CN211771081U - 工业结焦过程全要素模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了工业结焦过程全要素模拟装置，主要涉及工业结焦试验技术领域。包括：机架；顶部敞口的碳化容器；电加热炉；堆比重调节装置；恒压装置，所述恒压装置包括与碳化容器的顶部敞口相适应的盖体，所述盖体与碳化容器可拆卸连接，所述盖体的下侧设有与碳化容器的内腔相适应的恒压密封盘，所述盖体上设有用于带动恒压密封盘上下移动的第二升降装置；升降平移机构，所述升降平移机构与盖体连接。本实用新型的有益效果在于：能够全方位模拟工业结焦过程中几乎所有的工艺因素，使得到的试验焦样几乎与大生产焦炉完全一致，为指导企业配煤、预测焦炭质量提供有力试验数据支撑。

Description

工业结焦过程全要素模拟装置

技术领域

本实用新型涉及工业结焦试验技术领域，具体是工业结焦过程全要素模拟装置。

背景技术

配煤是炼焦生产的重要环节，直接影响着焦炭的质量和生产成本，由于到目前为止，配煤理论尚未完全研究清楚，因此无论是采用经验配煤还是煤岩配煤进行研究时，在预测焦炭强度以及焦化厂在更改和确定配煤比时，均需要一台能模拟生产焦炉的试验装置。但目前国内外所现有的实验装置，包括：40KG\70KG\100KG\200KG\300KG\400KG等实验装置所得到的焦炭质量与大生产焦炉不能完全一致，因而不能直接应用到生产上。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供工业结焦过程全要素模拟装置，它分别从炭化室宽度、煤料堆密度、煤料水分、炼焦速度、单向传热、煤料承负压力、炭化室内气压等各方面进行全方位模拟，通过合理调整各参数后，可使此装置炼出的焦炭各项指标与大焦炉几乎完全一致，包括： M40、M25、M10、CRI、CSR、焦炭孔隙、焦炭裂纹、焦炭光学组织含量等，能够全方位模拟工业结焦过程中几乎所有的工艺因素，使得到的试验焦样几乎与大生产焦炉完全一致，为指导企业配煤、预测焦炭质量提供有力试验数据支撑。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

工业结焦过程全要素模拟装置，包括：

机架；

顶部敞口的碳化容器，所述碳化容器用于盛放试样；

电加热炉，所述电加热炉固定在机架上，所述电加热炉的顶部设有与碳化容器相适应的进出口；

堆比重调节装置，所述堆比重调节装置包括支撑架，所述支撑架安装在机架上，且能够在机架上水平移动，所述支撑架上设有第一升降装置，所述第一升降装置的底部设有空气锤，所述空气锤的底部设有施压轴，所述施压轴的底部设有与碳化容器的内腔相适应的施压盘，所述第一升降装置连接有第一控制器；

恒压装置，所述恒压装置包括与碳化容器的顶部敞口相适应的盖体，所述盖体与碳化容器可拆卸连接，所述盖体上设有排气孔，所述盖体的下侧设有与碳化容器的内腔相适应的恒压密封盘，所述盖体上设有用于带动恒压密封盘上下移动的第二升降装置，所述第二升降装置连接有第二控制器；

升降平移机构，所述升降平移机构安装在机架上，所述升降平移机构与盖体连接，用于带动盖体升降和平移。

优选的，所述碳化容器的顶部设有向外延伸的凸缘，所述盖体通过螺栓与凸缘连接。

优选的，所述电加热炉连接有PLC控制器，所述电加热炉的内壁上自上而下依次设有第一安装位、第二安装位、第三安装位、第四安装位，所述第二安装位、第三安装位、第四安装位上均安装有加热体，所述加热体的温度由PLC 控制器控制。

优选的，所述机架上设有与堆比重调节装置相适应的定位筒，所述碳化容器的外径小于定位筒的内径。

优选的，所述升降平移机构包括水平设置于机架上的平移轨道，所述平移轨道上设有滑车、用于带动滑车移动的链条，所述链条的一端设有驱动电机，所述滑车上设有两个升降限位导轨，两个所述升降限位导轨之间设有固定平台，所述盖体与固定平台固定连接，所述固定平台的两端均设有与升降限位导轨相适应的升降限位导向靴，所述固定平台的顶部设有第一气缸，所述第一气缸的缸筒固定在滑车上，所述第一气缸的伸出端与固定平台连接。

