1、LOGO论文题目论文题目:堆密度对炼焦煤膨胀压力堆密度对炼焦煤膨胀压力的影响的影响答辩人：高中稳答辩人：高中稳 指导教师：白金锋（教授）指导教师：白金锋（教授）v选题的目的和意义选题的目的和意义 本课题是对炼焦原料煤在结焦过程中膨胀压力产生机理及其影响因素进行研究，其对指导炼焦生产以及延长焦炉炉体寿命具有重要意义。对不同的煤种的原料煤及配合煤膨胀压力、黏结性的研究可以有效地指导及合理利用煤炭资源，特别是解决原料煤在捣固炼焦过程中压力的变化具有创新性。文献综述文献综述1实验部分实验部分2结果与讨论结果与讨论3结论结论4v1.1 1.1 中国煤炭资源现状中国煤炭资源现状 我国自然资源的基本特点是富
2、煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位，煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占据 70%左右。煤炭资源分布不均衡，呈现“北多南少”和“西多东少”的特点。文献综述文献综述1v1 1.2.2 我国炼焦煤我国炼焦煤资源概况资源概况 按中国的煤种分类，其中炼焦煤类占28，非炼焦煤类占72。我国炼焦煤资源品种虽然齐全，但分布很不平衡(如右图示)。文献综述文献综述1v1.3 1.3 炼焦过程中膨胀压力的产生炼焦过程中膨胀压力的产生 煤在一定体积的炭化室中受热分解时，不能自由膨胀，因而对炭化室的墙或者测定膨胀压力装置的壁产生一定的压力，此压力即为膨胀压力。膨胀压力是煤料在结焦过程中所形成的
3、胶质体在炭化室中心面上汇合时所产生膨胀压力的最大值，其值通常是在试验炉内直接测量炉墙压力得出或测定煤气压力间接得出。膨胀压力高，焦炭质量好，但过高的膨胀压力会损坏炉墙导致推焦困难。文献综述文献综述1 膨胀压力的产生与胶质体内产生煤气的压力及其膨胀有关。这些压力限制了胶质体内部热解气体的逸出。胶质体的透气性受以下2个因素的影响：胶质体的性质和胶质体边界的堆密度，后者受半焦收缩的影响。胶质体内部的塑性变形、半焦收缩与胶质体边界的透气性紧密相关。半焦收缩为胶质体的膨胀提供了空间，降低了塑性区间的堆密度，增加了气体的透气性。堆密度越大，透气性越低。同时，半焦的收缩还影响其内部的孔隙结构和裂纹的生成情况
4、。当裂纹较少且孔隙较小时，透气性差，气体排出困难，从而产生膨胀压力；相反，当裂纹较多时，透气性相当好，气体迅速排出，而不会产生膨胀压力。文献综述文献综述1v 1 1.4.4 影响炼焦煤膨胀压力的因素主要由以下几个方面：影响炼焦煤膨胀压力的因素主要由以下几个方面：（1）煤的种类：不同的变质程度的煤种具有不同的膨胀压力；（2）加热速度越快，膨胀压力越大；（3）煤的堆密度越大，膨胀压力越大；（4）煤的氧化能降低煤的膨胀压力；（5）加入瘦化剂可使膨胀压力降低；（6）同一煤料在较宽炭化室内炼焦，可降低膨胀压力。文献综述文献综述1v2.12.1实验用煤实验用煤炼焦原料煤(1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤)1/
5、3焦煤：东兴，元达，新建，新一，场地 肥煤：恒兴，镇城底，龙湖，马兰 焦煤：金山，龙焦，滴道，屯兰，富强 瘦煤：张台子实验部分实验部分2单种煤实验部分实验部分2v2.2 2.2 煤样的煤质分析煤样的煤质分析指标指标v 2.3 2.3 实验设备实验设备 本文所用实验仪器及设备有：粉碎机、常规煤质指标检测设备、自制膨胀压力测定仪等 实验部分实验部分2膨胀压力测定仪如下图所示膨胀压力测定仪如下图所示实验部分实验部分22.4 2.4 实验步骤实验步骤 1、将待测煤料进行晒干，将煤样粉碎至1.5mm以下，称取一定质量的煤料，使其符合不同堆密度的要求；2、将杯底放入煤杯使其下部凸出部分进煤杯底部圆孔中，杯
6、底上放置热电偶铁管的凹槽中心点与压力盘上放热电偶的孔洞中心点对准。将石棉垫铺在杯底上，石棉垫下圆孔应对准杯底上的凹槽，在杯内下部沿壁围一条滤纸条，将热电偶铁管插入杯底凹槽，压板把热电偶铁管和钢棍固定，并使它们都保持垂直状态，将煤料导入煤杯中，捣固，使其高度达到50mm；放上压板以及传感器装置；3、拧紧螺栓，保持平衡，然后调零，进行实验；4、程序控温仪：温度低于250时，升温速度约为8/min，250以上，升温速度为3/min。在250-600期间，显示温度与应达到的温度差值不超过5，其余时间内不应超过10；5、当电偶的温度达到730时，停止加热，读取膨胀压的最大值。实验部分实验部分2 煤料的堆
7、密度是指煤料在自然堆积状态下的质量与煤料体积之比。本次试验研究不同堆密度对煤的膨胀压力的影响以及不同煤之间膨胀压力的比较。试验中，水分含量均保持10%。煤料堆密度的计算方法如下面公式所示=m/r2 H-(a-b)式中：试样的密度，t/m；m试样的质量，t；取3.14；r煤杯半径，m；H由杯底表面到杯口的距离，m；a由压力盘表面到杯口的距离，m；b压力盘和两个石棉圆垫的总厚度，m。实验部分实验部分2v3.1 3.1 炼焦原料煤单种煤膨胀性能分析炼焦原料煤单种煤膨胀性能分析 金山煤干基堆密度为0.7t/m时，在563时出现最大膨胀压力，其值为3.22Kpa，试验终温728时，膨胀压力为0.36Kp
8、a；当干基堆密度为1.0t/m时，金山煤在561时出现最大膨胀压力，其值为358.38Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了355.16Kpa，试验终温724时，膨胀压力为17.17Kpa 0100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC图3.1金山煤干基堆密度为0.7t/m时的膨胀压力曲线 01002003004005006007000100200300400500 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC图3.2金山煤干基堆密度为1.0t/m时的膨胀压力
9、曲线 结果与讨论结果与讨论3 滴道煤干基堆密度为0.7t/m3时，在544时出现最大膨胀压力，其值为2.50Kpa，试验终温728时，膨胀压力为0.36Kpa；当干基堆密度为1.0t/m3时，滴道煤在606时出现最大膨胀压力，其值为307.59Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了305.09Kpa，试验终温724时，膨胀压力为50.43Kpa。0100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC01002003004005006007000100200300400500 Swelling
