一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法，属于配煤炼焦领域。鉴于现有技术中，仅利用基氏流动度、奥亚膨胀度、粘结指数和胶质层指数作为煤质指标，而基氏流动度作为一种常用的煤热塑性指标存在问题，无法直接表征胶质体的质量特性，不能很好的区别不同炼焦煤生成的焦炭，对于炼焦煤的性能检测不完全；本发明专利技术将煤破碎后富集镜质组制取煤压块，并将煤压块置于托盘上加热，测量其铺展后的渗透距离与连线长度，作为新的煤热塑性特性，以表达不同煤影响成焦后炭质结构和孔壁结构的一种物理性质，为煤质检测提供了一种新的方法，丰富了煤质检测手段，为不同炼焦煤在配煤中正确使用提供了帮助和支持。

A device and method for testing the free fluidity of coking coal in thermoplastic state

【技术实现步骤摘要】
一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法
本专利技术涉及配煤炼焦
，更具体地说，涉及一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法。
技术介绍
热塑性是指物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。炼焦煤属于烟煤，并且具有一定的粘结性，在室式焦炉炼焦条件下可以结焦。炼焦煤热解时，达到300℃时开始软化，到550℃之间属于热塑性状态，煤粒会经历熔融、流动、膨胀、发泡再到固化的胶质体—半焦过程，由于不同煤的胶质体存在数量与质量方面的差异，导致上述热解变化过程存在不同结焦特性，从而形成不同半焦结构，所以在这个过程中已经决定了最终焦炭的炭质结构特点。目前常规的煤热塑性测试手段是用一根恒力矩的搅拌桨测量与记录热塑性过程中的转速，用转速来表达胶质体的流动性，即煤的塑性测定—恒力矩基氏塑性仪法(MT/T1015-2006)。基氏试验可以反映热塑性过程的流动特性、粘滞特性与挥发特性的综合性质，是胶质体量与质的综合表达。胶质体的质量特性是热塑性过程形成不同半焦结构(气孔结构与孔壁结构)的主要影响因素，但是目前基氏流动度无法直接表征，原因就是胶质体是由气液固三相组成，胶质体本身不同的粘滞特性会对基氏流动度产生不同分析结果，这与该试验的表征方法有关。基氏流动度作为一种常用的煤热塑性指标存在三个问题，一是高流动度煤的真实粘度被低估，因为在热塑性过程中胶质体是一种假塑性流体，符合表观粘度随剪切速率增大而减小的特征，基氏所测是假塑性流动；二是高流动度的可靠性值得怀疑，因为在热塑性过程中，由于威森伯格效应，坩埚内壁与胶质体之间可能会出现空隙，导致搅拌桨空转而流动度值偏大；三是煤中不同的惰性物含量会对流动度结果产生较大影响。从理论上来说，高流动度会产生高气孔率的薄孔壁结构，会导致焦炭的强度弱化。经检索，中国专利申请号：ZL201811278207.X，专利技术名称为：一种炼焦煤炭化行为关联性的检测方法及装置，申请日为2018年10月30日，该申请案提供的装置由控制系统、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和厚度、挥发分析出率及析出速率、胶质体的内压和体积膨胀与收缩等；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；但该申请案实质是对基氏流动度试验的改进，未考虑到胶质体的流动性是影响成焦后的炭质结构和孔壁结构的主要因素之一，从而没有设计检测胶质体流动性的方案。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题鉴于现有技术中，基氏流动度无法直接表征胶质体的质量特性，不能很好的区别不同炼焦煤生成的焦炭，本专利技术提供了一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法；本专利技术提出的测试方法作为一种新的煤质指标，目的是测试炼焦煤在热塑性状态下所形成胶质体的自由流动性能，作为煤塑性测定的一种方法，它区别于其它炼焦煤粘结性检测方法，不受惰性物的影响，只表征胶质体本身质量特性，丰富了煤质检测手段，并且方法简单快速，为不同炼焦煤在配煤中正确使用提供了帮助和支持。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置，包括托盘、压杆和加热炉；托盘和压杆置于加热炉中，所述的托盘中心开设有中心槽，沿托盘半径方向开设多条孔槽，所述的孔槽与中心槽连通；所述的压杆设置在中心槽上方。更进一步地，所述的加热炉内部设置有压块、热电偶、加热棒和支架；所述的托盘架设于支架上，加热棒设置于托盘下方；所述的压块设置在压杆上端；热电偶测量加热炉内温度。更进一步地，所述的加热炉设置有气体入口和气体出口，通过气体入口向加热炉内通入惰性气体，并从气体出口排出。本专利技术利用上述装置进行的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性方法，其步骤为：步骤一、对煤进行破碎与镜质组富集处理；步骤二、利用步骤一获得的镜质组富集产物制备煤压块；步骤三、将步骤二制得的煤压块置于托盘的中心槽内；步骤四、将托盘放入加热炉中，对煤压块加热至一定温度后停止加热，待托盘冷却后取出；步骤五、测量托盘上胶质体铺展后的渗透距离与连线长度。