[發(fā)明專利]一種焦炭熱態(tài)性能檢測實(shí)驗裝置及實(shí)驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711259535.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107941841A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘祥云;白金鋒;李超;劉洋;劉洋;張雅茹
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焦炭熱態(tài)性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焦炭熱態(tài)性能檢測實(shí)驗裝置及實(shí)驗方法。

背景技術(shù)

以往用于研究焦炭熱態(tài)性能的實(shí)驗裝置，普遍采用國標(biāo)反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度實(shí)驗裝置，采用GB/T4000-2008規(guī)定的方法進(jìn)行檢測，實(shí)驗得到的焦炭反應(yīng)性CRI及反應(yīng)后強(qiáng)度CSR數(shù)據(jù)基本上可以體現(xiàn)出焦炭的熱態(tài)性能。

但是，隨著煉焦技術(shù)和高爐操作技術(shù)的不斷發(fā)展，研究焦炭在高爐內(nèi)部條件下的真實(shí)狀態(tài)十分必要。焦炭反應(yīng)性是指焦炭與二氧化碳、氧和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度是指反應(yīng)后的焦炭在機(jī)械力和熱應(yīng)力作用下抵抗碎裂和磨損的能力，焦炭在高爐煉鐵、鑄造化鐵和固定床氣化過程中，都要與二氧化碳、氧和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。GB/T4000-2008規(guī)定的焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度試驗方法，是使焦炭在1100±5℃高溫下與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，然后測定反應(yīng)后焦炭失重率及其機(jī)械強(qiáng)度；這種實(shí)驗方法無法準(zhǔn)確模擬焦炭在實(shí)際高爐生產(chǎn)條件下的狀態(tài)，因此，其檢測結(jié)果存在一定的偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種焦炭熱態(tài)性能檢測實(shí)驗裝置及實(shí)驗方法，在模擬焦炭在加熱爐中升溫的過程中，還能夠通過調(diào)節(jié)不同氣體的配比，對高爐內(nèi)部氣氛環(huán)境進(jìn)行模擬，同時對焦炭施加一定壓力，以準(zhǔn)確檢測焦炭在模擬高爐條件下同時經(jīng)受熱應(yīng)力及機(jī)械力時抵抗破碎及磨損的能力，檢測結(jié)果對指導(dǎo)配煤煉焦具有重要意義。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種焦炭熱態(tài)性能檢測實(shí)驗裝置，包括加熱爐、加熱爐升降裝置、支撐桿、加壓桿和加壓桿升降裝置；所述加熱爐由爐體及豎直設(shè)置在爐體中部的爐管組成，加熱爐能夠由加熱爐升降裝置帶動上、下移動，爐管的兩端延伸于爐體之外；沿加熱爐移動方向，爐管的下方設(shè)進(jìn)氣法蘭，進(jìn)氣法蘭的頂部設(shè)支撐桿用于支撐焦炭試樣，爐管下移后套設(shè)在支撐桿外側(cè)，并與進(jìn)氣法蘭密封連接；進(jìn)氣法蘭設(shè)進(jìn)氣管與外部氣體輸送裝置可拆卸地連接，進(jìn)氣管的另一端與爐管內(nèi)部空間連通；爐管的頂部設(shè)止逆氣體密封法蘭，加壓桿穿設(shè)在止逆氣體密封法蘭中并能夠由加壓桿升降裝置帶動上、下移動，加壓桿與止逆氣體密封法蘭之間為移動密封連接，加壓桿與下方的支撐桿同軸設(shè)置，加壓桿與加壓桿升降裝置之間設(shè)測力傳感器；測力傳感器、加熱爐的加熱系統(tǒng)、加熱爐升降裝置及加壓桿升降裝置分別連接控制系統(tǒng)。

所述加熱爐為管式加熱爐。

還包括支撐框架，所述支撐框架是由底板、立柱和上橫梁組成的框架式結(jié)構(gòu)；進(jìn)氣法蘭固定在底板上；加熱爐升降裝置為升降桿，升降桿為2個分別設(shè)于加熱爐兩側(cè)，升降桿的固定端固定在底板上，移動端與爐體固定連接。

所述加壓桿升降裝置由升降橫梁和設(shè)于升降橫梁兩側(cè)的2個絲桿升降器組成，絲桿升降器的升降電機(jī)固定在上橫梁的頂部，絲桿穿過上橫梁后向底板方向延伸，升降電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動的同時升降橫梁沿絲桿上、下移動，升降橫梁通過測力傳感器連接加壓桿。

所述進(jìn)氣法蘭由法蘭座、進(jìn)氣管和密封圈組成，法蘭座的中部開設(shè)階梯盲孔，階梯盲孔的內(nèi)孔用于固定支撐桿，進(jìn)氣管固定在法蘭座的一側(cè)；進(jìn)氣管上方、階梯盲孔的外孔底部設(shè)有密封圈，爐管下移后通過自重壓緊在密封圈上實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣法蘭與爐管間的密封；進(jìn)氣管通過法蘭座側(cè)壁上的通孔及階梯盲孔與支撐桿之間的間隙連通爐管內(nèi)部空間。

所述氣體止逆密封法蘭由殼體、錐形出氣嘴、頂部密封圈、頂部壓蓋、底部密封圈及底部壓蓋組成；殼體套裝在爐管頂部，殼體頂部開孔供加壓桿穿過，殼體與加壓桿之間設(shè)頂部密封圈，通過頂部壓蓋固定；殼體底部與爐管之間設(shè)底部密封圈，通過底部壓蓋固定；殼體頂部一側(cè)設(shè)錐形出氣嘴，錐形出氣嘴內(nèi)設(shè)浮球，錐形出氣嘴頂部設(shè)出氣嘴蓋。

基于所述裝置的一種焦炭熱態(tài)性能檢測實(shí)驗方法，包括如下步驟：

1)制備焦炭試樣；焦炭試樣為柱狀體，柱狀體的兩端面均垂直于軸線，且沿高向任意位置的斷面形狀形同、面積相等，同一批焦炭試樣的高度相同；

2)啟動加熱爐升降裝置及加壓桿升降裝置，將加熱爐與升降橫梁均升到頂部極限位置，此時爐管和加壓桿均移動到支撐桿的上方；將焦炭試樣置于支撐桿上，且焦炭試樣與支撐桿同軸設(shè)置；再將加熱爐下降到底部極限位置，使?fàn)t管底部與進(jìn)氣法蘭密封連接；將升降橫梁下降，使加壓桿底部距離焦炭試樣頂部5～8mm；