RU2010217C1

RU2010217C1 - Device for measurement of parameters of thermal destruction of coals

Info

Publication number: RU2010217C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Панченко; В.В. Ильинков; В.И. Гнатюк; О.М. Погиба
Original assignee: Днепродзержинский Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device for measurement of parameters of thermal destruction of coals has upper and lower heated corrugated discs, electric motor coupled to lower corrugated disc, pulley coupled to upper corrugated disc and dynamometer with thee help of cable. Unit to measure displacement of disc is manufactured in the form of displacement indicator contacting upper corrugated disc mounted for vertical movement. Bar with hole is built into cable. Two sources of light are positioned under hole in parallel to cable. Two photocells, one connected to electric motor by means of amplifier and voltage regulator, the other one connected with the aid of amplifier and contact relay are placed uniaxially with sources of light under bar. EFFECT: simplification of process of measurement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, применяемым для исследования пластического состояния угля и усадки кокса на основных стадиях термической деструкции, и может быть применено к коксохимическом производстве для контроля качества шихт. The invention relates to devices used to study the plastic state of coal and shrinkage of coke at the main stages of thermal destruction, and can be applied to coke production to control the quality of the charge.

Цель изобретения - надежное прогнозирование качества углей за счет точного измерения параметров термической деструкции углей при непрерывном процессе испытания. The purpose of the invention is reliable prediction of the quality of coal due to the accurate measurement of the parameters of thermal destruction of coal during the continuous testing process.

Цель достигается тем, что устройство для измерения параметров термической деструкции углей, содержащее верхний и нижний подогреваемые рифленые диски, электродвигатель, связанный с нижним рифленым диском и динамометром посредством тросика, дополнительно снабжено узлом для измерения смещения диска, выполненным в виде индикатора смещения, контактирующего с верхним рифленым диском, установленным с возможностью вертикального перемещения посредством упора, и реостата, связанного с усилителем и регистрирующим прибором, в тросик вмонтирована планка с отверстием, над которым установлены параллельно тросику два источника света, а под планкой соосно с источником света расположены два фотоэлемента в защитных экранах, один из которых связан с электродвигателем посредством усилителя и регулятора напряжения, а другой - посредством усилителя и контактного реле, причем параметры динамометра обеспечивают соосное расположение первого фотоэлемента, отверстия на планке и первого источника света в момент образования пластической массы, а второго фотоэлемента, отверстия и второго источника в момент образования полукокса. The goal is achieved in that the device for measuring the parameters of thermal degradation of coal, containing the upper and lower heated corrugated disks, an electric motor connected to the lower corrugated disk and dynamometer by a cable, is additionally equipped with a unit for measuring the displacement of the disk, made in the form of an indicator of displacement in contact with the upper a corrugated disk installed with the possibility of vertical movement by means of a stop, and a rheostat connected with an amplifier and a recording device, mounted in a cable a lath with a hole above which two light sources are mounted parallel to the cable, and two photocells in protective shields are located coaxially with the light source under the lath, one of which is connected to the electric motor through an amplifier and a voltage regulator, and the other through an amplifier and a contact relay, the dynamometer parameters provide the coaxial arrangement of the first photocell, the hole on the bar and the first light source at the time of formation of the plastic mass, and the second photocell, hole and the second tochnik at the time of the formation of semicoke.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором размещено с возможностью вращения опорное кольцо 2 с нагревательным элементом 3. Над нагревательным элементом 3 размещены соосно нижний 4 и верхний 6 диски, между которыми помещен исследуемый материал 5. Верхний диск 6 снабжен шкивом 7 и индикатором 8 смещения с упором 9 для фиксирования осевого перемещения верхнего диска 6. При помощи тросика 10 и планки 11 с отверстием 12 шкив связан с динамометром 13. Электрическая часть представлена двумя источниками 14 света, двумя фотоэлементами 15 и 16 (фотоэлементы в защитных экранах), один из которых 15 подключен к регулятору 20 напряжения через усилитель 21, выход регулятора напряжения подключен к электродвигателю 22 постоянного тока через контактное реле 23, а второй фотоэлемент 16 связан с реостатом индикатора 8 смещения посредством усилителя 21 и контактного реле 23. Выход реостата подключен к усилителю 24 и регистрирующему прибору 25. Электродвигатель 22 посредством редуктора 17 из зубчатой передачи, состоящей из зубчатого колеса 18 и шестерни 19, связан с опорным кольцом 2. The device consists of a housing 1, in which the support ring 2 with the heating element 3 is rotatably placed. Above the heating element 3 are placed coaxially the lower 4 and upper 6 discs, between which the test material 5 is placed. The upper disc 6 is equipped with a pulley 7 and an offset indicator 8 with a stop 9 for fixing the axial movement of the upper disk 6. Using a cable 10 and strap 11 with a hole 12, the pulley is connected to a dynamometer 13. The electrical part is represented by two light sources 14, two photocells 15 and 16 (photocells in final screens), one of which 15 is connected to the voltage regulator 20 through the amplifier 21, the output of the voltage regulator is connected to the DC motor 22 through the contact relay 23, and the second photocell 16 is connected to the rheostat of the bias indicator 8 through the amplifier 21 and the contact relay 23. Output the rheostat is connected to an amplifier 24 and a recording device 25. The electric motor 22 is connected to the support ring 2 by means of a gear reducer 17 from a gear train consisting of a gear wheel 18 and a gear 19.

