CN113376206A - 煤样结焦时间测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤样结焦时间测量装置，所述测量装置包括煤杯、加热器、煤杯盖和第一热电偶，所述煤杯包括进料口、第一腔和围成所述第一腔的周壁；所述加热器邻近所述周壁布置，且所述加热器和所述煤杯的底部之间能够相对移动；所述煤杯盖和所述煤杯相连以密封所述进料口，所述煤杯盖上设有第一孔；所述第一热电偶穿设在所述第一孔内，且所述第一热电偶的测头端邻近所述进料口。本发明的测量装置可以利用煤样在升温过程的热参数变化测量出实际的结焦时间。

Description

煤样结焦时间测量装置和方法

技术领域

本发明涉及炼焦和配煤的技术领域，更具体地，涉及一种煤样结焦时间测量装置和煤样结焦时间测量方法。

背景技术

结焦时间是指煤料在炭化室内高温干馏的时间，通常指的是炭化室的煤料从装煤时刻到下次出焦的时刻。目前生产过程中都是利用工人得到的经验来计算结焦时间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明一方面的实施例提出一种煤样结焦时间测量装置，该测量装置可以利用煤样在升温过程的热参数变化测量出实际的结焦时间。

本发明另一方面的实施例提出一种煤样结焦时间测量方法。

根据本发明第一方面实施例的煤样结焦时间测量装置包括：煤杯，所述煤杯包括进料口、第一腔和围成所述第一腔的周壁；加热器，所述加热器邻近所述周壁布置，且所述加热器和所述煤杯的底部之间能够相对移动；煤杯盖，所述煤杯盖和所述煤杯相连以密封所述进料口，所述煤杯盖上设有第一孔；第一热电偶，所述第一热电偶穿设在所述第一孔内，且所述第一热电偶的测头端邻近所述进料口。

根据本发明实施例的煤样结焦时间测量装置通过在煤杯的外部设置加热器，且加热器与煤杯之间可相对移动，当加热器靠近煤杯时，加热器与煤杯的底端相接触，由此，加热器对煤样进行侧向单向加热，可以更好的模拟工业炼焦条件，可以利用煤样在升温过程的热参数变化测量出实际的结焦时间，对生产的指导性更强。本发明在缩短时间周期的同时维持焦炭质量，并且为后续的冶炼过程提供良好原料，保证钢铁生产质量，保证高炉稳定运行，延长使用高炉的寿命，提前完成炼焦可早日用于后续生产，加快生产进程，增加焦炭产量。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括耐火层，所述耐火层具有第二腔，所述加热器设在所述第二腔内，所述煤杯能够沿所述第二腔的轴向在所述第二腔内自由移动。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括第二热电偶，所述第二热电偶和所述加热器相连。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括压力组件，所述压力组件包括压力杆、垫片和压力器，所述煤杯盖上还设有第二孔，所述压力杆可移动的穿设在所述第二孔内，所述压力杆的一端和所述压力器相连，所述压力杆的另一端和所述垫片相连，所述垫片位于所述第一腔内且邻近所述进料口。

在一些实施例中，所述垫片上设有通孔，所述通孔与所述第一孔对应设置。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括压力传感器、探针控制器和位移传感器，所述探针和所述压力传感器相连，所述压力传感器设在所述探针控制器上，所述探针控制器设在所述位移传感器上。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括第一传动器、第一滑轨和第一支架，所述第一支架和所述煤杯盖相连，所述第一支架设在所述第一传动器上，所述第一传动器可移动的设在所述第一滑轨上。

在一些实施例中，所述压力器设在所述第一支架上。

在一些实施例中，所述的煤样结焦时间测量装置还包括数据处理器，所述数据处理器分别与所述加热器和所述第一热电偶相连。

根据本发明第二方面实施例的煤样结焦时间测量方法包括：将煤样加入到煤杯内，并在所述煤杯内对所述煤样施加预设压力；启动加热器，并将所述加热器加热到预设温度后，将所述煤杯移动到所述加热器处，且所述煤杯的底端接近所述加热器；启动第一热电偶并记录所述第一热电偶处的温度，得到所述第一热电偶处的升温速率，所述煤样的升温速率与标准煤的升温速率之比即为所述煤样的结焦时间与所述标准煤的结焦时间之比。

根据本发明实施例的煤样结焦时间测量方法通过先启动加热器再将煤杯移动到加热器处，加热器对煤样进行侧向单向加热，可以更好的模拟工业炼焦条件，可以利用煤样在升温过程的热参数变化测量出实际的结焦时间，对生产的指导性更强。

在一些实施例中，所述煤样的升温速率为Δt1，标准煤的升温速率为Δt2，所述煤样的结焦时间为T1，所述标准煤的结焦时间T2，Δt1、Δt2、T1和T2满足：

T1/T2＝(Δt1/Δt2)^γ，其中，γ为校正系数。

附图说明

图1是根据本发明实施例的煤样结焦时间测量装置的正视图。

图2是根据本发明实施例的煤样结焦时间测量装置的侧视图。

附图标记：

测量装置100，煤杯1，进料口11，第一腔12，周壁13，煤杯环14，螺栓15，加热器2，煤杯盖3，第一孔31，第二孔34，第一传动器35，第一滑轨36，第一支架37，第一热电偶41，第二热电偶42，耐火层6，第二腔61，压力组件7，压力杆71，垫片72，压力器73，数据处理器101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的煤样结焦时间测量装置100包括煤杯1、加热器2、煤杯盖3和第一热电偶41。

