CN209322924U - 一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高炉喷吹煤性能检测技术领域，公开了一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，包括：供气元件、反应容器、加热元件、测温元件以及计时控制器；供气元件通过进气管路与反应容器相连，形成保护气体和反应气体的注气结构；反应容器内设置有焦炭反应区和煤粉反应区，并且注气结构的流向为由焦炭反应区流向煤粉反应区；加热元件设置在反应容器外，形成反应加热结构；测温元件设置在反应容器内，形成反应温度监测结构；计时控制器与供气元件，形成供气计时控制结构，计时控制器还与加热元件以及测温元件相连，形成加热控制结构。本实用新型提供的装置能够实现喷吹煤对焦炭熔损反应影响的可靠测定。

Description

一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置

技术领域

本实用新型涉及高炉喷吹煤性能检测技术领域，特别涉及一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置。

背景技术

随着国内炼铁产能的扩大及国内对环保要求的日益严苛，各钢铁企业都在努力提高喷煤量来置换更多的焦炭，高炉喷煤技术在炼铁工艺环节的作用日益凸显。但是，随着高炉喷煤量的增加，风口区未燃的喷吹煤粉数量呈上升的趋势。因此，喷吹煤粉对高炉内焦炭高温熔损反应的影响不可忽视。由于我国国标没有测定未燃的喷吹煤粉对焦炭熔损反应影响的实验装置，因此本发明提供一种实验装置，可用于测定和比较喷吹煤粉对焦炭熔损反应的影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够可靠测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，包括：供气元件、反应容器、加热元件、测温元件以及计时控制器；

所述供气元件通过进气管路与所述反应容器相连，形成保护气体和反应气体的注气结构；

所述反应容器内设置有焦炭反应区和煤粉反应区，并且所述注气结构的流向为由所述焦炭反应区流向所述煤粉反应区；

所述加热元件设置在所述反应容器外，形成反应加热结构；

所述测温元件设置在所述反应容器内，形成反应温度监测结构；

所述计时控制器与所述供气元件，形成供气计时控制结构，所述计时控制器还与所述加热元件以及所述测温元件相连，形成加热控制结构。

进一步地，所述供气元件包括：氮气气源以及二氧化碳气源；

所述氮气气源以及所述二氧化碳气源分别通过所述进气管路与所述反应容器相连；

所述氮气气源与所述进气管路之间设置有第一电磁阀，所述二氧化碳气源与所述进气管路之间设置有第二电磁阀；

所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别与所述计时控制器相连。

进一步地，所述反应容器包括：容器主体；

所述容器主体内，自下而上设置有刚玉球层、焦炭反应区以及煤粉反应区；

所述容器主体上端设置有容器端盖。

进一步地，所述刚玉球层和所述焦炭反应区之间设置有筛板。

进一步地，所述筛板与所述焦炭反应区之间设置有第一筛网，所述煤粉反应区上方设置有第二筛网。

进一步地，所述第一筛网和所述第二筛网为80～200目筛网。

进一步地，所述反应容器的低端设置有进气口，所述进气口与所述进气管路相连，形成底部进气结构；

所述容器端盖上设置有出气孔。

进一步地，所述实验装置还包括：除尘器；

所述除尘器通过出气管路与所述出气孔相连。

进一步地，所述加热元件为电加热炉；

所述反应容器设置在所述电加热炉内；

所述电加热炉与所述计时控制器相连。

进一步地，所述计时控制器为电控制柜。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例中提供的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，通过设置有焦炭反应区和煤粉反应区的反应容器作为主要的反应场所，并搭配供气元件形成保护气体和反应气体的注入结构，从而保证反应过程的稳定；

2、本申请实施例由于进一步通过测温元件和加热元件搭配计时加热控制器，实现反应时间和温度等条件的反应流程的较高的自动化控制，实现反应条件和时序的精确掌控，保证反应的可靠性能够；

3、同时，本申请实施例中，通过设定焦炭反应区和煤粉反应区，可以比较不同煤种相同粒度下对焦炭熔损反应的影响以及单种煤或混煤不同粒度对焦炭熔损反应的影响，对分析不同喷吹煤粉对焦炭高温性能的影响和科学优化配煤提供了很好的依据，使测定喷吹煤粉对焦炭熔损反应的影响实验简单易行，更好地模拟了高炉工况下未燃的喷吹煤粉对焦炭熔损反应的影响。

附图说明

图1为本实用新型提供的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的反应容器的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供能够可靠测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置；实现反应条件和时序的自动化控制，提升反应实验的可靠性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，包括：供气元件、反应容器8、加热元件9、测温元件5以及计时控制器10。