Устройство работает следующим образом. Когда испытуемый материал 5 помещен в рабочую часть аппарата, низкое напряжение от регулятора 20 напряжения подается на электродвигатель 22 постоянного тока, вращательный момент от электродвигателя 22 через редуктор 17 и зубчатую передачу передается через опорное кольцо 2 нижнему рифленому диску 4. Крутящий момент от нижнего диска 4 через угольную загрузку 5 передается рифленому диску 6. Шкив 7 при этом поворачивается и планка 11 смещается влево так, что отверстие 12 находится между источниками 14 света. При этом показания динамометра 13 соответствуют усилию деформации угольной загрузки. От источника питания (на чертеже не показан) подается напряжение на нагревательный элемент 3. Угольная загрузка при этом нагревается. При достижении пластического состояния (повышения текучести за счет образования жидких продуктов) усилие деформации угольной загрузки снижается и планка 11 смещается вправо. При этом отверстие 12 располагается соосно с первым источником света и фотоэлементом 15. Усилие деформации при этом составляет 30 г/см², т. е. пружина динамометра растянута так, что отверстие в планке, первый источник света и первый фотоэлемент находятся на одной линии. Поскольку фотоэлемент и источник света закреплены жестко, а планка с отверстием, прикрепленная к тросику, смещается в зависимости от усилия динамометра, то возможен случай, когда отверстие в планке будет смещено в любую сторону от линии источник света-фотоэлемент. Для исключения подобных случаев в качестве отверстия может быть использована щель или отверстие большего диаметра, обеспечивающее компенсацию величины смещения планки в ту или другую сторону от линии источник света-фотоэлемент. Сигнал от фотоэлемента подается на усилитель 21 и регулятор 20 напряжения, который подает более высокое напряжение на электродвигатель 22 постоянного тока. Электродвигатель резко увеличивает обороты. Усилие деформации возрастает, и планка с отверстием смещается влево. На фотоэлемент 15 прекращается подача света и регулятор напряжения снова подает низкое напряжение на электродвигатель 22. Обороты электродвигателя уменьшаются. Усилие деформации снова уменьшается и процесс повторяется. Количество пульсаций изменения напряжения регистрируется счетчиком 26. Пульсирующая работа электродвигателя постоянного тока продолжается до момента затвердевания пластической массы и образования твердого монолита полукокса. Крутящий момент через отвердевшую массу передается верхнему диску 6, и планка 11 смещается влево до совпадения с фотоэлементом 16 и вторым источником света. При этом усилие деформации составляет 1000 г/см² и свидетельствует о том, что пластическая масса угля затвердела и образовался полукокс. Второй источник света, второй фотоэлемент и отверстие на планке находятся на одной лини. Сигнал от фотоэлемента 16 поступает через усилитель 21 на контактное реле 23. При этом контактное реле 23 срабатывает, сигнал через реостат поступает на регистрирующий прибор 25 через преобразователь 24, а электродвигатель 22 отключается. С этого момента начинается замер усадки материала, т. е. фиксируется начальное местоположение упора 9 индикатора 8 смещения. Нагрев испытуемой массы продолжается. При этом в испытуемой массе протекают усадочные процессы. Верхний диск 6 смещается вниз на величину усадки. Вместе с ним смещается и упор 9. При достижении заданной температуры фиксируется окончательное местоположение упора посредством реостата индикатора 8 смещения, связанного с регистрирующим прибором 25. Разница между окончательным и начальным местоположением упора является абсолютной усадкой материала на стадии полукокс-кокс. Количество пульсаций (количество режимов работы электродвигателя постоянного тока) также фиксируется на цифровом табло 26 и представляет собой индекс текучести пластической массы угольной загрузки, по которому дифференцируют угли по степени спекаемости.The device operates