[發(fā)明專利]一種塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210290050.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102768161A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張生富;朱豐;白晨光;溫良英;邱貴寶;徐健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/00
• 分類號(hào): G01N5/00;G01N33/00;G01N33/22
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置以及利用該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的方法。

背景技術(shù)

高爐煉鐵過(guò)程具有龐大的主體和輔助設(shè)備，并消耗大量的優(yōu)質(zhì)焦炭。由于煉焦煤資源的短缺、焦炭?jī)r(jià)格的飛漲以及煉焦過(guò)程高能耗、高污染的特點(diǎn)迫使煉鐵工作者不斷研究和開發(fā)新的煉鐵工藝及技術(shù)。COREX熔融還原煉鐵工藝作為一種非高爐煉鐵工藝，可直接使用非焦煤及塊礦入爐煉鐵，具有不用或少用焦炭的優(yōu)勢(shì)，相比于高爐煉鐵工藝，該工藝不僅減少了煉焦和燒結(jié)工藝的固定投入，并且大大地降低了有害污染物的排放，符合當(dāng)前鋼鐵冶金生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保、低耗、高效的發(fā)展趨勢(shì)。

然而，從目前COREX工藝的運(yùn)行實(shí)績(jī)看，其燃料比遠(yuǎn)高于高爐煉鐵工藝，并且焦炭的配比也達(dá)到了15~20%水平，并未擺脫對(duì)焦炭的依賴。在COREX工藝的生產(chǎn)過(guò)程中，塊煤主要從熔融氣化爐頂部加入，經(jīng)過(guò)快速干燥、裂解后形成半焦，同時(shí)裂解的氣體產(chǎn)物是上部預(yù)還原豎爐還原煤氣的重要來(lái)源；裂解后的半焦在下降過(guò)程中逐漸形成了熔融氣化爐內(nèi)的固定床，半焦的反應(yīng)性、高溫強(qiáng)度等性質(zhì)對(duì)爐內(nèi)的透氣性、直接還原鐵的終還原都具有重要影響。

目前實(shí)際生產(chǎn)中的塊煤主要為非焦煤，其自身性質(zhì)及其高溫下的裂解過(guò)程直接影響了COREX的燃料比高低和焦炭的配比水平。因此，模擬研究COREX熔融氣化爐條件下塊煤的裂解過(guò)程具有重要的意義。然而，現(xiàn)有技術(shù)中卻一直缺乏能夠有效模擬塊煤在COREX熔融氣化爐條件下裂解過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置和方法，阻礙了相關(guān)研究的開展和推進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置及方法，用以模擬塊煤在COREX熔融氣化爐條件下的裂解過(guò)程并進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，為COREX工藝的研究及生產(chǎn)改進(jìn)提供有利的技術(shù)保證。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)手段：

一種塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括二硅化鉬爐、保護(hù)氣體供氣裝置、煙氣分析儀、電子天平、剛玉坩堝和監(jiān)控計(jì)算機(jī)；

所述二硅化鉬爐包括爐體和溫控柜；所述爐體包括爐身以及分別設(shè)置于爐身上端和下端的爐蓋和爐底；所述爐蓋設(shè)有掛繩通孔和排氣通孔；所述爐身主要由爐殼、豎向安裝在爐殼中的剛玉管以及安裝于爐殼中且周向分布于剛玉管外側(cè)的若干二硅化鉬電熱棒構(gòu)成，且所述剛玉管的上下兩端分別被爐蓋和爐底相圍使得剛玉管內(nèi)腔空間作為爐膛；所述溫控柜的溫度檢測(cè)輸入端連接有溫度傳感器，且溫度傳感器從爐底伸入爐膛內(nèi)，用于檢測(cè)爐膛內(nèi)的溫度；溫控柜的加熱控制輸出端與二硅化鉬電熱棒相連接，用于控制二硅化鉬電熱棒的加熱溫度；溫控柜的數(shù)據(jù)輸出端與監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信連接，用于將檢測(cè)的爐膛內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)；

所述保護(hù)氣體供氣裝置的供氣管從二硅化鉬爐的爐底通入爐膛內(nèi)，用于向爐膛內(nèi)通入防氧化保護(hù)氣體；

所述煙氣分析儀的取樣輸入端連接有氣體取樣探頭，且氣體取樣探頭設(shè)置于二硅化鉬爐的爐蓋的排氣通孔中，用于檢測(cè)排氣通孔處所排出氣體的氣體成分；煙氣分析儀的數(shù)據(jù)輸出端與監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信連接，用于將檢測(cè)的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)；

所述電子天平固定設(shè)置于二硅化鉬爐的上方，電子天平的稱重臺(tái)連接有掛繩，所述掛繩穿過(guò)二硅化鉬爐的爐蓋上的掛繩通孔后連接在剛玉坩堝上，使得剛玉坩堝能夠通過(guò)掛繩自由懸掛在電子天平的稱重臺(tái)下方并容置于二硅化鉬爐的爐膛內(nèi)；電子天平的數(shù)據(jù)輸出端與監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信連接，用于將檢測(cè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)；

所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)采集來(lái)自溫控柜的溫度數(shù)據(jù)、來(lái)自煙氣分析儀的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)和來(lái)自電子天平的質(zhì)量數(shù)據(jù)，并加以記錄和顯示。

上述的塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)氣體供氣裝置所提供的防氧化保護(hù)氣體為氮?dú)狻⒍趸細(xì)怏w、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣、一氧化碳?xì)怏w、甲烷氣體、氫氣之中的一種氣體或幾種的混合氣體。

上述的塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述煙氣分析儀能夠檢測(cè)的氣體成分至少有氫氣、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

上述的塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述電子天平檢測(cè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)精度范圍為0.001~0.01克。

一種塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法，采用上述的塊煤裂解在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，包括如下步驟：