[發明專利]基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法

在審

• 申請號: 202010599438.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113848231A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 孫維周;胡德生;彭新
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 上?？歧鲗＠碛邢挢熑喂?31117
• 代理人: 董艷慧;鄭明輝

1.一種基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1：制備煤樣樣品(7)；

步驟2：將煤樣樣品(7)裝入坩堝(2)中，并放入底加熱電爐(1)中，使煤樣樣品(7)在熱解過程中的熱傳遞方向由下至上單向進行；

步驟3：用壓盤(3)壓住煤樣樣品(7)，并將第一熱電偶(4)插入坩堝(2)的底板內，將上層熱電偶(53)、中層熱電偶(52)和下層熱電偶(51)由淺至深依次插入在煤層(71)中；

步驟4：將探針(6)插入坩堝(2)的底板內；

步驟5：通過底加熱電爐(1)加熱煤樣樣品(7)，并在試驗過程中記錄探針(6)測量的膠質體上層面達到下測量點時中層熱電偶(52)的溫度Ta、膠質體下層面達到下測量點時中層熱電偶(52)的溫度Tb和膠質體下層面達到上測量點時中層熱電偶(52)的溫度Tc；

步驟6：將中層熱電偶(52)處的溫度作為平均溫度，計算該處的煤層(71)熱擴散率，得到熱擴散率曲線；計算公式為：

其中，n為T2溫度記錄的第n時刻；i為T2溫度記錄的第i時刻；△τ為時間步長，單位為s；△r為相鄰熱電偶的距離步長，單位為m；為T2溫度記錄的第n時刻和第n+1時刻煤層(71)的溫度平均值對應的有效熱擴散率，單位為m²/s；

步驟7：將熱擴散率曲線分為4個階段：

I、軟化前階段，即中層熱電偶(52)的溫度從250℃升溫至Ta的階段；

II、膠質體形成階段：即中層熱電偶(52)的溫度從Ta升溫至Tb的階段；在膠質體形成階段，熱擴散率曲線升高至頂點后下降，通過膠質體形成階段中熱擴散率曲線的下降幅度評價焦炭的粘結性；

III、固化階段：即中層熱電偶(52)的溫度從Tb升溫至Tc的階段；

IV、固化后階段：即中層熱電偶(52)的溫度達到Tc后至試驗結束的階段；在固化后階段，熱擴散率曲線升高或保持平穩，通過固化后階段中熱擴散率曲線的升高幅度評價斷焦炭的結焦性。

2.根據權利要求1所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的步驟7中，膠質體形成階段中熱擴散率曲線的下降幅度與焦炭的粘結性成正比關系，即下降幅度越大，則焦炭的粘結性越高。

3.根據權利要求1所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的步驟7中，固化后階段中熱擴散率曲線的升高幅度與焦炭的顯微結構性能成反比關系，即升高幅度越小，則焦炭光學組織各項異性程度越高，惰性物含量越低，孔壁結構致密性越好，結焦性就越好；反之，升高幅度越大，則表示焦炭光學組織各項異性程度越低，惰性物含量越高，孔壁結構致密性越差，結焦性就越差。

4.根據權利要求1所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的步驟1還包括：

步驟1.1：將煤樣進行干燥；

步驟1.2：將干燥后的煤樣取樣200g并破碎，即破碎后的煤粒度小于1.5mm。

步驟1.3：取100g破碎后的煤樣作為試驗用煤樣樣品(7)。

5.根據權利要求1所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的步驟3中，上層熱電偶(53)、中層熱電偶(52)和下層熱電偶(51)與坩堝(2)底面的距離分別為15mm、10mm和5mm。

6.根據權利要求1所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的步驟4中，探針(6)的外部設有紙管(8)，且探針(6)與紙管(8)之間留有間隙，使煤層(71)熱解形成的膠質體能進入探針(6)與紙管(8)之間的間隙內，紙管(8)向上貫穿壓盤(3)。

7.根據權利要求1或6所述的基于煉焦煤熱解過程中熱擴散率的結焦性判斷方法，其特征是：所述的探針(6)的測量周期為5-10min。