本发明专利技术提供了一种块煤裂解在线监测实验装置及方法，该实验装置主要由二硅化钼炉、保护气体供气装置、烟气分析仪、电子天平、刚玉坩埚和监控计算机组建构成，简易实用，能够在线监测块煤从常温瞬时进入高温过程中发生快速裂解过程中的质量变化及气体生成规律，所获取的监测数据可以为COREX工艺中关于如何优化配煤结构、减小床层压损、降低燃料消耗等研究方向提供重要理论基础和技术依据；采用本发明专利技术的块煤裂解在线监测实验装置及方法，能够非常方便的提取块煤裂解实验的半焦产物，并通过干法熄焦后，能够进一步用于半焦的工业分析及元素分析，进而对煤岩结构、粒度、孔隙度、形貌、官能团结构等变化和强度加以检测，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金工程
，尤其涉及一种块煤裂解在线监测实验装置以及利用该实验装置进行块煤裂解在线监测实验的方法。
技术介绍
高炉炼铁过程具有庞大的主体和辅助设备，并消耗大量的优质焦炭。由于炼焦煤资源的短缺、焦炭价格的飞涨以及炼焦过程高能耗、高污染的特点迫使炼铁工作者不断研究和开发新的炼铁工艺及技术。COREX熔融还原炼铁工艺作为一种非高炉炼铁工艺，可直接使用非焦煤及块矿入炉炼铁，具有不用或少用焦炭的优势，相比于高炉炼铁工艺，该工艺不仅减少了炼焦和烧结工艺的固定投入，并且大大地降低了有害污染物的排放，符合当前钢铁冶金生产过程环保、低耗、高效的发展趋势。 然而，从目前COREX工艺的运行实绩看，其燃料比远高于高炉炼铁工艺，并且焦炭的配比也达到了 15 20%水平，并未摆脱对焦炭的依赖。在COREX工艺的生产过程中，块煤主要从熔融气化炉顶部加入，经过快速干燥、裂解后形成半焦，同时裂解的气体产物是上部预还原竖炉还原煤气的重要来源；裂解后的半焦在下降过程中逐渐形成了熔融气化炉内的固定床，半焦的反应性、高温强度等性质对炉内的透气性、直接还原铁的终还原都具有重要影响。目前实际生产中的块煤主要为非焦煤，其自身性质及其高温下的裂解过程直接影响了 COREX的燃料比高低和焦炭的配比水平。因此，模拟研究COREX熔融气化炉条件下块煤的裂解过程具有重要的意义。然而，现有技术中却一直缺乏能够有效模拟块煤在COREX熔融气化炉条件下裂解过程的实验装置和方法，阻碍了相关研究的开展和推进。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供，用以模拟块煤在COREX熔融气化炉条件下的裂解过程并进行在线监测，为COREX工艺的研究及生产改进提供有利的技术保证。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术手段 一种块煤裂解在线监测实验装置，其特征在于，包括二硅化钥炉、保护气体供气装置、烟气分析仪、电子天平、刚玉坩埚和监控计算机； 所述二硅化钥炉包括炉体和温控柜；所述炉体包括炉身以及分别设置于炉身上端和下端的炉盖和炉底；所述炉盖设有挂绳通孔和排气通孔；所述炉身主要由炉壳、竖向安装在炉壳中的刚玉管以及安装于炉壳中且周向分布于刚玉管外侧的若干二娃化钥电热棒构成，且所述刚玉管的上下两端分别被炉盖和炉底相围使得刚玉管内腔空间作为炉膛；所述温控柜的温度检测输入端连接有温度传感器，且温度传感器从炉底伸入炉膛内，用于检测炉膛内的温度；温控柜的加热控制输出端与二硅化钥电热棒相连接，用于控制二硅化钥电热棒的加热温度；温控柜的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的炉膛内的温度数据实时传输至监控计算机； 所述保护气体供气装置的供气管从二硅化钥炉的炉底通入炉膛内，用于向炉膛内通入防氧化保护气体； 所述烟气分析仪的取样输入端连接有气体取样探头，且气体取样探头设置于二硅化钥炉的炉盖的排气通孔中，用于检测排气通孔处所排出气体的气体成分；烟气分析仪的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的气体成分数据实时传输至监控计算机；所述电子天平固定设置于二硅化钥炉的上方，电子天平的称重台连接有挂绳，所述挂绳穿过二硅化钥炉的炉盖上的挂绳通孔后连接在刚玉坩埚上，使得刚玉坩埚能够通过挂绳自由悬挂在电子天平的称重台下方并容置于二硅化钥炉的炉膛内；电子天平的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的质量数据实时传输至监控计算机； 所述监控计算机用于实时采集来自温控柜的温度数据、来自烟气分析仪的气体成分数据和来自电子天平的质量数据，并加以记录和显示。 上述的块煤裂解在线监测实验装置中，作为一种优选方案，所述保护气体供气装置所提供的防氧化保护气体为氮气、二氧化碳气体、氦气、氖气、気气、氪气、氣气、氡气、一氧化碳气体、甲烷气体、氢气之中的一种气体或几种的混合气体。上述的块煤裂解在线监测实验装置中，作为一种优选方案，所述烟气分析仪能够检测的气体成分至少有氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。上述的块煤裂解在线监测实验装置中，作为一种优选方案，所述电子天平检测的质量数据精度范围为O. 00Γ0. 01克。