[发明专利]一种测试煤热解成焦过程的试验装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于煤高温热解成焦的测试技术领域，具体涉及一种测试煤热解成焦过程的试验装置和方法。

背景技术

我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用煤工作者开展了很多方面的工作。其利用途径主要在三个方面，利用煤进行气化得到合成气(CN1721511A，CN86105896)用来制备甲醇或者用来作为还原气；利用煤进行高温干馏生产焦炭(CN1171807A,CN1465656A)用于高炉炼铁生产；由于石油资源的缺乏，利用煤直接液化制备油(CN1676572A)代替石油也受到越来越多的重视，CN202881174U提出了一种40kg可测量炼焦煤膨胀压力的试验焦炉，也仅仅是一个常规试验焦炉，并不能实现煤热解成焦可视化功能。

我国每年生产铁水超过8亿吨，这对炼铁生产焦炭原料有着极大需求，焦炭生产仍然是我国利用煤资源的一个非常重要的途径。煤在焦炉炭化室中受热产生大量的胶质体，并且发生了热分解和聚合反应，最终才形成了可用于高炉生产的焦炭。焦炭在炭化室中随着时间和温度的变化发生了怎样的形态变化，发生了哪些化学或物理反应，变化阶段如何，由于炭化室中是一个高温黑匣子，一直不得而知。利用一种测试煤热解成焦过程的实验装置观察煤在成焦过程中所发生的变化，对于炼焦过程温度制度的控制，煤热解成焦过程中焦炭质量的控制以及胶质体形成量的控制以及配煤结构的调整都具有一定的指导作用。

发明内容

本发明专利提出了一种测试煤热解成焦过程的试验装置和方法。本发明的目的是针对煤在热解成焦过程中，煤的成焦递进阶段的膨胀，脱气，胶质体的形成长大，粘结固化的不可见性，发明出一种测试煤热解成焦过程的试验装置和方法，为提高焦炭质量，优化配煤和焦炉操作制度提供指导。

一种测试煤热解成焦过程的试验装置,包括炉底为长方形、侧壁竖直、炉顶为拱形的炉体,其特征在于：

所述炉体的前侧和左侧侧壁为炉墙，右侧和后侧侧壁为石英玻璃侧壁，其中右侧的石英玻璃侧壁为设置在滑轨上、可前后移动的活动石英玻璃侧壁11；

所述炉顶顶部形成有窥视孔5；

所述一种测试煤热解成焦过程的试验装置还包括，

设置于一侧炉墙内的电炉丝9，设置于所述炉体外侧的保温层，设置于所述活动石英玻璃侧壁11外侧的压力膨胀仪16，设置于所述活动石英玻璃侧壁11下方的标尺18，设置于所述窥视孔5上方的顶部石英玻璃4，设置于所述顶部石英玻璃4上方的工业摄像机17,

升温过程中通过标尺18测量煤热解膨胀值，通过压力膨胀仪16测量煤热解膨胀压力，通过计算机处理就可以得到块煤的最大膨胀率和最大膨胀压力。

由此，可通过顶部的工业摄像机对炉内的煤成焦样品进行实时在线采样，可通过拆卸可拆卸保温层肉眼观测炉内结焦过程，可通过压力膨胀仪测量煤成焦过程中的膨胀压力，通过标尺直接测量膨胀值，得到该温度下煤样线性膨胀值，然后通过计算得到煤样的膨胀率。

根据本发明所述的一种测试煤热解成焦过程的试验装置，其特征在于：

所述保温层包括：设置于所述炉底下侧和所述炉墙外侧的下部保温层14，炉顶周侧的上部保温层2，设置于所述石英玻璃侧壁外部的可拆卸保温层13。

根据本发明所述的一种测试煤热解成焦过程的试验装置，其特征在于：

所述炉顶的斜面上设置有卤素灯7，所述炉体外部设置有控制所述卤素灯的灯光强度控制器。

由此，可对炉体内进行照明并控制灯光强度，以拍摄清晰的图像。

根据本发明所述的一种测试煤热解成焦过程的试验装置，其特征在于：

所述顶部石英玻璃和所述窥视孔之间形成有高度4-6mm的吹扫狭缝6，所述吹扫狭缝6与通向所述炉体外部、直径为4-6mm的进气管1连接。

根据本发明所述的一种测试煤热解成焦过程的试验装置，其特征在于：

所述左侧炉墙上方设置有通向炉体外部、直径为2-4mm的出气缝7，所述出气缝7的外部出口设置有抽气冷凝器15。

由此，可将惰性气体N2、He或者Ar气经进气管进入吹扫狭缝后经过窥视孔进入炉顶空间，然后经过出气缝，通过抽气冷凝器将炉内产生的热解气体以及通入的气体抽出炉外，保持气路平稳，通过气体吹扫可以保证产生的焦油气体不粘接在顶部石英玻璃上，保证摄像清晰。

本发明所述的一种测试煤热解成焦过程的试验装置，其特征在于：所述前侧侧壁的炉墙上设置有三个测温热电偶插孔。

由此，可测量煤样内不同位置的温度。