CN204903431U - 一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，包括煤解实验炉、膨胀压力联动感测装置、光轴移动框架、加热控制系统、底座、自动控制及测量系统，所述膨胀压力联动感测装置的压力盘设置在煤解实验炉内的炭化室的一侧，煤样放置在炭化室与压力盘所形成的腔体内，膨胀压力联动感测装置中的移动平台通过直线轴承与光轴移动框架中的光轴连接，所述煤解实验炉和光轴移动框架分别固定在水平底座上，所述自动控制及测量系统分别连接膨胀压力联动感测装置中的电机、压力传感器和中心电偶，所述加热控制系统分别连接煤解实验炉中的控制电偶和加热元件。本实用新型能够准确描述烟煤热解过程中的膨胀行为。

Description

一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置

技术领域

本实用新型涉及煤炭转化测定装置，特别涉及一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置。

背景技术

煤的热解是指以煤为原料，持续加热至一定温度后发生一系列的物理、化学反应生成气体、液体、固体的过程。煤的热解过程如图1所示。

目前能够测量煤的热解过程中膨胀行为的实验装置基本没有，只有利用其它手段去推测煤的热解过程中的膨胀行为，比如带有可活动炉墙的大型试验焦炉去测定膨胀压力。但由于其装煤量大，试验设备庞大，不易于操作，特别是摩擦阻力对测量结果有很大的影响，测试过程中误差较大。日本新日铁开发出一套小型可活动炉墙的试验装置，装煤量大约70kg；西班牙卡门等人开发出了一套小型炼焦反应器来研究煤在结焦过程中的膨胀，装煤量大约为1.5kg；加拿大研究机构Canmet开发出一套能测量煤的膨胀和收缩装置，装煤量约为12kg。总结其研究数据发现，目前没有一家科研单位能准确阐述对煤在热解过程中具体的膨胀行为及膨胀压力，都是基于一些理论计算和推导得出。也有一些小型试验装置来测量膨胀压力，但这种小型装置普遍存在一个问题，都没有测量煤的热解时焦饼中心的温度，所得出的类似于膨胀压力数值能否完全反映煤的真实膨胀行为有待推敲。

鉴于上述问题，开发出一套装煤量小，试验设备满足工艺要求并能准确描述煤在热解过程中所产生的膨胀行为的小型试验装置迫在眉睫。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，能够准确描述烟煤热解过程中的膨胀行为，可以简单快速的测量煤在热解过程中的膨胀行为，并且用煤量少，人工操作少，自动化程度高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，包括煤解实验炉、膨胀压力联动感测装置、光轴移动框架、加热控制系统、底座、自动控制及测量系统，所述膨胀压力联动感测装置的压力盘设置在煤解实验炉内的炭化室的一侧，煤样放置在炭化室与压力盘所形成的腔体内，膨胀压力联动感测装置中的移动平台通过直线轴承与光轴移动框架中的光轴连接，所述煤解实验炉和光轴移动框架分别固定在水平底座上，所述自动控制及测量系统分别连接膨胀压力联动感测装置中的电机、压力传感器和中心电偶，所述加热控制系统分别连接煤解实验炉中的控制电偶和加热元件。

所述煤解实验炉包括炭化室、控制电偶、加热元件、加热炉体，炭化室设置在加热炉体内，控制电偶穿过加热炉体与炭化室接触，加热元件设置在加热炉体内、炭化炉的两侧。

所述膨胀压力联动感测装置包括压力盘、承压杆、压力传感器、移动平台、传动铜螺母、传动丝杠、电机、中心电偶，承压杆为中空结构，一端与压力盘固定连接，另一端通过螺纹与压力传感器连接，压力传感器通过连接螺母固定在移动平台上，在移动平台上固定有传动铜螺母，传动铜螺母与传动丝杠螺接，传动丝杠通过联轴器与电机连接，中心电偶通过承压杆的中间空心处穿入到煤样的中心位置。