优选的，所述第二升降装置包括与恒压密封盘固定连接的恒压密封主轴，所述盖体、固定平台上均设有与恒压密封主轴相适应的贯穿孔，所述恒压密封主轴的顶部水平设有连接板，所述连接板的底部的两端均设有第二气缸，所述第二气缸的一端与连接板连接，另一端与固定平台连接。

优选的，所述恒压密封主轴内安装有热电偶，所述热电偶竖直贯穿恒压密封主轴。

优选的，所述盖体包括上盖，所述上盖的底部设有保温隔热层，所述上盖的顶部设有与固定平台固定连接的升降管，所述升降管与恒压密封主轴之间设有密封圈。

优选的，所述排气孔通过净化管道连接有净化水箱，所述净化水箱内设有雾化管，所述雾化管内安装有旋转喷头，所述旋转喷头连接有循环水管，所述循环水管连接有循环水泵，所述循环水泵安装在净化水箱上，且所述循环水泵的进水口与净化水箱连通，所述净化水箱中设有气体排放管，所述气体排放管的一端伸出净化水箱中，且伸出净化水箱的一端设有燃烧器，所述气体排放管插入净化水箱的一端设有射吸旋涡气泵。

优选的，所述碳化容器为双层结构。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型碳化容器的内腔的大小可根据需要选定，在碳化容器中盛放有煤试样；电加热炉用于加热放入炉体内的碳化容器，使碳化容器内的试样发生干馏结焦；在将碳化容器装入电加热炉前，需先在堆比重调节装置上进行加压捣固调整至合适堆比重；再由升降平移机构带动盖体移动，将盖体固定在碳化容器上，由升降平移机构将碳化容器提升转移至电加热炉内；在结焦过程中，碳化容器上的恒压装置会根据实际工艺需要自动调节压力；分别从炭化室宽度、煤料堆密度、煤料水分、炼焦速度、单向传热、煤料承负压力、炭化室内气压等各方面进行全方位模拟，通过合理调整各参数后，可使此装置炼出的焦炭各项指标与大焦炉几乎完全一致，包括：M40、M25、M10、CRI、CSR、焦炭孔隙、焦炭裂纹、焦炭光学组织含量等，能够全方位模拟工业结焦过程中几乎所有的工艺因素，使得到的试验焦样几乎与大生产焦炉一致，为指导企业配煤、预测焦炭质量提供有力试验数据支撑。

附图说明

附图1是实施例1中本实用新型的结构示意图；

附图2是堆比重调节装置加压捣固调整堆比重时的示意图；

附图3是恒压装置的结构示意图；

附图4是电加热炉的结构示意图；

附图5是升降平移机构的结构示意图；

附图6是实施例2中结焦试验过程中的结构示意图。

附图中标号：

1、机架；11、定位筒；12、平移轨道；

2、碳化容器；21、试样；

3、电加热炉；31、第一安装位；32、第二安装位；33、第三安装位；34、第四安装位；

4、堆比重调节装置；41、支撑架；42、第一升降装置；43、空气锤；44、施压轴；45、施压盘；46、第一控制器；

5、恒压装置；51、盖体；52、恒压密封盘；53、第二升降装置；54、第二控制器；55、恒压密封主轴；56、连接板；57、第二气缸；58、热电偶；

6、升降平移机构；61、滑车；62、链条；63、驱动电机；64、升降限位导轨；65、固定平台；66、升降限位导向靴；67、第一气缸；

71、上盖；72、保温隔热层；73、升降管；

81、净化管道；82、净化水箱；83、雾化管；84、旋转喷头；85、循环水管；86、循环水泵；

91、气体排放管；92、燃烧器；93、射吸旋涡气泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1：如附图1所示，本实用新型所述是工业结焦过程全要素模拟装置，包括：

机架1，机架1包括底座、固定在底座的顶部的两端的立柱以及水平固定在立柱的顶部的平移轨道12；

顶部敞口的碳化容器2，所述碳化容器2用于盛放试样21，碳化容器2的外形可为长方体状也可为圆桶形，碳化容器2的外形可为长方体状时，可根据试样质量确定碳化容器的长、宽、高，例如，宽度限定在400-600mm之间，长度及高度根据试样21的质量进行调整，确保试样21的质量可在40-100KG间选择，以模拟工业焦炉两侧炉墙加热炭化室的结构。同样的，在碳化容器2的外形为圆柱状时，也可通过选用不同内径、不同高度的碳化容器进行不同质量的试样的试验。优选的，为了提高碳化容器2的使用寿命，所述碳化容器2为双层结构，其中外层为310S(2520)材质高温合金钢，内层采用GH3044耐高温合金钢，以增强碳化容器2的耐高温抗腐蚀能力，提高使用寿命；

