CN113820211B - 筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法 - Google Patents

筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，包括如下步骤：S1、构建虚拟筒仓；S2、实时采集静置时实际筒仓中各参考位置的特征参数Ⅰ；S3、将静置时实际筒仓内的特征参数Ⅰ转化为静置时模拟筒仓内的特征参数Ⅱ；S4、将不同参考位置的特征参数Ⅱ施加到参考位置对应的标准试样块，定时监测并记录各标准试样块的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，完成该标准试样块的制备；S5、针对每个参数位置制备一组标准试样块，通过线性回归的方式获取各参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，进而确定各参考位置的煤炭板结周期。通过线性回归的方式来获取各参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，进而确定各参考位置处的结块周期。

Description

筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法
技术领域
本发明属于煤炭板结技术领域，更具体地，本发明涉及一种筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法。
背景技术
自1994年以荷兰为代表的筒仓精确配煤技术开始运营以来，国内包钢新区焦化建有28座单体储配能力1万吨的大容积筒仓；宝钢，筒仓共计30个，单个筒仓最大贮量1.4万吨，平均每个筒仓有效贮煤量，约1.1万吨，总有效贮量约33万吨；沙钢64个万吨级煤筒仓及其配套设施，2009年全部竣工调试投产。
筒仓实现储煤配煤一体化，专业化配煤中心实现了煤炭的均匀与精细化混配，保证配煤产品质量稳定且更容易控制，配煤效率高，提高了配煤的准确性；最大限度对整个配煤过程在封闭系统中进行，粉尘等污染排放得到有效控制，清洁转运使环保条件得到有效改善；减少了大型取煤装载机使用，节约了大型设备投资，降低了劳动力使用成本。预计筒仓备料工艺将在港口码头、露天料场等散状料集散地得到广泛使用。
筒仓工艺由于实现了散状料集中高度方向的立体空间存放，其工艺对物料的空间使用特性带来一定的变化，如水份分布和温度场的改变，物料粒度偏析程度的再分布等，筒仓工艺条件下煤炭板结容易出现板结，其原因大致如下：
1)煤质本身的影响。炼焦煤均具有一定黏性，但部分煤种黏性较大，进入煤仓后易与煤仓粘结在一起，在压力作用下板结，造成下料困难，影响配煤准确率。
2)煤仓中水份的影响。若煤仓下料周期长，则煤仓上半部水份沉淀至下部，导致煤仓内煤料水份呈“上干下湿”的形式分布，即煤仓下部水份较大。煤仓内小颗粒煤料吸水后易出现结团，导致煤仓挂料、下料连续性变差，配煤准确率降低。
3)外界气候和煤炭自身温度场的分布变化影响。
由于上述大致原因，会经常造成工艺过程的“挂料”、“悬料”、“起拱”、“堵料”等现象，其严重影响了配煤的连续性，最终影响配煤准确率。而且，板结大块煤料还可能导致皮带跑偏，造成皮带秤计量误差和潜在的设备故障。
针对筒仓工艺条件下煤炭板结的处理，通常采取的措施是空气炮或氮气炮或强力旋风清扫等设备，但是，空气炮或氮气炮或强力旋风清扫设备的使用周期或间隔，使用单位只是根据估计或经验规定几天一次，这样的周期或间隔是否准确或合理，到目前为止没有清晰明确理论依据和测定方法。
发明内容
本发明提供一种筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，提供了一种筒仓内煤炭板结周期的测定方法。
本发明是这样实现的，一种筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1、构建虚拟筒仓；
S2、实时采集静置时实际筒仓中各参考位置的特征参数Ⅰ，特征参数Ⅰ包括：温度、湿度、水份及压力值；
S3、将静置时实际筒仓内的特征参数Ⅰ转化为静置时模拟筒仓内的特征参数Ⅱ；
S4、将不同参考位置的特征参数Ⅱ施加到参考位置对应的标准试样块，定时监测各标准试样块的强度值和硬度值，并记录标准试样块在各时长下的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，完成该标准试样块的制备；
S5、针对每个参数位置制备一组标准试样块，通过线性回归的方式获取各参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，进而确定各参考位置的煤炭板结周期。
进一步的，步骤S3具体包括如下步骤：
S31、确定实际筒仓与虚拟筒仓的几何尺寸比值，即为几何相似系数C1；
S32、将实际筒仓所储备的煤炭进行当量直径分级，得当量直径Dpi，基于当量直径Dpi与几何相似系数Cl计算获得煤炭粒度对应的模拟当量直径Dmi；
S33、取原煤炭当量直径Dpi的煤炭分别测量容重，得到原煤炭容重γp，获取模拟当量直径Dmi的煤炭测量容重γm，γp/γm＝Cγ，Cγ为容重相似系数；
S34、据相似准则CγCl/Cσ＝1，计算出内应力相似系数Cσ；
S35、基于内应力相似系数将特征参数Ⅰ中压力值Ⅰ转换成模拟筒仓中的压力值Ⅱ，温度、湿度、水份保持不变，即构成了特征参数Ⅱ。
进一步的，标准试样块的制备过程具体如下：
