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专利名称：高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法
技术领域：
本发明涉及高炉喷吹煤技术领域，特别涉及一种高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法。
背景技术：
目前，国内外高炉都在提高喷煤量，国外煤比200kg/t已比较普遍，国内先进的高炉也已达到此指标，高炉燃料结构中煤的比重正在稳步提高。高炉大量喷吹煤粉时，如果煤粉在风口回旋区不能完全燃烧，形成未燃煤粉，就会影响高炉冶炼进程。未燃煤粉超过一定量后，会在高炉内尤其在软融带处堆积。无论停留在炉内何区域都对高炉操作不利，导致渣铁排放困难，炉料透气性下降，炉内压差不稳，破坏煤气合理分布，而且煤粉在炉墙处与炉渣接触，使其变稠，导致炉墙结厚。
由于喷吹不同煤种，未燃煤粉具有不同的反应性，大喷煤时必须考虑不同未燃煤粉反应性差异对高炉冶炼过程的影响。未燃煤粉的反应性越高，对焦炭的保护作用就越明显；其次反应性高的未燃煤粉在炉内气化速率快，可以迅速气化消耗，不致随煤气逸出，能够允许高炉提高煤粉喷吹量；此外，大量喷吹煤粉条件下，未燃煤粉的反应性对高炉还原区的划分也将产生重大影响。
但在大量喷吹煤粉以煤代焦的今天，还没有简便有效的方法，对高炉未燃煤粉在高炉内的反应性做出评估。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法， 解决了在目前以煤代焦的背景下没有简单有效的未燃煤粉反应性的测定装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉未燃煤粉反应性的测定装置，包含用连接管顺序连接的提供气源的部件、干燥系统、流量计、安全阀、高温加热炉和红外气体分析仪。
进一步地，本装置还包含混气瓶，其与所述流量计、安全阀二者分别连接。
进一步地，本装置还包含有计算机，其与所述红外气体分析仪通过数据线进行连接。
为了解决本发明要解决的问题，本发明还提供了高炉未燃煤粉反应性的测定方法，包含制取未燃煤粉；在相同条件下，测定参照物试样或所述未燃煤粉试样在氧化反应进行稳定时CO和CO2的气相分压，所述相同条件包含相同的气体通入速率，相同的加热速(P1 IP \率，相同的恒温时间和相同的氧化反应终点判断标准;采用公式/= 2C0 c°:煤进行计'^CO I ^co2)参卯物算，得出所述未燃煤粉的反应性，其中，f-未燃煤粉反应性；ΡαΓ气相中CO分压；-Ao2气相中CO2分压。
进一步地，所述在相同条件下，测定参照物或所述未燃煤粉在氧化反应进行稳定时CO和CO2的气相分压包含
向所述高温加热炉的反应管通入氮气，同将高温加热炉加热至试验温度，并恒温一段时长；
将参照物试样或所述未燃煤粉试样放入所述反应管，然后通入C02+C0混合气体；
采用所述红外气体分析仪连续监测氧化反应后的气体变化，当排出气体成分稳定时，即为氧化反应终点，
在所述氧化反应的终点，记录此时气氛中的CO和CO2成分，得到参照物试样或未燃煤粉试样与CO2氧化反应后的CO和CO2成分及压强。
进一步地,所述氧化反应终点是以氧化反应后CO或CO2气体成分的变化速率来进行判断。
进一步地，所述氧化反应终点S卩d(抓)<0.01 %/s，其中，d(例( )))表示CO分压的变化速率。
进一步地，所述参照物是焦炭。
进一步地，所述试验温度为1100°C。
进一步地,所述恒温的时长为20min。
本发明提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法，可以进行初始气氛组成对未燃煤粉氧化反 应性的影响研究，不同未燃煤粉的氧化反应性比较研究，未燃煤粉的存在量对碳的氧化反应的影响研究，该装置和方法丰富了实验室实验的研究内容，完善了实验室研究手段。


图1为本发明实施例提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置的结构示意其中，1-提供气源的部件，2-干燥系统，3-流量计，4-橡胶管，5-混气瓶，6_安全阀,7-高温加热炉，8-试样，9-红外气体分析仪,10-数据线，11-计算机。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法，可调节反应温度、可测定不同气氛下和不同喷吹煤比下的未燃煤粉的反应性。
本发明实施例提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置，包含用橡胶管4顺序连接的提供气源的部件I、干燥系统2、流量计3、混气瓶5、安全阀6、高温加热炉7、红外气体分析仪9、数据线10和计算机11;