电加热炉3，所述电加热炉3通过螺丝固定在机架1的底座上，所述电加热炉3的顶部设有与碳化容器2相适应的进出口，电加热炉3的内腔与碳化容器2 的外形相适应的，在碳化容器2为长方体状时，电加热炉3的内腔也为长方体状，为了有效模拟实际生产过程，所述电加热炉3连接有PLC控制器，所述电加热炉3的内壁上自上而下依次设有第一安装位31、第二安装位32、第三安装位33、第四安装位34，所述第二安装位32、第三安装位33、第四安装位34上均安装有加热体，所述加热体的温度由PLC控制器控制，加热体分别安装于电加热炉3的内腔的两侧，由上到下分为1#、2#、3#、4#共四段，其中2-4#为加热段，1#段未设加热体，各段温度由PLC分别控制；在其它极少数特殊情况需要时，也可将电加热炉3制做为圆桶形，加热元件同样分为2-4#加热，配套使用圆桶形炭化容器2进行加热试验，直径根据需要选择；

堆比重调节装置4，所述堆比重调节装置4包括支撑架41，所述支撑架41 安装在机架1上，且能够在机架1上水平移动，支撑架41的顶部安装有堆比重滑车，堆比重滑车安装在平移轨道12上，人工推动堆比重滑车带动支撑架41 在平移轨道12上滑动，支撑架41的上部焊接有限位块，限位块的顶部与平移轨道12抵接，平移轨道12位于限位块与堆比重滑车之间，所述支撑架41上竖直设有第一升降装置42，第一升降装置42为气缸，所述第一升降装置42的底部安装有空气锤43，在支撑架41上竖直设有与空气锤43相适应的升降限位滑轨，空气锤43可沿升降限位滑轨上下滑动，所述空气锤43的底部安装有施压轴44，施压轴44的底部安装有与碳化容器2的内腔相适应的施压盘45，所述第一升降装置42连接有第一控制器46，空气锤43也与第一控制器46连接。调节堆重比时，将碳化容器2放置于底板上，将堆比重调节装置4调整至碳化容器2的正上方，调整第一升降装置42，将施压盘45压入碳化容器2中，压实样品并提供压力，压缩空气通过第一控制器46经气路管连接空气锤43，启动空气锤43，由第一控制器46控制空气锤43做上下往复运动，压实试样，即可对碳化容器2内的煤试样的堆重比进行调整。为了便于碳化容器2的定位，在所述机架1上设有与堆比重调节装置4相适应的定位筒11，所述碳化容器2的外径小于定位筒11的内径，将碳化容器2插入定位筒11中即完成碳化容器2的定位，便于施压盘45的插入；

恒压装置5，所述恒压装置5包括与碳化容器2的顶部敞口相适应的盖体 51，所述盖体51与碳化容器2可拆卸连接，为了便于盖体51与碳化容器2之间的连接，所述碳化容器2的顶部设有向外延伸的凸缘，所述盖体51通过螺栓与凸缘连接。所述盖体51上设有排气孔，所述盖体51的下侧安装有与碳化容器2的内腔相适应的恒压密封盘52，所述恒压密封盘52的外径小于碳化容器2 的内径，所述盖体51上设有用于带动恒压密封盘52上下移动的第二升降装置 53，所述第二升降装置53连接有第二控制器54，将碳化容器2放置于盖体51 的下侧，将碳化容器2固定在盖体51上后，利用第二升降装置53调整恒压密封盘52的高度，以调节碳化容器2内部压力。优选的，为了便于碳化容器2内部压力的调节，所述第二升降装置53包括与恒压密封盘52固定连接的恒压密封主轴55，所述盖体51、固定平台65上均设有与恒压密封主轴55相适应的贯穿孔，所述恒压密封主轴55的顶部水平设有连接板56，所述连接板56的底部的两端均设有第二气缸57，所述第二气缸57的一端与连接板56连接，另一端与固定平台65连接，第二控制器54包括电控恒压稳压装置，第二气缸57通过气路管连接电控恒压稳压装置，用于提供稳定的恒压。进一步的，为了检测试样温度，恒压密封主轴55为中空管，恒压密封主轴55内安装有热电偶58，所述热电偶58竖直贯穿恒压密封主轴55，热电偶58的下端伸出恒压密封主轴55；

