RU2606992C2 - Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2606992C2
RU2606992C2 RU2013140476A RU2013140476A RU2606992C2 RU 2606992 C2 RU2606992 C2 RU 2606992C2 RU 2013140476 A RU2013140476 A RU 2013140476A RU 2013140476 A RU2013140476 A RU 2013140476A RU 2606992 C2 RU2606992 C2 RU 2606992C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
sample
sleeve
crucible
temperature
Prior art date
Application number
RU2013140476A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013140476A (ru
Inventor
Марек СЦИОНЖКО
Александер СОБОЛЕВСКИ
Бартош МЕРТАС
Original Assignee
Институт Хемичней Пшерубки Венгля
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Хемичней Пшерубки Венгля filed Critical Институт Хемичней Пшерубки Венгля
Publication of RU2013140476A publication Critical patent/RU2013140476A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2606992C2 publication Critical patent/RU2606992C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00Other details
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/16Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal coefficient of expansion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22Fuels; Explosives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Coke Industry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству определении давления распирания угля или угольной смеси путем лабораторного исследования. Осуществляют нагревание образца в виде угля или угольной смеси в перфорированной гильзе, находящейся внутри тигля. Между наружной поверхностью гильзы и внутренней поверхностью тигля размещают гранулированный инертный материал в виде гранул коксового шлака или антрацита с размером гранул, превышающим диаметр отверстий в гильзе. Тигель располагают в электрической печи и нагревают по окружности со скоростью 3 К/мин от температуры окружающей среды до конечной температуры пластичности угля. Температуру измеряют с помощью устройства для измерения температуры, расположенного на стенке гильзы, а поршень, расположенный на образце сверху, передает силу давления распирания образца системе измерения силы, и на основе измеренной силы определяется давление распирания. Устройство состоит из электрической печи 1, внутри которой расположен тигель 2. Внутри тигля находится перфорированная гильза 3 с защищенным устройством для измерения температуры 5, располагающимся на ее поверхности. Угольный образец 4 помещен в гильзу и прижат поршнем 6, расположенным на поверхности образца и связанным с системой измерения силы 7, а система управления 8 выполнена с возможностью осуществления управления нагреванием и измерения давления. Технический результат – надежное определение значения давления распирания угля или угольной смеси путем моделирования такого поведения угля, которое наблюдается в промышленном процессе в коксовальной камере. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предметом настоящего изобретения является способ определения давления распирания угля или угольной смеси, а также соответствующее устройство для его воплощения.
Давление распирания представляет собой важное явление, наблюдаемое во время процесса коксования и влияющее на безопасность стен коксовой батареи, а также на качество получаемого кокса. Загруженная в камеру коксования каменноугольная смесь коксуется в результате непрямого нагревания, и в определенном диапазоне температур она может размягчаться, в результате чего создается значительное давление на стены камеры. Это может привести к повреждению стен камеры, а в самых неблагоприятных случаях - к их разрушению. При составлении плана процесса коксования следует знать величину давления распирания данной каменноугольной шихты, при этом его высокое значение свидетельствует о возможности получения высококачественного кокса для доменных печей. Однако такие условия производства могут нести угрозу безопасности керамического блока камеры коксования, а в экстремальных случаях существует возможность его разрушения.
В нестоящее время известно небольшое количество способов измерения и прогнозирования давления распирания.
Для оценки давления распирания угля путем исследования в муфельной печи применяют муфельную печь и стальную коробку, и именно этот вариант обычно рекомендуют в литературе. Для проведения этого исследования угольным образцом плотно набивают стальную коробку, которую после этого помещают в муфельную печь и нагревают до 900°С. Об уровне давления свидетельствует степень расширения, которую определяют, оценивая деформацию стенок стальной коробки и внешний вид кокса после извлечения образца из печи и охлаждения стальной коробки водой.