一种块煤裂解在线监测实验方法，采用上述的块煤裂解在线监测实验装置进行实验操作，包括如下步骤 1)首先在二硅化钥炉的炉盖保持关闭状态下通过操作温控柜将二硅化钥炉的炉膛加热至预设定的裂解实验温度Ttl，通过操作保护气体供气装置向炉膛内通入防氧化保护气体20 30min ； 2)打开二硅化钥炉的炉盖，将挂绳连接的刚玉坩埚伸入二硅化钥炉的炉膛内，关闭炉盖，使得刚玉坩埚通过挂绳自由悬挂在电子天平的称重台下方并容置于二硅化钥电阻炉的炉膛内；启动监控计算机进入数据采集状态，通过监控计算机采集并记录刚玉坩埚为空时电子天平检测的质量数据Hltl; 3)再次打开二硅化钥炉的炉盖，在刚玉坩埚中加入质量为M的块煤后，立即将刚玉坩埚伸入二硅化钥炉的炉膛内并关闭炉盖，使得刚玉坩埚通过挂绳自由悬挂在电子天平的称重台下方并容置于二硅化钥电阻炉的炉膛内； 4)监控计算机实时采集来自温控柜的温度数据、来自烟气分析仪的气体成分数据和来自电子天平的质量数据，并加以记录和显示； 5)待监控计算机进行数据采集的时长达到预设定的数据采集时长tm时，通过操作温控柜停止对二硅化钥炉炉膛的加热，将刚玉坩埚从炉膛内取出并立即置于通有防氧化保护气体的容器内冷却至常温。上述的块煤裂解在线监测实验方法中，作为一种优选方案，所述预设定的裂解实验温度Ttl在100(Tl500°C之间。上述的块煤裂解在线监测实验方法中，作为一种优选方案，所述步骤I)中向炉膛内通入的防氧化保护气体为氮气、二氧化碳气体、氦气、氖气、気气、氪气、氣气、氡气、一氧化碳气体、甲烷气体、氢气之中的一种气体或几种的混合气体。上述的块煤裂解在线监测实验方法中，作为一种优选方案，所述预设定的数据采集时长tm在20 180分钟之间。上述的块煤裂解在线监测实验方法中，作为一种优选方案，所述步骤5)中容器中通有的防氧化保护气体为氮气、二氧化碳气体、氦气、氖气、気气、氪气、氣气、氡气、一氧化碳气体、甲烷气体、氢气之中的一种气体 或几种的混合气体。相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果 I、本专利技术的块煤裂解在线监测实验装置简易、实用，能够在线监测块煤从常温瞬时进入高温过程中发生快速裂解过程中的质量变化及气体生成规律，所获取的监测数据能够用于分析和揭示块煤加入COREX熔融气化炉拱顶1050°c高温环境后快速裂解反应过程中的物理化学特征。2、本专利技术的块煤裂解在线监测实验装置可以适用多种不同的防氧化保护气体进行块煤裂解在线监测实验，能够很好的实现对COREX熔融气化炉内不同气氛下块煤裂解历程的综合模拟。3、采用本专利技术的块煤裂解在线监测实验装置及方法，能够非常方便的直接提取块煤裂解实验的半焦产物，并通过干法熄焦后，能够进一步用于半焦的工业分析及元素分析，进而对煤岩结构、粒度、孔隙度、形貌、官能团结构等变化和强度加以检测，具有非常广阔的应用前景。4、通过本专利技术的块煤裂解在线监测实验装置及方法模拟研究块煤高温快速裂解过程，可以为COREX工艺中关于如何优化配煤结构、减小床层压损、降低燃料消耗等研究方向提供重要理论基础和技术依据。附图说明图I为本专利技术块本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种块煤裂解在线监测实验装置，其特征在于，包括二硅化钼炉、保护气体供气装置、烟气分析仪、电子天平、刚玉坩埚和监控计算机；所述二硅化钼炉包括炉体和温控柜；所述炉体包括炉身以及分别设置于炉身上端和下端的炉盖和炉底；所述炉盖设有挂绳通孔和排气通孔；所述炉身主要由炉壳、竖向安装在炉壳中的刚玉管以及安装于炉壳中且周向分布于刚玉管外侧的若干二硅化钼电热棒构成，且所述刚玉管的上下两端分别被炉盖和炉底相围使得刚玉管内腔空间作为炉膛；所述温控柜的温度检测输入端连接有温度传感器，且温度传感器从炉底伸入炉膛内，用于检测炉膛内的温度；温控柜的加热控制输出端与二硅化钼电热棒相连接，用于控制二硅化钼电热棒的加热温度；温控柜的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的炉膛内的温度数据实时传输至监控计算机；所述保护气体供气装置的供气管从二硅化钼炉的炉底通入炉膛内，用于向炉膛内通入防氧化保护气体；所述烟气分析仪的取样输入端连接有气体取样探头，且气体取样探头设置于二硅化钼炉的炉盖的排气通孔中，用于检测排气通孔处所排出气体的气体成分；烟气分析仪的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的气体成分数据实时传输至监控计算机；所述电子天平固定设置于二硅化钼炉的上方，电子天平的称重台连接有挂绳，所述挂绳穿过二硅化钼炉的炉盖上的挂绳通孔后连接在刚玉坩埚上，使得刚玉坩埚能够通过挂绳自由悬挂在电子天平的称重台下方并容置于二硅化钼炉的炉膛内；电子天平的数据输出端与监控计算机数据通信连接，用于将检测的质量数据实时传输至监控计算机；所述监控计算机用于实时采集来自温控柜的温度数据、来自烟气分析仪的气体成分数据和来自电子天平的质量数据，并加以记录和显示。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张生富，朱丰，白晨光，温良英，邱贵宝，徐健，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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