所述光轴移动框架包括支撑光轴右平台、支撑光轴左平台、上平板、光轴，支撑光轴右平台和支撑光轴左平台的下端与底座固定连接，支撑光轴右平台和支撑光轴左平台的上端与上平板固定连接，光轴的两端分别固定在支撑光轴右平台和支撑光轴左平台上。

所述自动控制及测量系统包括PLC控制系统、显示器，显示器连接PLC控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，能够准确描述烟煤热解过程中的膨胀行为，可以简单快速的测量煤在热解过程中的膨胀行为，并且用煤量少，人工操作少，自动化程度高。本实用新型可任意模拟试验焦炉的工业参数(如装煤堆密度、装煤水分、装煤粒度、不同加热制度等)对烟煤热解过程中膨胀行为的影响。

附图说明

图1是本实用新型一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置的结构示意图；

图中：1-炭化室；2-控制电偶；3-压力盘；4-加热元件；5-支撑光轴右平台；6-压力传感器；7-移动平台；8-直线轴承；9-传动铜螺母；10-压力传感器连接螺母；11-支撑光轴左平台；12-上平板；13-电机支撑平台；14-电机；15-联轴器；16-菱形轴承座；17-光轴；18-传动丝杠；19-底座；20-中心电偶；21-支撑柱；22-煤样；23-加热炉体；24-加热控制系统；25-PLC控制系统；26-显示器；27-承压杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图对实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

见图1所示，一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，包括煤解实验炉、膨胀压力联动感测装置、光轴移动框架、加热控制系统24、底座19、自动控制及测量系统，所述膨胀压力联动感测装置的压力盘3设置在煤解实验炉内的炭化室1的一侧，煤样22放置在炭化室1与压力盘3所形成的腔体内，膨胀压力联动感测装置中的移动平台7通过直线轴承8与光轴移动框架中的光轴17连接，所述煤解实验炉和光轴移动框架分别固定在水平底座19上，所述自动控制及测量系统分别连接膨胀压力联动感测装置中的电机14、压力传感器6和中心电偶21，所述加热控制系统24分别连接煤解实验炉中的控制电偶2和加热元件4。

所述煤解实验炉包括炭化室1、控制电偶2、加热元件4、加热炉体23，炭化室1设置在加热炉体23内，控制电偶2穿过加热炉体23与炭化室1接触，加热元件4设置在加热炉体23内、炭化炉1的两侧。

炭化室1为一侧固定在加热炉体23上的长方体结构的煤热解炭化室，在加热炉体23中设置4个加热元件4，加热控制系统24每侧各连接两个加热元件4，采用两侧加热方式对炭化室1加热。加热控制系统24同时通过控制电偶2测定炭化室1的温度，并按给定的方式为炭化室1加温。

所述膨胀压力联动感测装置包括压力盘3、承压杆27、压力传感器6、移动平台7、传动铜螺母9、传动丝杠18、电机14、中心电偶20，承压杆27为中空结构，一端与压力盘3固定连接，另一端通过螺纹与压力传感器6连接，压力传感器6通过连接螺母10固定在移动平台7上，在移动平台7上固定有传动铜螺母9，传动铜螺母9与传动丝杠18螺接，传动丝杠18通过联轴器15与电机14连接，中心电偶20通过承压杆27的中间空心处穿入到煤样22的中心位置。

压力盘3设置在炭化室1内，压紧煤样22。在承压杆27远离压力盘3的端部留有开口，中心电偶20从开口沿承压杆27的内壁一直插入到煤样22中，中心电偶20的末端在煤样22的中心位置。

移动平台7通过直线轴承8与光轴17连接，使移动平台7可以延光轴17移动。移动平台7的4个角分别连接4个光轴17使运动更平稳准确。

电机14固定在电机支撑平台13上，电机支撑平台13的上端与上平板12固定连接，电机支撑平台13的下端与底座19固定连接。

所述光轴移动框架包括支撑光轴右平台5、支撑光轴左平台11、上平板12、光轴17，支撑光轴右平台5和支撑光轴左平台11的下端与底座19固定连接，支撑光轴右平台5和支撑光轴左平台11的上端与上平板12固定连接，光轴17的两端分别固定在支撑光轴右平台5和支撑光轴左平台11上。在支撑光轴右平台5和支撑光轴左平台11的四个角上各安装一个光轴17。