提供N2、C0和CO2气源的部件I分别与相应的干燥系统2连接，确保实验所用气体不含水分。流量计3分别调节三种气体的比例。混气瓶5与高温加热炉7之间设置一个安全阀6。氧化反应后产生的气体接红外气体分析仪9，通过红外气体分析仪9连续监测反应后的气体变化。红外气体分析仪9通过数据线10与计算机11连接，计算机11通过读取焦炭和未燃煤粉在氧化反应后CO和CO2的气相分压，然后计算得出未燃煤粉的反应性。
为了解决本发明要解决的问题，本发明还提供了高炉未燃煤粉反应性的测定方法，包含
首先，利用两段电加热煤粉燃烧实验装置得到燃烧产物，燃烧产物干燥后作为未燃煤粉；高温加热炉7的反应管内径为25mm，以120ml/min的气体量通入氮气，将反应炉以 20° C/min的升温速率加热至试验温度1100° C，恒温20min ;将15克焦炭试样8放入反应管，然后通入CO2和CO的混合气体，气体流量为120ml/min ;采用红外气体分析仪9连续监测反应后的气体成分变化，当排出气体成分稳定后，即d(r/H(Y)) )S0.01 %/S时，作为氧化反应终点；计算机11记录氧化反应终点时气氛中的CO和CO2成分,得到焦炭与CO2氧化反应后的CO和CO2成分及压强；待反应管温度冷却至室温时，以120ml/min的气体量通入氮气，将反应炉以20°C /min的升温速率加温至试验温度1100°C，恒温20min，将15克未燃煤粉试样8放入反应管，然后通入C02+C0混合气体，得到未燃煤粉与CO2在氧化反应后的CO 和CO2成分；计算机根据分别读取的焦炭和未燃煤粉在氧化反应终点时CO和CO2的气相分压，根据式(I)计算出f值
(Pco Z Pco2 )焦
其中，f_未燃煤粉反应性，Pco-气相中CO分压'Pco1 -气相中CO2分压。
最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.高炉未燃煤粉反应性的测定装置，其特征在于，包含用连接管顺序连接的提供气源的部件、干燥系统、流量计、高温加热炉和红外气体分析仪。
2.如权利要求I所述的高炉未燃煤粉反应性的测定装置，其特征在于，还包含混气瓶， 其与所述流量计、高温加热炉二者分别连接。
3.如权利要求I所述的高炉未燃煤粉反应性的测定装置，其特征在于，还包含有计算机，其与所述红外气体分析仪通过数据线进行连接。
4.用于如权利要求I至3任一项所述的高炉未燃煤粉反应性的测定装置的测定方法， 其特征在于，包含在相同条件下，测定参照物试样或所述未燃煤粉试样在氧化反应进行稳定时CO和CO2的气相分压，所述相同条件包含相同的气体通入速率，相同的加热速率，相同(P2 / P )的恒温时间和相同的氧化反应终点判断标准；采用公式/ = 2co c°； ^进行计算，得出I ^co i ^co2)所述未燃煤粉的反应性，其中，f-未燃煤粉反应性，PoT气相中CO分压，斤O2 -气相中CO2分压。
5.如权利要求4所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述在相同条件下，测定参照物试样或所述未燃煤粉试样在氧化反应进行稳定时CO和CO2的气相分压包含:向所述高温加热炉的反应管通入氮气，同时将高温加热炉加热至试验温度，并恒温一段时长；将参照物试样或所述未燃煤粉试样放入所述反应管，然后通入co2+co混合气体；采用所述红外气体分析仪连续监测氧化反应后的气体变化，当排出气体成分稳定时， 即为氧化反应终点；在所述氧化反应的终点，记录此时气氛中的CO和CO2成分，得到参照物试样或未燃煤粉试样与CO2氧化反应后的CO和CO2成分及压强。
6.如权利要求4所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述氧化反应终点是以氧化反应后CO或CO2气体成分的变化速率来进行判断。
7.如权利要求4所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述氧化反应终点即d (炉((Y)) )<0.01%/s,其中，d( )表示CO分压的变化速率。
8.如权利要求4所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述参照物是焦炭。
9.如权利要求5所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述试验温度为 1100。。。
10.如权利要求5所述的高炉未燃煤粉反应性的测定方法，其特征在于，所述恒温的时长为20min。
全文摘要
本发明提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法，包含用连接管顺序连接的提供气源的部件、干燥系统、流量计、高温加热炉和红外气体分析仪。本发明提供的高炉未燃煤粉反应性的测定装置及方法，可调节气化反应温度，可测定不同气氛下，不同喷吹煤比下的未燃煤粉反应性，该装置及方法对高炉喷吹煤种的选择有指导作用。
文档编号G01N21/75GK102980883SQ20121047255
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王冬青, 马泽军, 竺维春 申请人:首钢总公司