as follows. When the test material 5 is placed in the working part of the apparatus, the low voltage from the voltage regulator 20 is supplied to the DC motor 22, the torque from the electric motor 22 through the gearbox 17 and the gear transmission is transmitted through the support ring 2 to the lower corrugated disk 4. Torque from the lower disk 4 through the coal load 5 is transmitted to the corrugated disk 6. The pulley 7 is rotated and the bar 11 is shifted to the left so that the hole 12 is located between the light sources 14. The readings of the dynamometer 13 correspond to the deformation force of the coal load. From the power source (not shown) voltage is supplied to the heating element 3. The coal load heats up. Upon reaching a plastic state (increasing fluidity due to the formation of liquid products), the coal loading deformation force decreases and the bar 11 is shifted to the right. In this case, the hole 12 is located coaxially with the first light source and photocell 15. The deformation force is 30 g / cm ² , i.e., the dynamometer spring is stretched so that the hole in the bar, the first light source and the first photocell are in line. Since the photocell and light source are fixed rigidly, and the bar with the hole attached to the cable is shifted depending on the force of the dynamometer, it is possible that the hole in the bar will be shifted to either side of the light source-photocell line. To exclude such cases, a slot or a hole of a larger diameter can be used as an opening, providing compensation for the magnitude of the displacement of the strip in one direction or another from the line of the light source-photocell. The signal from the photocell is supplied to an amplifier 21 and a voltage regulator 20, which supplies a higher voltage to the DC motor 22. The electric motor sharply increases revolutions. The strain force increases, and the bar with the hole moves to the left. The photocell 15 stops the light supply and the voltage regulator again supplies a low voltage to the electric motor 22. The motor speed is reduced. The strain force decreases again and the process repeats. The number of pulsations of the voltage change is recorded by the counter 26. The pulsating operation of the DC motor continues until the plastic mass hardens and a solid monolith semicoke forms. Torque through the hardened mass is transmitted to the upper disk 6, and the bar 11 is shifted to the left until it coincides with the photocell 16 and the second light source. In this case, the deformation force is 1000 g / cm ² and indicates that the plastic mass of coal has hardened and a semicoke is formed. The second light source, the second photocell and the hole on the bar are on the same line. The signal from the photocell 16 enters through the amplifier 21 to the contact relay 23. In this case, the contact relay 23 is activated, the signal through the rheostat enters the recording device 25 through the converter 24, and the motor 22 is turned off. From this moment begins the measurement of shrinkage of the material, i.e., the initial location of the stop 9 of the displacement indicator 8 is fixed. Heating of the test mass continues. In this case, shrinkage processes occur in the test mass. The upper disk 6 is shifted down by the amount of shrinkage. The stop 9 moves together with it. When the set temperature is reached, the final stop location is fixed by means of the rheostat of the displacement indicator 8, connected with the recording device 25. The difference between the final and initial stop location is the absolute shrinkage of the material at the semicoke-coke stage. The number of pulsations (the number of operating modes of the DC motor) is also recorded on a digital display 26 and is an index of the yield strength of the plastic mass of the coal load, according to which the coals are differentiated by the degree of sintering.