升降平移机构6，所述升降平移机构6安装在机架1上，所述升降平移机构 6与盖体51连接，用于带动盖体51升降和平移，升降平移机构6用于调整盖体 51的位置，优选的，升降平移机构6包括设置于平移轨道12上的滑车61、用于带动滑车61移动的链条62，平移机构6的两端均设有支撑座，支撑座上安装有与链条62相适应的链轮，所述链条62的其中一端的链轮上安装有驱动电机 63，滑车61通过螺栓固定在链条62上，驱动电机63启动，能够带动滑车61 沿着平移轨道12移动。所述滑车61的一侧竖直设有两个升降限位导轨64，升降限位导轨64靠近滑车61的一侧焊接有限位板，平移轨道12位于限位板与滑车61之间，两个所述升降限位导轨64之间设有固定平台65，所述盖体51与固定平台65固定连接，所述固定平台65的两端均安装有与升降限位导轨64相适应的升降限位导向靴66，所述固定平台65的顶部设有第一气缸67，第一气缸 67的数量为两个，所述第一气缸67的缸筒固定在滑车61上，所述第一气缸67 的伸出端与固定平台65连接，第一气缸67用于带动盖体51上下移动；进一步的，为了保证盖体的密封性能与保温性能，所述盖体51包括上盖71，所述上盖 71的底部设有保温隔热层72，所述上盖71的顶部设有与固定平台65固定连接的升降管73，所述升降管73与恒压密封主轴55之间设有密封圈。

在使用时，首先将煤试样21放置于碳化容器2中，再将碳化容器2放置于定位筒11中，然后将堆比重调节装置4移动至定位筒11的上侧，对碳化容器2 内的煤试样21的堆重比进行调整，堆重比调整完毕后，将堆比重调节装置4左移，利用升降平移机构6将盖体51水平移动至碳化容器2的上侧后，将盖体51 下移，通过将碳化容器2与盖体51连接在一起，再由升降平移机构6带动碳化容器2上移，移出定位筒11后，再右移至电加热炉3的上侧，然后再由升降平移机构6带动碳化容器2下移至电加热炉3中，在利用恒压装置5为碳化容器2 内的试样提供恒定的压力，在电加热炉3中进行结焦。在结焦过程中，恒压装置会根据实际工艺需要自动调节压力；分别从炭化室宽度、煤料堆密度、煤料水分、炼焦速度、单向传热、煤料承负压力、炭化室内气压等各方面进行全方位模拟，通过合理调整各参数后，可使此装置炼出的焦炭各项指标与大焦炉几乎完全一致，包括：M40、M25、M10、CRI、CSR、焦炭孔隙、焦炭裂纹、焦炭光学组织含量等，能够全方位模拟工业结焦过程中几乎所有的工艺因素，使得到的试验焦样几乎与大生产焦炉一致，为指导企业配煤、预测焦炭质量提供有力试验数据支撑。

实施例2：在实施例1的基础上，为了防止产生空气污染，所述排气孔通过净化管道81连接有净化水箱82，所述净化水箱82内设有雾化管83，所述雾化管83内安装有旋转喷头84，所述旋转喷头84连接有循环水管85，所述循环水管85连接有循环水泵86，所述循环水泵86安装在净化水箱82上，且所述循环水泵86的进水口与净化水箱82连通，净化水箱82、雾化管83、旋转喷头84 和循环水管85组成烟气水雾净化装置，所述净化水箱82中竖直设有气体排放管91，所述气体排放管91的一端伸出净化水箱82中，且伸出净化水箱82的一端设有燃烧器92，所述气体排放管91插入净化水箱82的一端设有射吸旋涡气泵93，结焦过程中产生的裂解气体先由烟气水雾净化装置进行净化，剩余气体自动烧掉，以免产生空气污染。

Claims (10)