Другим лабораторным устройством, применяемым для измерения нормализованного давления распирания, является устройство, соответствующее польскому стандарту PN/G-04522. Это устройство состоит из электрической печи с резисторной регулировкой температуры, тигля со сменным перфорированным дном, устройства для измерения температуры, а также малого поршня, связанного с ртутным манометром. Определение давления распирания с помощью этого устройства состоит в измерении силы ртутным манометром, расположенным непосредственно на малом поршне, установленном на угольный образец; после чего давление распирания определяют по соответствующей формуле. В соответствии с этим способом образец угольной шихты весом 80 г в виде частиц размером до 1,4 мм плотно набивают в тигель в условиях осушенного воздуха. Затем печь нагревают до 250°С, тигель с помещенным в него образцом устанавливают в печь и нагревают со скоростью 10°С/мин. Нагревательные элементы печи расположены у дна печи, устройство для измерения температуры находится на дне тигля, и нагревание тигля с образцом происходит, начиная с дна. С заданной периодичностью снимают показания манометра, определяющие силу, действующую на малый поршень. Давление распирания вычисляют исходя из максимальной силы, действующей на малый поршень.
Другое широко известное решение называется тестовым стендом способа исследования явления давления распирания. Согласно этой процедуре давление распирания определяют, поместив угольный образец весом 50-100 г с размерами частиц 1-3 мм в стальную гильзу и установив эту гильзу в печь. Затем образец нагревают, осуществляя нагревание по кругу вокруг гильзы. В ходе каждого тестирования измеряют температуру образца и давление, действующее на малый поршень.
Другую группу способов оценки определения давления распирания называют косвенными способами. В этих способах определяют некоторую физическую величину, а затем сопоставляют ее с давлением распирания.
Устройство, соответствующее описанию испанского патента №524258, принадлежащее институту INCAR CSIC, позволяет измерять расширение и сжатие угля или угольной смеси. С помощью этого устройства осуществляют сравнительные исследования; давление распирания в печи измеряют с помощью подвижной стенки. Полученные в результате этих измерений данные показывают, что образцы со сжатием по меньшей мере 10 мм являются безопасными в части, касающейся давления распирания. Этот способ не дает информации по давлению распирания, однако он дает информацию о потенциальной склонности шихты к сжатию в камере, что приводит к так называемым «мощным потокам» в камере.
Другое решение для определения давления распирания представляет собой измерение давления внутреннего газа, мониторинг которого осуществляют с помощью датчиков, расположенных внутри загруженной угольной шихты. Полученное значение давления газа часто связано с величиной давления распирания, однако однозначные результаты, способные подтвердить наличие такой взаимосвязи, отсутствуют.
В настоящее время самым надежным способом определения давления распирания является способ с использованием печи с подвижной стенкой. Он дает возможность провести опытное коксование с загрузкой порции угольной шихты весом приблизительно 300-500 кг в зависимости от конструкции печи. Одна из стенок печи соединена с датчиком усилия, что позволяет непрерывно измерять силу, действующую на эту стенку. Затем эта сила автоматически пересчитывается в давление распирания. Преимуществом этого устройства является высокая надежность полученных результатов. Однако такой тип тестирования очень дорогостоящий, и причина этого состоит в том, что в выполнении операции принимает участие несколько людей, используется значительная порция угольной шихты, а для нагревания этой шихты до температуры свыше 1000°С на протяжении 12 часов или даже дольше расходуется электроэнергия значительной стоимости.
Существующие в настоящее время способы измерения давления распирания обычно не дают результатов, которые можно было бы поставить в один ряд с результатами измерения этого параметра, полученными в печи с подвижной стенкой. Причины отсутствия сопоставимых результатов состоят главным образом в следующем: 1) возможна только визуальная оценка последствий воздействия давления; 2) результаты измерений включают не только давление распирания, а и давление высвобождаемых газов; или 3) осуществляется измерение заменяющего параметра, который лишь связан с давлением распирания, как видно в случае с применением способа измерения сжатия, описанного в испанском патенте, принадлежащем институту INCAR CSIC.