Первое усилие деформации (30 г/см²) и второе (1000 г/см²) установлены на основании многочисленных испытаний углей различных месторождений. В случае, если усилие деформации составляет 30 г/см², некоторые угли с менее текучей пластической массой дают индекс текучести, равный нулю, т. е. при их испытании электродвигатель работает в одном режиме (малые обороты). При усилии деформации более 30 г/см² трудно определить индекс текучести пластической массы углей, содержащих повышенное количество липтинита.The first deformation force (30 g / cm ² ) and the second (1000 g / cm ² ) are established on the basis of numerous tests of coal from various deposits. If the deformation force is 30 g / cm ² , some coals with less fluid plastic mass give a yield index equal to zero, i.e., when testing them, the electric motor operates in one mode (low revolutions). With a deformation force of more than 30 g / cm ² it is difficult to determine the plasticity index of the plastic mass of coals containing an increased amount of liptinite.

Второе усилие деформации (1000 г/см²) дает 100% -ную гарантию образования полукокса.The second deformation force (1000 g / cm ² ) gives a 100% guarantee of the formation of semicoke.

Расстояние между первым и вторым фотоэлементами зависит от типа динамометра. При применении динамометров с узким диапазоном смещений возможно перекрестное попадание света на фотоэлементы с первого источника на второй фотоэлемент и наоборот. Для предотвращения указанного случая источники света и фотоэлементы имеют защитные экраны. Предлагаемое устройство за счет точного последовательного измерения индекса текучести пластической массы и показателя усадки позволяет давать рекомендации по составлению угольных шихт и, следовательно, повысить точность прогнозирования качества углей и получаемого из них кокса. В качестве примера были испытаны угли из разных бассейнов и их смеси, отличающиеся неоднородным петрографическим составом, спекаемостью и текучестью пластической массы, а также относительной усадкой на стадии полукокс-кокс. Результаты испытаний представлены в таблице. The distance between the first and second photocells depends on the type of dynamometer. When using dynamometers with a narrow range of displacements, it is possible that the light crosses the photocells from the first source to the second photocell and vice versa. To prevent this, light sources and photocells have protective shields. The proposed device due to the accurate sequential measurement of the yield index of the plastic mass and the shrinkage index allows you to give recommendations on the preparation of coal blends and, therefore, improve the accuracy of predicting the quality of coal and coke obtained from them. As an example, coals from different pools and their mixtures were tested, which are characterized by heterogeneous petrographic composition, sintering ability and fluidity of the plastic mass, as well as relative shrinkage at the semi-coke-coke stage. The test results are presented in the table.

Как видно из результатов таблицы, показатели индекса текучести и усадки из различных углей колеблются в достаточно широких пределах. Так, уголь шахты Великомостовская Львовско-Волынского бассейна образует весьма текучую пластическую массу, а уголь шахты им. 50 лет СССР, наоборот, более вязкую пластическую массу. Смесь этих углей (см. опыт 9) дает среднюю величину индекса текучести и благоприятно влияет на качественные показатели кокса, полученного из смеси этих углей и углей Донецкого бассейна (см. опыт 8). Таким образом, руководствуясь показателем индекса текучести, можно использовать его при составлении межбассейновых шихт и прогнозировать качество получаемого кокса. В прогнозировании поперечной усадки кокса немаловажную роль играет и усадка, определенная при помощи предлагаемого устройства. Ее численное значение можно использовать для прогнозирования величины зазора между стенкой печной камеры и коксовым пирогом при коксовании угольных смесей. As can be seen from the results of the table, the index of fluidity and shrinkage from various coals fluctuate over a fairly wide range. So, coal mine Velikomostovskaya Lviv-Volyn basin forms a very fluid plastic mass, and coal mine them. 50 years of the USSR, on the contrary, a more viscous plastic mass. A mixture of these coals (see experiment 9) gives an average value of the yield index and favorably affects the quality indicators of coke obtained from a mixture of these coals and coal from the Donetsk basin (see experiment 8). Thus, guided by the yield index, you can use it in the preparation of inter-basin blends and predict the quality of the obtained coke. In predicting the transverse shrinkage of coke, shrinkage determined using the proposed device also plays an important role. Its numerical value can be used to predict the size of the gap between the wall of the furnace chamber and the coke cake during coking of coal mixtures.

(56) Грязнов И. С. Пластическое состояние и спекание углей. М. , "Металлургиздат", 1962, с. 40-48. (56) Gryaznov I.S. Plastic state and sintering of coals. Moscow, Metallurgizdat, 1962, p. 40-48.

Еркин Л. И. и Горбунов Л. И. Метод определения изменения объема коксового материала при высоких температурах. Заводская лаборатория, 1948, N 7, с. 108. Erkin L.I. and Gorbunov L.I. Method for determining the change in the volume of coke material at high temperatures. Factory Laboratory, 1948, N 7, p. 108.

Авторское свидетельство СССР N 859873, кл. G 01 N 11/14, 1981. USSR author's certificate N 859873, cl. G 01 N 11/14, 1981.

Claims

DEVICE FOR MEASURING THE COALS OF THERMAL DECOMPOSITION OF CARBON, containing the upper and lower heated corrugated discs, an electric motor connected to the lower corrugated disc, a pulley connected to the upper corrugated disc and a dynamometer of a quality that is different in quality additionally equipped with a node for measuring disk displacement, made in the form of an indicator of displacement in contact with the upper corrugated disk, installed with the possibility of vertical movement in the middle the throttle, and the rheostat connected with the amplifier and the registering device, a strip with a hole is mounted in the cable, above which two light sources are installed in parallel with the cable, and two photocells are connected under the bar connected to the shield from the front of the screen the amplifier and the voltage regulator, and the second - through the amplifier and the contact relay, with the dynamometer parameters providing the coaxial position of the first photocell, the hole on the bar and the first light source at the moment plastic mass formation, and the second photocell, hole and second source - at the time of the formation of the semicoke.