下面将具体说明。

所述供气元件通过进气管路4与所述反应容器8相连，形成保护气体和反应气体的注气结构，保证实验的环境的稳定。

所述反应容器8内设置有焦炭反应区和煤粉反应区，用于设置焦炭层和煤粉试样层，并进行焦炭熔损反应；并且所述注气结构的流向为由所述焦炭反应区流向所述煤粉反应区，也就是进气气流依次通过焦炭层和煤粉式样层。

所述加热元件9设置在所述反应容器8外，形成反应加热结构，从而提供加热条件，并能够根据实验需要提供对应温度的持续加热操作。

所述测温元件5设置在所述反应容器8内，形成反应温度监测结构，实时监控反应环境内的温度，从而实现对反应温度条件的监控，便于加热元件的加热控制。

所述计时控制器10与所述供气元件，形成供气计时控制结构，从而可以根据反应流程实现通气种类、流程以及持续时间的精确控制，实现高质量的测定实验；所述计时控制器10还与所述加热元件9以及所述测温元件5相连，形成加热控制结构，也就是形成闭环加热温度的控制结构，从而实现加热条件，持续时间的闭环控制，进一步提升反应条件的可靠性和质量。

具体来说，本测定装置可提供两种惰性保护气体和反应气体，所述供气元件包括：氮气气源1以及二氧化碳气源2；

所述氮气气源1以及所述二氧化碳气源2分别通过所述进气管路4与所述反应容器8相连；所述氮气气源1与所述进气管路4之间设置有第一电磁阀31，所述二氧化碳气源2与所述进气管路4之间设置有第二电磁阀32；所述第一电磁阀31和所述第二电磁阀32分别与所述计时控制器相连，用于有序自动控制注气结构的通断。

进一步地，所述反应容器8包括：容器主体；

所述容器主体内，自下而上设置有刚玉球层84、焦炭反应区87以及煤粉反应区88；也就是说，在容器主体内以刚玉球层84打底，在其上的焦炭反应区87内设置焦炭层，而后在焦炭层上的煤粉反应区88内设置待实验的煤粉试样。

所述容器主体上端设置有容器端盖810，从而形成一个稳定的封口空间，在其内进行反应过程。

一般来说，所述刚玉球层84和所述焦炭反应区87之间设置有筛板85，也就是形成一个具备通气孔的支撑件，承载焦炭的同时保证良好的气体流动。

进一步地，所述筛板85与所述焦炭反应区87之间设置有第一筛网86，用于防止煤粉下漏，所述煤粉反应区88上方设置有第二筛网89，防止煤粉在气流作用下吹散或者跟随气流流出容器主体。

通常，所述第一筛网86和所述第二筛网89为80～200目筛网，从而适应各种不同粒径大小的煤粉试样。

测温元件5可采用热电偶。一般来说，所述热电偶插入到所述反应容器中心，插入到焦炭反应区87和煤粉反应区88内；通常，可在所述热电偶外套接一个套管，所述套管嵌于所述焦炭反应区和煤粉反应区内，形成一个隔离的空腔，热电偶深入到所述空腔内。

为了提升注气结构连接的可靠性，所述反应容器8的低端设置有进气口82，所述进气口82与所述进气管路4相连，形成底部进气结构；所述容器端盖810上设置有出气孔83，连接出气管6形成顶部出气结构，也就是形成低进高出，穿过焦炭反应区87和煤粉反应区88保证注气效果。

进一步地，所述实验装置还包括：除尘器7；所述除尘器7通过出气管路6与所述出气孔83相连，从而对排出的气体进行除尘操作，避免环境污染。

通常，所述加热元件9为电加热炉；所述反应容器8设置在所述电加热炉内；所述电加热炉与所述计时控制器10相连，实现电加热炉的加热控制。

一般来说，所述计时控制器10可选用电控制柜，作为现场的控制操作平台。电控制柜内设置由计时器，时序控制器搭建的计时时序控制结构，从而实现对流程时间，温度以及流程时序进行控制。

下面将通过具体的实验操作过程，用以说明本装置。

具体步骤如下：

在反应容器8的底部铺一层高约100mm的刚玉球层，上面平放筛板85；然后平放80～200目的第一筛网86，先装入200g±0.5g的焦炭试样，再装入一定细度的0～200克干燥喷吹煤粉试样，其中，-200目比例在30％～100％；喷吹煤粉上部平放80～200目的第二筛网89；其中，装样前调整好刚玉球高度，使反应器内焦炭层和煤粉层处于电炉恒温区内，将热电偶套管插入料层中心位置并与容器端盖810固定相连，而后测温热电隅插入反应器热电偶套管内。

