[发明专利]一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置。该装置由控制系统、炼焦煤炭化系统、电子天平、胶质体粘稠性和厚度探测仪、内压检测仪、体积形变检测仪、压力调控系统组成；在恒容或恒载荷条件下，实时、同步检测炼焦煤炭化时胶质体的粘稠性(v)和厚度(y)、挥发分析出率(f)及析出速率(df/dt)、胶质体的内压(p)和体积膨胀与收缩(x)等；通过处理数据，获得炼焦煤炭化行为关联性曲线图、探针阻力变化曲线图，并依据阻力曲线将胶质层划分为阻力上升区、阻力下降区、阻力恒定区和阻力陡升区，并求取不同炭化时刻下胶质层厚度、各结构区域厚度，及表征炭化行为和胶质体黏稠性的特征参数。

技术领域

本发明涉及煤质评价方法及其装置技术领域，特别涉及一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置。

背景技术

工业炼焦时，随温度升高，炼焦煤要经历一热塑性阶段。期间，煤料软化、熔融形成具有黏流性特征的胶质体并发生挥发分析出、膨胀压力产生、料层的收缩与膨胀等炭化行为，这些决定了炼焦煤的黏结能力和焦炭质量，甚至影响推焦和焦炉寿命。因此，充分了解炼焦煤炭化时在此阶段的特征，对于焦炭生产具有重要意义。

目前，针对炼焦煤在热塑性阶段特性的评价，主要是通过测定胶质层指数、吉氏流动度和奥阿膨胀度等指标，来评判胶质体的数量、流动性、膨胀性等特征，进而形成对煤质的认识。但胶质体中存在的气相、液相、固相物质使检测变得复杂，另外，工业炼焦是炼焦煤在恒容的箱式焦炉中受热(3℃/min)成焦，并产生彼此关联的各种炭化行为。因此，在贴近炼焦生产的条件下，综合评价炼焦煤炭化时在热塑性阶段产生的炭化行为特征，同时测定形成胶质体的性质，对于全面了解煤质是十分必要的。

专利CN104819992A公布了一种煤的热解-成焦行为的检测方法及其装置，将100g煤样装入不锈钢坩埚中，置于电炉内加热，通过气缸调节对煤样施加98KPa的压力，检测加热过程中胶质层厚度、体积曲线、膨胀压力、吸(放)热峰温度、失重量和失重速率。该发明专利能实现在恒压条件下对煤热解-成焦行为的检测，但无法模拟工业炼焦的恒容条件。另外，该发明专利在胶质层厚度测量时需手动推拉探针上下移动，这样每次测量时用力大小不一样，直接影响探针触碰物料层面时所感应到的阻力大小，使胶质层上、下层面位置的确定存在误差。并且，测量与数据记录不能同步进行，操作人员需先读取压力仪表和位移仪表的显示值然后再手动记录到表格里，使胶质层厚度的测量结果具有很大主观性，且操作繁琐、劳动强度大。再者，通过该专利方法获取胶质体性质方面的表征指标，仅有最大胶质层厚度这一数量指标，而没有其他指标。

本发明提供了能够使煤杯内容积恒定的导杆，模拟焦炉恒容条件，实时、同步检测炼焦煤炭化时的挥发分析出率及速率、胶质体内压及料层的收缩-膨胀程度，特别是能够自动检测胶质层的黏稠性及厚度变化。本发明应用步进电机替代人力实现对探针的推拉，排除了人为因素对胶质层厚度测量结果的干扰；应用探针位移传感器和压力传感器，实时、同步采集探针运动时的位移数据和触碰物料时所感应到的阻力数据，依据探针位移及阻力的实时数据绘制探针随阻力变化曲线，来确定胶质层的厚度、划分胶质层的结构，并能通过阻力大小来评判胶质体黏稠性的变化，表征指标更加多样。整个测量过程在系统控制下自动进行，无需手动操作，大大降低了劳动强度。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置，其目的是在恒容或恒载荷条件下，实时、同步检测炼焦煤炭化时胶质体的黏稠性和厚度，挥发分析出率及速率、胶质体内压和料层的收缩-膨胀特征，实现煤质的综合评价。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：