[发明专利]一种煤的热解‑成焦行为的检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉用炼焦煤煤质的评价方法及其装置，尤其是一种煤的热解-成焦行为的检测方法及其装置。

背景技术

决定高炉焦炭质量的因素很多，现行箱式焦炉的生产中，在诸多因素已固定的条件下，焦炭质量主要取决于原料煤性质。煤是一种世界上罕有的复杂物质，绝大多数炼焦用煤是处于烟煤变质阶段的腐殖煤。决定煤性质的成因因素很复杂，至今仍模糊不清，大致可以分属两个成因阶段，即地球生物化学作用阶段和地球物理化学作用阶段，前者评价指标为惰性成分总含量∑I，后者评价指标为挥发分V_daf和镜质组平均最大反射率然而，国内外都出现了两个煤的∑I和相近，但炼焦中作用显著不同的多对炼焦煤，因此，普遍认为尚应存在第三种成因因素。

前苏联的学者将此第三种成因因素称之为还原作用，主要指成煤过程中无机矿物有催化作用。但对此，尚没有确切的定义和概念，处于众说纷纭状态。但第三种成煤因素的存在却是公认的。第三成因因素既然存在，则必须用一相应的指标来表示，即使不理想，但也要有。目前，常用的黏结性指标均不同程度与第三因素有关。

煤的黏结性和结焦性是炼焦用煤的重要工艺性质。黏结性概念：煤在隔绝空气条件下加热时，形成具有可塑性的胶质体，黏结本身或外加惰性物质的能力；结焦性概念：在工业条件下将煤炼成焦炭的性能。

炼焦煤的黏结性和结焦性取决于变质程度、煤岩组成、第三成因因素和无机矿物含量等多种因素。也正是因为它的优劣包含着如此多的影响因素，历来受到研究和生产应用方面的重视。同时，也正是由于这样的原因，历来各国曾经提出过众多的标志黏结性和结焦性的指标。然而，几乎没有一个是被公认的，各国只是依据自己习惯选用其中的指标。目前，在用的检测方法和指标主要有以下几种：

(1)胶质层指数的检测方法和指标

此法是原苏联原苏联萨保什尼科夫和巴齐列维奇于1932年提出的模拟实际焦炉的一种单向加热法。该法可测定胶质层的最大厚度Y、最终收缩度X和体积曲线类型，并可同时了解焦块的特征。其中胶质层最大厚度是烟煤结焦性的重要指标，此法具有很多优点。首先，它是所有指标中唯一具有数量概念的指标；其次，取样100g，是所有指标中取样量最多的，具有代表性；最后，胶质层厚度具有大致可加性。

(2)奥亚膨胀度的检测方法和指标

该法于1926年由奥迪伯特创立，1933年又由亚奴作了改进，后来此法在西欧得到广泛应用并于1953年定为国际硬煤分类指标。奥亚膨胀度试验的b值是我国新的煤炭分类国家标准中区分肥煤与其他煤类的重要指标之一，测定方法已经形成国家标准(GB/T 5450—1997)。该法操作规范性强、易操作、区分能力强，并且可测出可塑带温度范围。

(3)基式流动度的检测方法和指标

该法是1934年由吉斯勒尔提出的以测得最大流动度为指标表征煤塑性。后来不断完善应用于世界各地，经过完善，该种方法已经列入美国新的ASTM标准，在中国也形成了国家标准(GB/T 25213—2010)。此方法区分能力强、均与数字表达，并且可测出温度范围。

(4)黏结指数的检测方法和指标

黏结指数是中国煤炭科学研究院北京煤化学研究所在分析了罗加指数的优缺点以后，经过大量试验提出的表征烟煤黏结性的一种指标，并形成国标(GB/T5447-1997)。该指标已用作我国新的煤炭分类法，作为区分黏结性的指标，用G_R.I.表示，也可简写为G。

除了煤的黏结性和结焦性检测方法以外，煤热解-成焦行为的重要检测方法还有煤的差热分析和热重分析两种方法。煤的差热分析的基本原理是将试样和参比物在同条件下加热，记录在不同温度或时间下，被测试样和参比物(控制温度)的温度差，并绘制出该温度差与温度的关系曲线；煤的热重分析是通过伴随煤热解的失重记录而进行的分解过程的热重测量。这两种方法分别可以检测煤热解反应的吸放热情况和失重及失重速率情况。

煤的黏结性和结焦性检测指标都是从不同角度检测煤在加热升温条件下产生胶质体的数量或质量，这些方法存在以下问题。

(1)胶质层指数所测定的Y值是在9.8×10⁴Pa恒压条件检测的，不能充分模拟焦炉炉壁对煤的压力变化；检测指标主要以胶质体的数量多少作为依据，检测指标较少；检测温度为250℃～730℃，温度区间较窄，不能完全反映煤结焦的全过程；检测胶质层的上下层面均依靠操作人员的手感，对经验要求较强。