在支撑光轴左平台11上安装有菱形轴承座16，内设轴承，传动丝杠18穿过轴承后连接联轴器15。

所述自动控制及测量系统包括PLC控制系统、显示器，显示器连接PLC控制系统。PLC控制系统连接电机14、压力传感器6和中心电偶21。

PLC控制系统25控制电机14的正转、反转，由于传动丝杠18与传动铜螺母9螺接，在传动丝杠18转动的过程中，可以推动传动铜螺母9同时带动移动平台7和压力盘3平稳移动。同时，PLC控制系统25检测压力传感器6的膨胀数值，当膨胀数值小于一定的临界值时，自动控制电机14的运动，保持压力盘3紧贴煤样22表面。

本实用新型的操作步骤如下：

将底座19放置于水平面上，加热炉体23固定于底座19上，用天平称量一定质量的煤样22，装入到炭化室1中，利用石棉垫平铺在煤样表面使其平整，然后将压力盘3放入炭化室1中，控制电偶2插到加热炉体23中与炭化室1接触，将压力盘3与压力传感器6连接并固定于移动平台7上；开启PLC控制系统25检测压力传感器6的膨胀数值，根据预先设定的临界值，自动控制电机14的运动，保持压力盘3紧贴煤样22表面；启动加热控制系统24控制加热温度按给定的方式升温，同时PLC控制系统25采集压力传感器6的膨胀数值和中心电偶20的温度值，显示器26同步显示经控制系统计算处理所得到烟煤热解过程中膨胀行为和中心温度变化曲线；实验结束后，先关闭加热控制系统24，再关闭PLC控制系统25。

Claims (5)

1.一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，其特征在于，包括煤解实验炉、膨胀压力联动感测装置、光轴移动框架、加热控制系统、底座、自动控制及测量系统，所述膨胀压力联动感测装置的压力盘设置在煤解实验炉内的炭化室的一侧，煤样放置在炭化室与压力盘所形成的腔体内，膨胀压力联动感测装置中的移动平台通过直线轴承与光轴移动框架中的光轴连接，所述煤解实验炉和光轴移动框架分别固定在水平底座上，所述自动控制及测量系统分别连接膨胀压力联动感测装置中的电机、压力传感器和中心电偶，所述加热控制系统分别连接煤解实验炉中的控制电偶和加热元件。

2.根据权利要求1所述的一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，其特征在于，所述煤解实验炉包括炭化室、控制电偶、加热元件、加热炉体，炭化室设置在加热炉体内，控制电偶穿过加热炉体与炭化室接触，加热元件设置在加热炉体内、炭化炉的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，其特征在于，所述膨胀压力联动感测装置包括压力盘、承压杆、压力传感器、移动平台、传动铜螺母、传动丝杠、电机、中心电偶，承压杆为中空结构，一端与压力盘固定连接，另一端通过螺纹与压力传感器连接，压力传感器通过连接螺母固定在移动平台上，在移动平台上固定有传动铜螺母，传动铜螺母与传动丝杠螺接，传动丝杠通过联轴器与电机连接，中心电偶通过承压杆的中间空心处穿入到煤样的中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，其特征在于，所述光轴移动框架包括支撑光轴右平台、支撑光轴左平台、上平板、光轴，支撑光轴右平台和支撑光轴左平台的下端与底座固定连接，支撑光轴右平台和支撑光轴左平台的上端与上平板固定连接，光轴的两端分别固定在支撑光轴右平台和支撑光轴左平台上。

5.根据权利要求1所述的一种测量烟煤热解过程中的膨胀行为的实验装置，其特征在于，所述自动控制及测量系统包括PLC控制系统、显示器，显示器连接PLC控制系统。