Цель способа по настоящему изобретению состоит в том, чтобы надежным путем определить значение давления распирания угля и угольной смеси в лабораторных условиях посредством моделирования такого поведения угля, какое наблюдается в промышленном процессе коксования в коксовальной камере.
Определение давления распирания угля или угольной смеси с помощью лабораторного исследования в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что в тигле нагревают образец в виде порции угля или угольной смеси, находящийся в перфорированной гильзе, наружная поверхность которой погружена в определенный инертный гранулированный материал, размер гранул которого превышает диаметр отверстий в гильзе. Сам тигель установлен в электрическую печь и нагревается по окружности со скоростью несколько градусов в минуту, начиная от температуры окружающей среды до температуры, превышающей конечную температуру пластичности угля, причем температуру измеряют с помощью устройства для измерения температуры, расположенного в стенке гильзы.
В предпочтительном варианте указанным инертным материалом является антрацит или коксовый шлак.
В предпочтительном варианте размер гранул композиции инертного материала составляет 1,0-1,5 мм.
В предпочтительном варианте размер угольных частиц в образце не превышает 5 мм.
В предпочтительном варианте скорость нагревания составляет 3 К/мин.
В предпочтительном варианте устройство для измерения температуры устанавливают на середине высоты образца.
Устройство для определения давления распирания состоит из электрической печи и измерительных устройств и в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что тигель устанавливают внутрь электрической печи. Перфорированную гильзу с защищенным устройством для измерения температуры помещают внутрь этой печи. В гильзу помещен угольный образец, на который нажимает поршень, соединенный с системой измерения силы; система управления осуществляет управлением нагреванием и измерение давления.
Определение давления распирания осуществляют предпочтительно в следующих условиях.
Предпочтительный размер отверстий в гильзе составляет 1 мм.
Предпочтительное положение защитного кожуха устройства для измерения температуры - на середине высоты гильзы.
Существенным преимуществом этого способа по настоящему изобретению является то, что нагревание угля или угольной смеси осуществляется в тигле, расположенном снаружи перфорированной гильзы. Это позволяет летучим веществам свободно выходить из образца. Кроме того, гранулированный материал, в который погружена перфорированная гильза, препятствует прохождению летучих веществ, создавая сопротивление этим газам. В свою очередь, это позволяет моделировать путь выхода газов сквозь полукоксовые и коксовые области в камере коксования. Благодаря такому расположению источником происхождения давления, измеряемого на поршне, является расширение образца, то есть давление создается в результате набухания отдельных частиц, а не за счет давления высвобождающихся газов.
Дополнительное и существенное преимущество этого способа состоит в том, что полученные результаты измерения давления распирания можно с помощью линейной функции количественно связать с величиной давления распирания, измеренной в печи с подвижной стенкой.
Применив этот способ измерения давления распирания по настоящему изобретению, мы можем создать условия, подобные реальным промышленным условиям, и улучшить точность опытов, чего не позволяют достичь другие известные конструктивные решения или другие способы измерения давления распирания.
Этот инновационный способ измерения давления распирания, а также его воплощение иллюстрируют следующиечертежи:
на Фиг. 1 представлен тигель со схематичным изображением направления газового потока, не являющегося источником давления распирания;
на Фиг. 2 представлена блок-схема устройства для определения давления распирания.
Устройство, соответствующее блок-схеме, представленной на Фиг. 2, состоит из печи 1, нагревающейся электрическим способом в месте расположения тигля 2. В тигле 2 находится перфорированная гильза 3 с диаметром отверстий менее 1 мм. На середине высоты гильзы 3 установлено устройство для измерения температуры 5 в защитном кожухе. В гильзе 3 находится угольный образец 4, прижатый поршнем 6, связанным с системой 7 измерения силы. Промежуток между внутренней стенкой тигля 2 и гильзой 3 заполнен гранулами коксового шлака или антрацита размерами 1-1,5 мм. Внутрь гильзы 3 помещают образец 4 в виде частиц угля/угольной смеси с размерами, не превышающими 5 мм, и устанавливают поршень 6. Поршень 6 связан с системой 7 измерения силы. После этого включают нагревание печи 1, и система управления 8 регулирует скорость нагревания в пределах 3 К/мин. Блок регистрации и записи системы управления 8 считывает и непрерывно записывает данные, полученные от устройства для измерения температуры, защищенного кожухом 5, и от системы 7 измерения силы.
