CN205246426U - 一种焦炭的热强度模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焦炭的热强度模拟实验装置，包括试验焦炉、焦罐组件移动装置和压力传感器，试验焦炉由加热炉体和焦罐组件组成，焦罐组件包括焦罐、焦罐上盖、荷重砣、纤维保温套和把接护套管，把接护套管将荷重砣、纤维保温套和焦罐上盖串接在一起，并整体置于焦罐中，荷重砣底部的焦罐中放置配煤试样；把接护套管内设有测温热电偶，把接护套管上部与焦罐组件移动装置相连，焦罐组件可在焦罐组件移动装置带动下升降旋转；焦罐上盖的出口烟道上设有压力传感器。本实用新型能够模拟不同容积生产焦炉碳化室内配煤在干馏结焦过程中所承受的压力，并可控制配煤试样在高温干馏全程碳化室内气氛压力，从而真实模拟生产焦炉工艺条件完成高温干馏过程。

Description

一种焦炭的热强度模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及冶金焦炭物化性能检测技术领域，尤其涉及一种焦炭的热强度模拟实验装置。

背景技术

随着钢铁企业高炉不断大型化，对焦炭质量要求越来越高，优质炼焦煤资源日益缺乏，使得炼焦行业配煤压力增大，对焦炭质量的预测与控制已成为炼焦生产的关键问题。为稳定焦炭质量、控制原料成本、扩展炼焦原料煤范围、制定合理的炼焦配煤工艺，传统配煤方法中所考虑的一些工艺指标已不能满足配煤生产的需要，因此，寻求能够真实地模拟生产焦炉焦炭质量的试验焦炉十分必要。

实践证明，试验焦炉的一个重要功能就是用所炼焦炭去预测生产焦炉焦炭的冷强度、1100℃的反应性及反应后强度，因为试验焦炉的焦炭质量与生产焦炉的焦炭质量容易建立起相关关系，根据试验焦炉的试验能预测生产焦炉的结果，达到指导炼焦生产的目的。但目前国内各焦化厂实验室所采用的实验焦炉，配煤试样在无荷重(胶质体自然膨胀)条件下的干馏炼焦方式，使得试验焦炉练出的焦炭与大焦炉相比密度偏低，泡焦过多，冷强度、1100℃反应性及反应后强度指标偏差较大，两者之间焦炭的物化性能仅能用相关性来比较与衡量，检验结果可信度低，很难满足指导炼焦生产的需要。

发明内容

本实用新型提供了一种焦炭的热强度模拟实验装置，能够模拟不同容积生产焦炉碳化室内配煤在干馏结焦过程中所承受的压力，试验焦炉采用全密封式，可以方便地控制配煤试样在高温干馏全程碳化室内气氛压力，从而真实地模拟生产焦炉工艺条件完成高温干馏过程。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种焦炭的热强度模拟实验装置，包括试验焦炉、焦罐组件移动装置和压力传感器，所述试验焦炉由加热炉体和置于加热炉体中的焦罐组件组成，焦罐组件包括焦罐、焦罐上盖、荷重砣、纤维保温套和把接护套管，把接护套管将荷重砣、纤维保温套和焦罐上盖串接在一起，并整体置于焦罐中，荷重砣底部的焦罐中放置配煤试样；把接护套管内设有测温热电偶，把接护套管上部与焦罐组件移动装置相连，焦罐组件可在焦罐组件移动装置带动下升降旋转；焦罐上盖的出口烟道上设有压力传感器。

所述焦罐组件移动装置由升降机构和旋转机构组成；升降机构包括升降立管、升降电机、升降丝杠和升降支梁，升降电机位于升降立管顶部，用于驱动与升降立管平行的升降丝杠转动，套装在升降丝杠和升降立管上的升降支梁可沿升降丝杠上下移动，升降支梁伸出端与把接护套管固定连接；旋转机构包括旋转电机、旋转驱动轮、旋转主轮和支撑套管，支撑套管套装在升降立管外侧，旋转驱动轮由固定在支撑套管上的旋转电机驱动，旋转主轮套装在升降立管上，与旋转驱动轮啮合传动；升降丝杠下端与旋转主轮固定连接，升降立管、升降电机、升降丝杠及升降支梁可整体在旋转主轮带动下绕升降立管轴线转动，升降立管通过轴承固定在旋转主轮下方的支撑套管中。