煤杯1包括进料口11、第一腔12和围成第一腔12的周壁13，加热器2邻近周壁13布置，且加热器2和煤杯1的底部之间能够相对移动。

煤杯盖3和煤杯1相连以密封进料口11，煤杯盖3上设有第一孔31。

第一热电偶41穿设在第一孔31内，且第一热电偶41的测头端邻近进料口11。

具体地，如图1-图2所示，煤杯1大体为圆柱形结构，第一腔12为圆柱形空腔，煤杯1沿左右方向水平延伸，即煤杯1的轴向沿左右方向延伸。煤杯1上还设有煤杯环14，煤杯环14位于煤杯1的左端。

煤杯盖3大体为圆板形，且煤杯盖3的直径与煤杯环14的外径一致，由此，煤杯盖3可通过螺栓15与煤杯环14紧密相连。

煤杯1的右端抵靠在加热器2上，第一热电偶41穿设在第一孔31内，第一热电偶41的右端位于煤杯1的进料口11处，第一热电偶41可用于测量煤杯1内远离加热器2处的温度。

在一些实施例中，如图1-图2所示，煤样结焦时间测量装置100还包括耐火层6，耐火层6具有第二腔61，加热器2设在第二腔61内，煤杯1能够沿第二腔61的轴向(例如图1中所示的左右方向)在第二腔61内自由移动。

具体地，耐火层6可由耐火砖堆砌形成，可以理解的是，操作人员可根据煤杯1和加热器2的外形、尺寸设计耐火层6，第二腔61的依据煤杯1和加热器2进行具体设计。

在本发明的煤样结焦时间测量装置100，可先将加热器2固定在第二腔61内，再将煤杯1移动至第二腔61内，由此，实现了煤杯1和加热器2之间可相对移动，有利于加热器2对煤样进行侧向单向加热，可以更好的模拟工业炼焦条件，得到的最大胶质层厚度和最终收缩度的数据更加准确，对生产的指导性更强。

进一步地，耐火层6还具有保温和节省能源的功能。

在一些实施例中，如图1所示，煤样结焦时间测量装置100还包括第二热电偶42，第二热电偶42和加热器2相连。由此，有利于操作人员实时监控加热器2的工作温度，并对比加热器2处的第二热电偶42所测得的温度与加热器2的设定温度是否一致，有利于提高实验的准确率。

在一些实施例中，如图1所示，煤样结焦时间测量装置100还包括压力组件7，压力组件7包括压力杆71、垫片72和压力器73，煤杯盖3上还设有第二孔34。压力杆71可移动的穿设在第二孔34内，压力杆71的一端(例如图1中压力杆71的左端)和压力器73相连，压力杆71的另一端(例如图1中压力杆71的右端)和垫片72相连，垫片72位于第一腔12内且邻近进料口11。

具体地，如图1所示，垫片72设在第一腔12内，压力器73可通过压力杆71向垫片72施加恒定的压力，由此，垫片72可对第一腔内的煤样施加恒定的压力，通过给垫片72施加压力从而为煤杯1中煤样提供一定的压力，有利于防止煤样松散，以及可以更好的模拟工业炼焦条件。

在一些实施例中，垫片72上设有通孔(未示出)，通孔与第一孔31对应设置。由此，使得第一热电偶41能够穿过垫片72。

优选地，如图2所示，压力杆71和第二孔34均为4个，由此，有利于提高垫片72受力的稳定性，使得垫片72在移动过程中更稳定，有利于提高实验的准确率。

在一些实施例中，如图1所示，煤样结焦时间测量装置100还包括第一传动器35、第一滑轨36和第一支架37，第一支架37和煤杯盖3相连，第一支架37设在第一传动器35上，第一传动器35可移动的设在第一滑轨36上。

具体地，如图1所示，压力器73也安装在第一支架37上，第一支架37和煤杯盖3相连，煤杯盖3和煤杯1相连，由此，第一支架37可带动煤杯1沿左右方向进行移动。

第一支架37的下端设有第一传动器35和第一滑轨36，操作人员可通过控制第一传动器35和第一滑轨36进而移动第一支架37，使得煤杯1在移动过程中更平稳。

在一些实施例中，如图1所示，煤样结焦时间测量装置100还包括数据处理器101，数据处理器101分别与加热器2、第一热电偶41相连。

可以理解的是，数据处理器101为本发明的控制中心，且数据处理器101与上述的加热器2、第一传动器35、第一热电偶41、第二热电偶42、压力杆71和压力器73均相连。

数据处理器101可用于启动和关闭加热器2，数据处理器101可用于控制第一传动器35的移动，数据处理器101可用于记录第一热电偶41和第二热电偶42处的温度，数据处理器101可用于记录压力杆71所移动的距离。