Измерение считается завершившимся после того, как температура достигнет отметки 650°С.

Claims (7)

1. Способ определения давления распирания угля или угольной смеси путем лабораторного исследования, отличающийся тем, что нагревание образца в виде угля или угольной смеси осуществляют в перфорированной гильзе, находящейся внутри тигля, между наружной поверхностью гильзы и внутренней поверхностью тигля размещают гранулированный инертный материал в виде гранул коксового шлака или антрацита с размером гранул, превышающим диаметр отверстий в гильзе; при этом сам тигель располагают в электрической печи и нагревают по окружности со скоростью 3 К/мин от температуры окружающей среды до конечной температуры пластичности угля; при этом температуру измеряют с помощью устройства для измерения температуры, расположенного на стенке гильзы, а поршень, расположенный на образце сверху, передает силу давления распирания образца системе измерения силы и на основе измеренной силы определяется давление распирания.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер гранул инертного материала составляет 1,0-1,5 мм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц угля/угольной смеси в составе образца не превышает 5 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру измеряют на середине высоты образца.
5. Устройство для воплощения способа определения давления распирания угля или угольной смеси, состоящее из электрической печи и устройств для измерения силы и для измерения температуры отличающееся тем, что тигель расположен внутри электрической печи, при этом внутри тигля находится перфорированная гильза с защищенным устройством для измерения температуры, располагающимся на ее поверхности, при этом угольный образец помещен в гильзу и прижат поршнем, расположенным на поверхности образца и связанным с системой измерения силы, а система управления выполнена с возможностью осуществления управления нагреванием и измерения давления.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр отверстий гильзы составляет 1 мм.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство для измерения температуры имеет защитный кожух, расположенный на середине высоты гильзы.
RU2013140476A 2011-06-06 2012-04-17 Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления RU2606992C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL395146 2011-06-06
PL395146A PL221024B1 (pl) 2011-06-06 2011-06-06 Sposób wyznaczania wartości ciśnienia rozprężania węgla lub mieszanek węglowych oraz urządzenie do tego sposobu
PCT/IB2012/051911 WO2012168802A1 (en) 2011-06-06 2012-04-17 The method of a coal or coal blend expansion pressure determination and the device for the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013140476A RU2013140476A (ru) 2015-07-20
RU2606992C2 true RU2606992C2 (ru) 2017-01-10

Family

ID=46168555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140476A RU2606992C2 (ru) 2011-06-06 2012-04-17 Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2718400B1 (ru)
PL (1) PL221024B1 (ru)
RU (1) RU2606992C2 (ru)
UA (1) UA110502C2 (ru)
WO (1) WO2012168802A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796560C1 (ru) * 2021-12-23 2023-05-25 Акционерное общество "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (АО "ВУХИН") Печь лабораторная для определения давления распирания угля