获取与特征参数Ⅱ中湿度值相同的煤炭，将上述煤炭放入标准试样块对应的模具内，基于特征参数Ⅱ中的压力值对模具内的煤炭进行加压，同时控制模具所在环境的温度和水份与特征参数Ⅱ中的温度和水份相同，开始试验，每隔设定时长检测当前试样块的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，则认定该标准试压块制备完成。
进一步的，在下料口的中心位置处设置有传感器组，沿筒仓中心线纵向布置若干传感器组，在不同高度层上沿筒仓径向布置的若干传感器组，上述传感器组的布置位置即为筒仓中的参考位置。
通过线性回归的方式来获取各参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，进而确定各参考位置处的结块周期，在后期配料过程中，可以更为精准的确定空气炮、氮气炮或强力旋风清扫设备的使用时间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法流程图；
图2为本发明实施例提供的筒仓内的传感器组位置布置示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
同一个筒仓内一般存储同一种煤炭，筒仓主要是用于存储煤炭，筒仓内的煤炭长期处于静置状态，本发明的目的是获取静置状态下的筒仓内指定参考位置处的煤炭板结周期，由于筒仓中相同层(即相同高度)的特征参数基本相同，尤其是压力值，因此，形成的煤炭板结块基本是一层一个，其尺寸与筒仓的截面大致相同。
图1为本发明实施例提供的筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、构建虚拟筒仓；
S2、实时采集静置时实际筒仓中各参考位置的特征参数Ⅰ，特征参数Ⅰ包括：温度、湿度、水份及压力值；
在本发明实施例中，模拟筒仓材质选用或金属(钢结构)、或非金属无机材料(混凝土)、或复合有机材料(有机玻璃)等；筒仓包括筒仓本体及设于筒仓本体底部的下料口，在下料口的中心位置处设置有传感器组，沿筒仓中心线纵向布置若干传感器组，在不同高度层上沿筒仓径向布置的若干传感器组，上述传感器组的布置位置即为筒仓中的参考位置，传感器组中包括同于检测温度、湿度、水份及压力值的各传感器，如图2所示，图2中，标号1表示筒仓本体，标号2是下料口，标号3是计算机，标号4表示设于下料口的中心位置处设的传感器组，标号5表示沿筒仓中心线纵向布置的传感器组，标号6及标号8表示通讯线，标号7表示不同高度层上沿筒仓径向布置的传感器组。
S3、将静置时实际筒仓内的特征参数Ⅰ转化为静置时模拟筒仓内的特征参数Ⅱ；
在本发明实施例中，步骤S3具体包括如下步骤：
S31、确定实际筒仓与虚拟筒仓的几何尺寸比值，即为几何相似系数C1；
S32、将实际筒仓所储备的煤炭进行当量直径分级，得当量直径Dpi(i＝1、2、3.....n，n≧1)；再以当量直径Dpi与几何相似系数Cl计算获得煤炭粒度对应的模拟当量直径Dmi(i＝1、2、3.....n，n≧1)；
S33、取原煤炭当量直径Dpi的煤炭分别测量容重，得到原煤炭容重γp，取模拟当量直径Dmi的煤炭测量容重γm，γp/γm＝Cγ，Cγ为容重相似系数；
S34、据相似准则CγCl/Cσ＝1计算出内应力相似系数Cσ；
S35、基于内应力相似系数将特征参数Ⅰ中压力值Ⅰ转换成模拟筒仓中的压力值Ⅱ，温度、湿度、水份保持不变，因此，压力值Ⅱ、温度、湿度、水份组成了特征参数Ⅱ。
S4、将不同参考位置的特征参数Ⅱ施加到参考位置对应的标准试样块，定时监测各标准试样块的强度值和硬度值，并记录标准试样块在各时长下的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，完成该标准试样块的制备；
在本发明实施例中，标准试样块包括：圆柱体标准试样块和长方形标准试样块，圆柱体标准试样块的尺寸：直径Φ＝22～50mm，主要用于测试试样块的强度值；长方体标准试样块的尺寸：40*40*160mm，主要用于测试试样块的硬度值。
在本发明实施例中，标准试样块的制备过程具体如下：
获取与特征参数Ⅱ中湿度值相同的煤炭，将上述煤炭放入标准试样块对应的模具内，基于特征参数Ⅱ中的压力值对模具内的煤炭进行加压，同时控制模具所在环境的温度和水份与特征参数Ⅱ中的温度和水份相同，开始试验，每隔设定时长检测当前试样块的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，则认定该标准试压块制备完成。
假定在实际筒仓中布置有12个传感器组，即存在12个参考位置，命名为参考位置1至参考位置12，，在筒仓换煤炭时，针对每个参考位置制备一个标准试样块，参考位置1的第一个标准试样块称为标准试样块1-1，通过参考位置1处的传感器组定时监测参考位置1处的特征参数Ⅰ，转成成模拟筒仓内对应位置处的特征参数Ⅱ，基于该特征参数Ⅱ来制备标准试样块1-1，标准试样块1-1制备过程同上。
S5、针对每个参数位置制备一组标准试样块，通过线性回归的方式获取各参考位置处标准试样块的强度值及硬度值与时长的关系，进而确定各参考位置的煤炭板结周期。
由于筒仓内每个参考位置都制备一组标准试样，而每个标准试样都记录了不同时长下的强度值及硬度值，通过线性回归的方式来获取各参考位置处标准试样块的强度、硬度与时长的关系，即参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，在基于结块定义的强度阈值及硬度阈值来确定各参考位置处的结块周期，在后期配料过程中，可以更为精准的确定空气炮、氮气炮或强力旋风清扫设备的使用时间。
上面结合附图对本发明，进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之。