所述压力传感器、测温热电偶、升降电机和旋转电机分别连接试验焦炉控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)改变了传统实验焦炉配煤试样在无荷重，高温干馏过程中胶质体无限制地自然膨胀，及碳化室内气氛压力未加控制的炼焦工艺；该装置在配煤试样上加设了荷重砣，配煤试样高温干馏过程中，通过改变荷重砣质量的方式对配煤试样施加可变的压力，可真实模拟不同容积生产焦炉碳化室内配煤在干馏结焦过程中所承受的压力，保证在高温干馏全程中，配煤试样密度与生产焦炉碳化室内被模拟单元体的配煤密度一致；

2)本实用新型所述试验焦炉为全密封式，可以方便地控制配煤试样在高温干馏全程碳化室内气氛压力，实验过程中可调节该压力与生产焦炉碳化室内模拟单元体当地的配煤气氛压力相一致；保证了焦炭试样在高温干馏全程，真实地模拟了生产焦炉碳化室内某模拟单元体的系列条件，使两者配煤在相同的密度、气氛压力下完成高温干馏过程，实现了两者在同一配煤条件下焦炭物化指标达到一致；

3)试验焦炉与生产焦炉的配煤在相同的密度、环境压力下完成高温干馏过程，实现了两者配煤之间具有相同的孔隙度、单位体积胶质体含量、胶质体膨胀力、渗透扩散能力，保证了两者配煤中胶质体在碳颗粒缝隙间分布均匀一致；焦炭试样检验结果可信度高，保证了制成的焦炭检验试样与相同工艺条件下生产焦炉预测产出的焦炭物化性能一致，为优化配煤提供了可靠依据，为推动炼焦生产向高产、优质、低耗的方向迅猛发展提供有力的技术支撑。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图一。(焦罐组件置于加热炉体外)

图2是本实用新型的结构示意图二。(焦罐组件由焦罐组件移动装置提升后)

图3是本实用新型的结构示意图三。(焦罐组件由焦罐组件移动装置提升并旋转后)

图4是本实用新型的结构示意图四。(焦罐组件由焦罐组件移动装置移动后放置到加热炉体内)

图中：1.加热炉体2.焦罐3.配煤试样4.荷重砣5.纤维保温套6.把接护套管7.焦罐上盖8.测温热电偶9.升降支梁10.升降电机11.升降丝杠12.升降立管13.旋转主轮14.旋转驱动轮15.旋转电机16.向心球轴承17.支撑套管18.推力轴承19.压力传感器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

见图1-图4，是本实用新型的结构示意图，本实用新型一种焦炭的热强度模拟实验装置，包括试验焦炉、焦罐组件移动装置和压力传感器19，所述试验焦炉由加热炉体1和置于加热炉体1中的焦罐组件组成，焦罐组件包括焦罐2、焦罐上盖7、荷重砣4、纤维保温套5和把接护套管6，把接护套管6将荷重砣4、纤维保温套5和焦罐上盖7串接在一起，并整体置于焦罐2中，荷重砣4底部的焦罐2中放置配煤试样3；把接护套管6内设有测温热电偶8，把接护套管6上部与焦罐组件移动装置相连，焦罐组件可在焦罐组件移动装置带动下升降旋转；焦罐上盖7的出口烟道上设有压力传感器19。

所述焦罐组件移动装置由升降机构和旋转机构组成；升降机构包括升降立管12、升降电机10、升降丝杠11和升降支梁9，升降电机10位于升降立管12顶部，用于驱动与升降立管12平行的升降丝杠11转动，套装在升降丝杠11和升降立管12上的升降支梁9可沿升降丝杠11上下移动，升降支梁9伸出端与把接护套管6固定连接；旋转机构包括旋转电机15、旋转驱动轮14、旋转主轮13和支撑套管17，支撑套管17套装在升降立管12外侧，旋转驱动轮14由固定在支撑套管17上的旋转电机15驱动，旋转主轮13套装在升降立管12上，与旋转驱动轮14啮合传动；升降丝杠11下端与旋转主轮13固定连接，升降立管12、升降电机10、升降丝杠11及升降支梁9可整体在旋转主轮13带动下绕升降立管12轴线转动，升降立管12通过轴承固定在旋转主轮13下方的支撑套管17中。

所述压力传感器19、测温热电偶8、升降电机10和旋转电机15分别连接试验焦炉控制系统。

本实用新型中，所述加热炉体1用于对焦罐2内配煤试样3进行加热，焦罐2用于盛装配煤试样3以模拟焦炉碳化室，配煤试样3为预实验多煤种混匀的集合；荷重砣4用于对配煤试样3施加正压力；纤维保温套5设置在焦罐2上部，阻止热量上传，保证配煤试样3纵向温度均匀；焦罐上盖7与焦罐2固定为一体并密封，保证配煤试样3在隔绝空气条件下干馏。