1.工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于，包括：

机架(1)；

顶部敞口的碳化容器(2)，所述碳化容器(2)用于盛放试样(21)；

电加热炉(3)，所述电加热炉(3)固定在机架(1)上，所述电加热炉(3)的顶部设有与碳化容器(2)相适应的进出口；

堆比重调节装置(4)，所述堆比重调节装置(4)包括支撑架(41)，所述支撑架(41)安装在机架(1)上，且能够在机架(1)上水平移动，所述支撑架(41)上设有第一升降装置(42)，所述第一升降装置(42)的底部设有空气锤(43)，所述空气锤(43)的底部设有施压轴(44)，所述施压轴(44)的底部设有与碳化容器(2)的内腔相适应的施压盘(45)，所述第一升降装置(42)连接有第一控制器(46)；

恒压装置(5)，所述恒压装置(5)包括与碳化容器(2)的顶部敞口相适应的盖体(51)，所述盖体(51)与碳化容器(2)可拆卸连接，所述盖体(51)上设有排气孔，所述盖体(51)的下侧设有与碳化容器(2)的内腔相适应的恒压密封盘(52)，所述盖体(51)上设有用于带动恒压密封盘(52)上下移动的第二升降装置(53)，所述第二升降装置(53)连接有第二控制器(54)；

升降平移机构(6)，所述升降平移机构(6)安装在机架(1)上，所述升降平移机构(6)与盖体(51)连接，用于带动盖体(51)升降和平移。

2.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述碳化容器(2)的顶部设有向外延伸的凸缘，所述盖体(51)通过螺栓与凸缘连接。

3.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述电加热炉(3)连接有PLC控制器，所述电加热炉(3)的内壁上自上而下依次设有第一安装位(31)、第二安装位(32)、第三安装位(33)、第四安装位(34)，所述第二安装位(32)、第三安装位(33)、第四安装位(34)上均安装有加热体，所述加热体的温度由PLC控制器控制。

4.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述机架(1)上设有与堆比重调节装置(4)相适应的定位筒(11)，所述碳化容器(2)的外径小于定位筒(11)的内径。

5.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述升降平移机构(6)包括水平设置于机架(1)上的平移轨道(12)，所述平移轨道(12)上设有滑车(61)、用于带动滑车(61)移动的链条(62)，所述链条(62)的一端设有驱动电机(63)，所述滑车(61)上设有两个升降限位导轨(64)，两个所述升降限位导轨(64)之间设有固定平台(65)，所述盖体(51)与固定平台(65)固定连接，所述固定平台(65)的两端均设有与升降限位导轨(64)相适应的升降限位导向靴(66)，所述固定平台(65)的顶部设有第一气缸(67)，所述第一气缸(67)的缸筒固定在滑车(61)上，所述第一气缸(67)的伸出端与固定平台(65)连接。

6.根据权利要求5所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述第二升降装置(53)包括与恒压密封盘(52)固定连接的恒压密封主轴(55)，所述盖体(51)、固定平台(65)上均设有与恒压密封主轴(55)相适应的贯穿孔，所述恒压密封主轴(55)的顶部水平设有连接板(56)，所述连接板(56)的底部的两端均设有第二气缸(57)，所述第二气缸(57)的一端与连接板(56)连接，另一端与固定平台(65)连接。

7.根据权利要求6所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述恒压密封主轴(55)内安装有热电偶(58)，所述热电偶(58)竖直贯穿恒压密封主轴(55)。

8.根据权利要求6所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述盖体(51)包括上盖(71)，所述上盖(71)的底部设有保温隔热层(72)，所述上盖(71)的顶部设有与固定平台(65)固定连接的升降管(73)，所述升降管(73)与恒压密封主轴(55)之间设有密封圈。

9.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述排气孔通过净化管道(81)连接有净化水箱(82)，所述净化水箱(82)内设有雾化管(83)，所述雾化管(83)内安装有旋转喷头(84)，所述旋转喷头(84)连接有循环水管(85)，所述循环水管(85)连接有循环水泵(86)，所述循环水泵(86)安装在净化水箱(82)上，且所述循环水泵(86)的进水口与净化水箱(82)连通，所述净化水箱(82)中设有气体排放管(91)，所述气体排放管(91)的一端伸出净化水箱(82)中，且伸出净化水箱(82)的一端设有燃烧器(92)，所述气体排放管(91)插入净化水箱(82)的一端设有射吸旋涡气泵(93)。

10.根据权利要求1所述的工业结焦过程全要素模拟装置，其特征在于：所述碳化容器(2)为双层结构。

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