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105841868B (zh) * 2016-05-25 2019-01-22 辽宁科技大学 一种单侧加热式煤结焦膨胀力检测装置及检测方法
CN109212157A (zh) * 2018-09-21 2019-01-15 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种单种煤膨胀压力的检测方法及其应用
CN113848231B (zh) * 2020-06-28 2024-03-08 宝山钢铁股份有限公司 基于炼焦煤热解过程中热扩散率的结焦性判断方法
CN112126444B (zh) * 2020-09-19 2021-05-11 太原理工大学 基于弹簧自调节测定炼焦煤膨胀压力及膨胀位移的装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272992A (ja) * 1991-02-28 1992-09-29 Nippon Steel Corp コークス製造過程における膨張圧の予測方法
KR20040106183A (ko) * 2003-06-12 2004-12-17 재단법인 포항산업과학연구원 석탄 건류시 발생하는 석탄의 팽창 및 수축 거동 측정장치
JP2008143928A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Nippon Steel Corp 石炭膨張圧の測定装置と測定方法及びコークス炉の操業方法
JP2009144001A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Nippon Steel Corp 石炭軟化溶融層の通気抵抗測定装置及びその通気抵抗測定方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2855728B2 (ja) * 1989-12-19 1999-02-10 日本鋼管株式会社 石炭の膨張性試験方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272992A (ja) * 1991-02-28 1992-09-29 Nippon Steel Corp コークス製造過程における膨張圧の予測方法
KR20040106183A (ko) * 2003-06-12 2004-12-17 재단법인 포항산업과학연구원 석탄 건류시 발생하는 석탄의 팽창 및 수축 거동 측정장치
JP2008143928A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Nippon Steel Corp 石炭膨張圧の測定装置と測定方法及びコークス炉の操業方法
JP2009144001A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Nippon Steel Corp 石炭軟化溶融層の通気抵抗測定装置及びその通気抵抗測定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796560C1 (ru) * 2021-12-23 2023-05-25 Акционерное общество "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (АО "ВУХИН") Печь лабораторная для определения давления распирания угля

Also Published As

Publication number Publication date
UA110502C2 (ru) 2016-01-12
WO2012168802A1 (en) 2012-12-13
PL221024B1 (pl) 2016-02-29
EP2718400B1 (en) 2019-04-10
RU2013140476A (ru) 2015-07-20
EP2718400A1 (en) 2014-04-16
PL395146A1 (pl) 2012-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606992C2 (ru) Способ определения давления распирания угля или угольной смеси и устройство для его осуществления
CN103091325B (zh) 一种火工药剂环境温度安定性试验方法
CN108279282A (zh) 一种穿透气流可调的粒状活性炭堆垛燃烧性能测试平台
CN102937606A (zh) 可燃气体在高温条件下爆炸极限测试装置
CN108827795B (zh) 一种改性双基推进剂中应变率高低温压缩响应测试方法
CN103091364B (zh) 一种火工药剂高温环境适应性试验方法
CN107219327A (zh) 一种生活垃圾焚烧炉渣热灼减率的检验方法
CN106802270B (zh) 一种高炉死料柱空隙度测定方法
CN111781238B (zh) 粉尘层阴燃模拟研究装置及其用途
CN106680135B (zh) 一种测量焦炭高温冶金性能的装置和方法
JP5742495B2 (ja) 焼結実験装置
CN113185990B (zh) 一种炼焦煤关键指标的评价方法
KR840005216A (ko) 회전 원통로(rotary kiln)내부 진단법
CN104390842A (zh) 一种氧化球团回转窑中粉末结圈特性的测定方法
CN108918355A (zh) 一种低密度聚乙烯粉体爆炸敏感性参数的评估方法
CN101430315B (zh) 一种用于检测炼焦煤的试验方法
Borah et al. Devolatilization of coals of northeastern India in inert atmosphere and in air under fluidized bed conditions
CN106769643A (zh) 一种测定含能材料等温热分解气体数量的新装置
CN106226164A (zh) 树脂砂高温性能测试仪
CN108195746B (zh) 一种评价耐火材料抗碱金属侵蚀性能的试验装置及方法
RU85666U1 (ru) Установка для определения чувствительности взрывчатого вещества к действию высокоскоростных струй
RU2579643C1 (ru) Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов
RU2796560C1 (ru) Печь лабораторная для определения давления распирания угля
CN114689650B (zh) 一种模拟高炉条件下天然块矿热裂测试评价装置及方法
RU2684434C1 (ru) Термоанализатор обжига кирпича

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200418