把接护套管6用于将荷重砣4、纤维保温套5和焦罐上盖7串接为一体，温测热电偶8设置在把接护套管6内，用于监测配煤试样3的中心温度；把接护套管6顶部与升降支梁9固定连接并可使焦罐组件一起随升降支梁9移动。

所述升降电机10用于驱动升降丝杠11绕其轴线做正反两方向的旋转运动，并带动套装在其上的升降支梁9做上下移动，升降支梁9同时套装在升降立管12上，升降立管12起导向作用，保证升降支梁9及焦罐组件做垂直上下运动。

所述旋转电机15用于驱动旋转驱动轮14并带动旋转主轮13及升降机构整体做平面转动；支撑套管17作为焦罐组件移动装置的底座，其顶部与升降立管12之间设向心球轴承16，底部与升降立管12之间设推力轴承18，保证升降立管12的垂直度，并使其在低摩擦阻力条件下平稳旋转。

本实用新型中，荷重砣4的质量、对配煤试样3施加的压力、配煤试样干馏过程碳化室内气氛压力(通过调节出口烟道上的压力调节阀实现)是根据实际焦炉容积、生产工艺要求决定的，采用本实用新型进行高温干馏炼焦试验的步骤如下：

1)将配煤试样3装入焦罐2内，启动升降电机10，将由把接护套管6、荷重砣4、纤维保温套5、焦罐上盖7组成的串接结构下移压在焦罐2中的配煤试样3上，将焦罐2与焦罐上盖7固定并密封，形成焦罐组件；如图1所示。

2)启动升降电机10，带动升降丝杠11旋转，通过升降支梁9将与焦罐组件向上提升，并移动到上行终点，如图2所示。

3)启动旋转电机15，驱动旋转驱动轮14并带动旋转主轮13、升降立管12、升降丝杠11、升降电机10与焦罐组件一起旋转180°至加热炉体1的炉膛中心垂线上部终点，如图3所示。

4)启动升降电机10，带动升降丝杠11旋转，通过升降支梁9把焦罐组件向下移动至下行终点，使焦罐2置于加热炉体1中心位置，将压力传感器19安装在焦罐上盖7出口烟道上，如图4所示。

5)按试验程序升温，控制炉内过程压力，直至高温干馏炼焦过程结束；按步骤2)～步骤4)反向操作，使焦罐组件原路返回，将成焦试样提出加热炉体以外供分析检验。

以上步骤可通过试验焦炉控制系统进行总体协调控制，试验焦炉控制系统同时用于控制试验过程的加热温度、时间等工艺参数，可以是PLC或单片机。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种焦炭的热强度模拟实验装置，其特征在于，包括试验焦炉、焦罐组件移动装置和压力传感器，所述试验焦炉由加热炉体和置于加热炉体中的焦罐组件组成，焦罐组件包括焦罐、焦罐上盖、荷重砣、纤维保温套和把接护套管，把接护套管将荷重砣、纤维保温套和焦罐上盖串接在一起，并整体置于焦罐中，荷重砣底部的焦罐中放置配煤试样；把接护套管内设有测温热电偶，把接护套管上部与焦罐组件移动装置相连，焦罐组件可在焦罐组件移动装置带动下升降旋转；焦罐上盖的出口烟道上设有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种焦炭的热强度模拟实验装置，其特征在于，所述焦罐组件移动装置由升降机构和旋转机构组成；升降机构包括升降立管、升降电机、升降丝杠和升降支梁，升降电机位于升降立管顶部，用于驱动与升降立管平行的升降丝杠转动，套装在升降丝杠和升降立管上的升降支梁可沿升降丝杠上下移动，升降支梁伸出端与把接护套管固定连接；旋转机构包括旋转电机、旋转驱动轮、旋转主轮和支撑套管，支撑套管套装在升降立管外侧，旋转驱动轮由固定在支撑套管上的旋转电机驱动，旋转主轮套装在升降立管上，与旋转驱动轮啮合传动；升降丝杠下端与旋转主轮固定连接，升降立管、升降电机、升降丝杠及升降支梁可整体在旋转主轮带动下绕升降立管轴线转动，升降立管通过轴承固定在旋转主轮下方的支撑套管中。

3.根据权利要求1或2所述的一种焦炭的热强度模拟实验装置，其特征在于，所述压力传感器、测温热电偶、升降电机和旋转电机分别连接试验焦炉控制系统。