-29 | 辽宁科技大学 | 一种炼焦煤预热试验装置及水分析出动态测定系统 |
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