Claims (3)

1.一种筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1、构建虚拟筒仓；
S2、实时采集静置时实际筒仓中各参考位置的特征参数Ⅰ，特征参数Ⅰ包括：温度、湿度、水份及压力值；
S3、将静置时实际筒仓内的特征参数Ⅰ转化为静置时模拟筒仓内的特征参数Ⅱ；
S4、将不同参考位置的特征参数Ⅱ施加到参考位置对应的标准试样块，定时监测各标准试样块的强度值和硬度值，并记录标准试样块在各时长下的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，完成该标准试样块的制备；
S5、针对每个参数位置制备一组标准试样块，通过线性回归的方式获取各参考位置处结块的强度、硬度与时长的关系，进而确定各参考位置的煤炭板结周期；
步骤S3具体包括如下步骤：
S31、确定实际筒仓与虚拟筒仓的几何尺寸比值，即为几何相似系数C1；
S32、将实际筒仓所储备的煤炭进行当量直径分级，得当量直径Dpi，基于当量直径Dpi与几何相似系数Cl计算获得煤炭粒度对应的模拟当量直径Dmi；
S33、取原煤炭当量直径Dpi的煤炭分别测量容重，得到原煤炭容重γp，获取模拟当量直径Dmi的煤炭测量容重γm，γp/γm＝Cγ，Cγ为容重相似系数，其中，i＝1、2、3.....n，n≧1；
S34、据相似准则CγCl/Cσ＝1，计算出内应力相似系数Cσ；
S35、基于内应力相似系数将特征参数Ⅰ中压力值Ⅰ转换成模拟筒仓中的压力值Ⅱ，温度、湿度、水份保持不变，即构成了特征参数Ⅱ。
2.如权利要求1所述筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，其特征在于，标准试样块的制备过程具体如下：
获取与特征参数Ⅱ中湿度值相同的煤炭，将上述煤炭放入标准试样块对应的模具内，基于特征参数Ⅱ中的压力值对模具内的煤炭进行加压，同时控制模具所在环境的温度和水份与特征参数Ⅱ中的温度和水份相同，开始试验，每隔设定时长检测当前试样块的强度值和硬度值，直至试验时长达到设定时长，则认定该标准试压块制备完成。
3.如权利要求1所述筒仓工艺条件下煤炭板结期的测定方法，其特征在于，在下料口的中心位置处设置有传感器组，沿筒仓中心线纵向布置若干传感器组，在不同高度层上沿筒仓径向布置的若干传感器组，上述传感器组的布置位置即为筒仓中的参考位置。
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