在完成准备工作后，开始执行以下反应操作过程。

点加热炉通电加热，按照8～16℃/min的升温速度基尼险那个升温，当测温热电偶监测到料层中心温度达到400℃时，开启第一电磁阀31，氮气源1以0.8L/min的流量通氮气，保护焦炭，防止其烧损。

当料层中心温度达到1100℃时，操作电控制柜控制第一电磁阀31动作切断氮气，第二电磁阀32动作，改通二氧化碳，流量为5L/min，反应2h，通二氧化碳后料层温度应在5～10min内恢复到1100±5℃。

反应2h后停止加热，操作电控制柜控制第二电磁阀32动作切断二氧化碳气路，改通氮气，流量控制在2L/min。迅速将反应容器8从电加热炉9内取出，放在支架上继续通氮气，使焦炭和煤粉冷却到100℃以下，停止通氮气，打开容器端盖810，倒出焦炭和煤粉。

用网筛分离出焦炭和煤粉，筛分、称量、记录；将反应后的焦炭全部装入转鼓内，以20r/min的转速共转30min，总转数为600r。

焦炭反应性指标以损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百分数表示，反应后强度指标以转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数表示。测得的焦炭反应性越低，反应后强度越高，代表此种喷吹煤对焦炭的保护作用越好。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例中提供的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，通过设置有焦炭反应区和煤粉反应区的反应容器作为主要的反应场所，并搭配供气元件形成保护气体和反应气体的注入结构，从而保证反应过程的稳定；

2、本申请实施例由于进一步通过测温元件和加热元件搭配计时加热控制器，实现反应时间和温度等条件的反应流程的较高的自动化控制，实现反应条件和时序的精确掌控，保证反应的可靠性能够；

3、同时，本申请实施例中，通过设定焦炭反应区和煤粉反应区，可以比较不同煤种相同粒度下对焦炭熔损反应的影响以及单种煤或混煤不同粒度对焦炭熔损反应的影响，对分析不同喷吹煤粉对焦炭高温性能的影响和科学优化配煤提供了很好的依据，使测定喷吹煤粉对焦炭熔损反应的影响实验简单易行，更好地模拟了高炉工况下未燃的喷吹煤粉对焦炭熔损反应的影响。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于，包括：供气元件、反应容器、加热元件、测温元件以及计时控制器；

所述供气元件通过进气管路与所述反应容器相连，形成保护气体和反应气体的注气结构；

所述反应容器内设置有焦炭反应区和煤粉反应区，并且所述注气结构的流向为由所述焦炭反应区流向所述煤粉反应区；

所述加热元件设置在所述反应容器外，形成反应加热结构；

所述测温元件设置在所述反应容器内，形成反应温度监测结构；

所述计时控制器与所述供气元件，形成供气计时控制结构，所述计时控制器还与所述加热元件以及所述测温元件相连，形成加热控制结构。

2.如权利要求1所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于，所述供气元件包括：氮气气源以及二氧化碳气源；

所述氮气气源以及所述二氧化碳气源分别通过所述进气管路与所述反应容器相连；

所述氮气气源与所述进气管路之间设置有第一电磁阀，所述二氧化碳气源与所述进气管路之间设置有第二电磁阀；

所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别与所述计时控制器相连。

3.如权利要求1所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于，所述反应容器包括：容器主体；

所述容器主体内，自下而上设置有刚玉球层、焦炭反应区以及煤粉反应区；

所述容器主体上端设置有容器端盖。

4.如权利要求3所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述刚玉球层和所述焦炭反应区之间设置有筛板。

5.如权利要求4所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述筛板与所述焦炭反应区之间设置有第一筛网，所述煤粉反应区上方设置有第二筛网。

6.如权利要求5所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述第一筛网和所述第二筛网为80～200目筛网。

7.如权利要求1所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述反应容器的低端设置有进气口，所述进气口与所述进气管路相连，形成底部进气结构；

所述容器端盖上设置有出气孔。

8.如权利要求7所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：除尘器；

所述除尘器通过出气管路与所述出气孔相连。

9.如权利要求1所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述加热元件为电加热炉；

所述反应容器设置在所述电加热炉内；

所述电加热炉与所述计时控制器相连。

10.如权利要求1～9任一项所述的测定喷吹煤对焦炭熔损反应影响的实验装置，其特征在于：所述计时控制器为电控制柜。