更进一步地，所述的步骤一中，煤需破碎至粒度＜1mm；镜质组富集采用分级密度ZnCl2溶液离心法，ZnCl2溶液密度为1.30～1.38g/cm3。更进一步地，所述的步骤二中，从水分在1％以下的镜质组富集产物中进行筛选，筛选粒度0.5mm～1mm范围内的镜质组富集产物，通过成型模与成型压力器制得圆柱形压块；煤压块堆积密度为0.9～1.2g/cm3。更进一步地，所述的步骤三中，托盘材质采用在800℃以下性质稳定，表面加工的粗糙度Ra在3.2μm以下的材料。更进一步地，所述的步骤四中，加热炉内在试验过程中，以200ml/min～500ml/min的速率通入氮气；温度在室温～300℃时，升温速率为20℃/min；温度在300～800℃时，升温速率为10℃/min，到达800℃时停止加热。更进一步地，所述的步骤四中，托盘放入加热炉后，将压杆放置在托盘的中心槽上，压杆上端放置压块。更进一步地，所述的步骤五中，测量每一条孔槽中的胶质体浸入距离加和L，与浸入距离连线形状的面积S，作为煤的自由流动性参数。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)针对现有技术中，基氏流动度无法直接表征胶质体的质量特性，不能很好的区别不同炼焦煤生成的焦炭，对于炼焦煤的性能检测不完全的问题，本专利技术提供了一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置及方法，通过测量煤热解产生胶质体在材料上的流动铺展性表达不同煤胶质体的一种物理性质，该物理性质与胶质体的黏度与表面张力有关，而流动性是影响成焦后的炭质结构和孔壁结构的主要因素之一；本专利技术为煤质检测提供了一种新的方法，丰富了煤质检测手段，并且方法简单快速，为不同炼焦煤在配煤中正确使用提供了帮助和支持。(2)本专利技术在制备试验用煤压块时，选取的是煤破碎后富集的镜质组，排除了惰性物对本专利技术的影响，使本专利技术的测试方法只表征胶质体一种质量特性；同时本专利技术对煤压块进行加热时，在加热炉内通入氮气，形成惰性气体氛围，排除了检测时其他的影响因素，保证了检测结果的准确。(3)本专利技术对煤压块进行加热时，在托盘的中心槽上设置了压块和压杆，限制了煤压块热解过程在高度方向上的膨胀，保证胶质体向周边的孔槽中自由流动；加热时，分段进行升温，使升温较快，胶质体可以迅速产生，减少了检测时间。(4)本专利技术选取托盘的材质为在800℃以下性质较稳定，材料表面加工的粗糙度低，Ra在3.2μm以下的材料，保证加热时，托盘不发生反应，排除其对检测的干扰；材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置，其特征在于：包括托盘(2)、压杆(4)和加热炉(9)；托盘(2)和压杆(4)置于加热炉(9)中，所述的托盘(2)中心开设有中心槽(3)，沿托盘(2)半径方向开设多条孔槽(1)，所述的孔槽(1)与中心槽(3)连通；所述的压杆(4)设置在中心槽(3)上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置，其特征在于：包括托盘(2)、压杆(4)和加热炉(9)；托盘(2)和压杆(4)置于加热炉(9)中，所述的托盘(2)中心开设有中心槽(3)，沿托盘(2)半径方向开设多条孔槽(1)，所述的孔槽(1)与中心槽(3)连通；所述的压杆(4)设置在中心槽(3)上方。


2.根据权利要求1所述的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置，其特征在于：所述的加热炉(9)内部设置有压块(5)、热电偶(6)、加热棒(7)和支架(8)；所述的托盘(2)架设于支架(8)上，加热棒(7)设置于托盘(2)下方；所述的压块(5)设置在压杆(4)上端；热电偶(6)测量加热炉(9)内温度。


3.根据权利要求1或2所述的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性的装置，其特征在于：所述的加热炉(9)设置有气体入口(11)和气体出口(10)，通过气体入口(11)向加热炉(9)内通入惰性气体，并从气体出口(10)排出。


4.利用权利要求3所述的装置进行的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动性方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一、对煤进行破碎与镜质组富集处理；
步骤二、利用步骤一获得的镜质组富集产物制备煤压块；
步骤三、将步骤二制得的煤压块置于托盘(2)的中心槽(3)内；
步骤四、将托盘(2)放入加热炉(9)中，对煤压块加热至一定温度后停止加热，待托盘(2)冷却后取出；
步骤五、测量托盘(2)上胶质体铺展后的渗透距离与连线长度。


5.根据权利要求4所述的一种测试炼焦煤在热塑状态下的自由流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维周，郑明东，崔平，张小勇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34