根据本发明实施例的煤样结焦时间测量方法包括：将煤样加入到煤杯1内，并在煤杯1内对煤样施加预设压力。启动加热器2，并将加热器2加热到预设温度后，将煤杯1移动到加热器2处，且煤杯1的底端接近加热器2。

启动第一热电偶41并记录第一热电偶41处的温度，得到第一热电偶41处的升温速率，煤样的升温速率与标准煤的升温速率之比即为煤样的结焦时间与标准煤的结焦时间之比。

在一些实施例中，煤样的升温速率为Δt1，标准煤的升温速率为Δt2，煤样的结焦时间为T1，标准煤的结焦时间T2，Δt1、Δt2、T1和T2满足：

T1/T2＝(Δt1/Δt2)^γ，其中，γ为校正系数。

可以理解的是，由于不同的炼焦厂的焦炉炉型和生产工艺的不同，同样的配合煤在不同的炼焦厂中的结焦时间的不同，所以没法给出固定数值的结焦时间。每家炼焦厂需根据实际情况，选取已投入生产已知结焦时间(T2)的煤样品作为标样，重复以上测试过程记录每个标样的Δt2，建立标样数据库，样品数据库中存有已知结焦时间煤样的堆积密度、装炉煤水分、可燃基挥发分和炼焦过程工艺参数等等。

将煤标样数据库按照堆积密度、装炉煤水分、可燃基挥发分和炼焦过程工艺参数等工艺进行分类，并分好类的煤样结焦时间和温度变化速率进行拟合得到校正系数。拟合方程包括不限于指数函数、线性函数、对数函数和幂函数等。

根据本发明实施例的煤样结焦时间测量装置100的一具体实施例如下：

在煤杯1内装入煤样，将加热器2、煤杯盖3、压力组件7、第一热电偶41、第二热电偶42、第一传动器35和数据处理器101布置好。

启动加热器2，并将加热器2设定到750℃-1100℃，优选地，将加热器2设定到900℃，并保温30min。

通过第一传动器35将煤杯1移动到第二腔61内，开始启动第一热电偶41和压力杆71，并记录第一热电偶41和压力杆71所测得的数据。

当第一热电偶41处温度最高值，即第一热电偶41处温度不在变化时，记录此时第一热电偶41的温度。

第一热电偶41出的升温速率等于最高温度减去初始温度的差值除以升温时间，进而可得到煤样的结焦时间，具体结果见表1。

表1实际测出样品的结焦时间的结果

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种煤样结焦时间测量装置，其特征在于，包括：

煤杯，所述煤杯包括进料口、第一腔和围成所述第一腔的周壁；

加热器，所述加热器邻近所述周壁布置，且所述加热器和所述煤杯的底部之间能够相对移动；

煤杯盖，所述煤杯盖和所述煤杯相连以密封所述进料口，所述煤杯盖上设有第一孔；

第一热电偶，所述第一热电偶穿设在所述第一孔内，且所述第一热电偶的测头端邻近所述进料口。

2.根据权利要求1所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，还包括耐火层，所述耐火层具有第二腔，所述加热器设在所述第二腔内，所述煤杯能够沿所述第二腔的轴向在所述第二腔内自由移动。

3.根据权利要求1所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，还包括第二热电偶，所述第二热电偶和所述加热器相连。

4.根据权利要求1所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，还包括压力组件，所述压力组件包括压力杆、垫片和压力器，所述煤杯盖上还设有第二孔，所述压力杆可移动的穿设在所述第二孔内，所述压力杆的一端和所述压力器相连，所述压力杆的另一端和所述垫片相连，所述垫片位于所述第一腔内且邻近所述进料口。

5.根据权利要求4所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，所述垫片上设有通孔，所述通孔与所述第一孔对应设置。

6.根据权利要求4所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，还包括第一传动器、第一滑轨和第一支架，所述第一支架和所述煤杯盖相连，所述第一支架设在所述第一传动器上，所述第一传动器可移动的设在所述第一滑轨上。

7.根据权利要求6所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，所述压力器设在所述第一支架上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的煤样结焦时间测量装置，其特征在于，还包括数据处理器，所述数据处理器分别与所述加热器和所述第一热电偶相连。

9.一种煤样结焦时间测量方法，其特征在于，包括：

将煤样加入到煤杯内，并在所述煤杯内对所述煤样施加预设压力；

启动加热器，并将所述加热器加热到预设温度后，将所述煤杯移动到所述加热器处，且所述煤杯的底端接近所述加热器；

启动第一热电偶并记录所述第一热电偶处的温度，得到所述第一热电偶处的升温速率，所述煤样的升温速率与标准煤的升温速率之比即为所述煤样的结焦时间与所述标准煤的结焦时间之比。

10.根据权利要求9所述的煤样结焦时间测量方法，其特征在于，所述煤样的升温速率为Δt1，所述标准煤的升温速率为Δt2，所述煤样的结焦时间为T1，所述标准煤的结焦时间T2，Δt1、Δt2、T1和T2满足：

T1/T2＝(Δt1/Δt2)^γ，其中，γ为校正系数。

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