10、Pressure/KpaTemperature/oC图3.3滴道煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线 图3.4滴道煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨胀压力曲线 结果与讨论结果与讨论3结果与讨论结果与讨论3 龙焦煤干基堆密度为0.7t/m3时，在551时出现最大膨胀压力，其值为1.79Kpa，试验终温728时，膨胀压力为0.36Kpa；当干基堆密度为1.0t/m3时，龙焦煤655时出现最大膨胀压力，其值为17.53Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了15.74Kpa，试验终温728时，膨胀压力为16.81Kpa。01002003004005006007000510152
11、02530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC010020030040050060070001020304050 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC图3.5龙焦煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线图3.6龙焦煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨胀压力曲线 屯兰煤干基堆密度为0.7t/m3时，在617时出现最大膨胀压力，其值为1.07Kpa，试验终温728时，膨胀压力为0.72Kpa；当干基堆密度为1.0t/m3时，屯兰煤636时出现最大膨胀压力，其值为6.80Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了5.
12、7Kpa，试验终温728时，膨胀压力为6.08Kpa。结果与讨论结果与讨论30100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC0100200300400500600700020406080100 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC图3.7屯兰煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线 图3.8屯兰煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨胀压力曲线 富强煤干基堆密度为0.7t/m3时，在533时出现最大膨胀压力，其值为1.07Kpa，试验终温728时，膨胀压力为0.72Kpa
13、；当干基堆密度为1.0t/m3时，龙焦煤580时出现最大膨胀压力，其值为6.08Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加5.01Kpa，试验终温724时，膨胀压力为3.93Kpa。结果与讨论结果与讨论30100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC0100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC图3.9富强煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线 图3.10富强煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨
14、胀压力曲线 从煤质常规指标看，金山煤和滴道煤的黏结性较好，而龙焦煤、屯兰煤和富强煤的黏结性较差。分析这五种煤的膨胀压力实验数据可得，当干基堆密度从0.7t/m3增加到1.0t/m3时，由于煤粒间间隙减小以及受煤质本身性质的影响，这五种焦煤的最大膨胀压力都有所增加，以金山煤增加幅度最大为355.16Kpa，屯兰煤增加幅度最小为5.73Kpa。结果与讨论结果与讨论3 当干基堆密度为0.7t/m3时，金山煤的最大膨胀压力是3.22Kpa，滴道煤的最大膨胀压力是2.50Kpa，龙焦煤的最大膨胀压力是1.79Kpa，富强煤的最大膨胀压力是1.79Kpa，屯兰煤的最大膨胀压力是1.07Kpa；当干基堆密度
15、为1.0t/m3时，金山煤的最大膨胀压力是358.38Kpa，滴道煤的最大膨胀压力是307.59Kpa，龙焦煤的最大膨胀压力是17.53Kpa，富强煤的最大膨胀压力13.23Kpa，屯兰煤的最大膨胀压力是6.80Kpa。从数据分析可得，无论是干基堆密度为0.7t/m3还是1.0t/m3，这五种焦煤的最大膨胀压力的大小顺序与煤料自身黏结性的优劣保持一致。结果与讨论结果与讨论3v3.2 配合煤膨胀压力数据分析配合煤膨胀压力数据分析 111D干基堆密度为0.7t/m3时，在521时出现最大膨胀压力，其值为3.58Kpa，试验终温724时，膨胀压力为1.07Kpa；当干基堆密度为1.0t/m3时，11
16、1D在607时出现最大膨胀压力，其值为345.15Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了341.57Kpa，试验终温724时，膨胀压力为61.88Kpa。结果与讨论结果与讨论30100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC01002003004005006007000100200300400500 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC111D配合煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线 111D配合煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨胀压力曲线 11
17、3D干基堆密度为0.7t/m3时，在503时出现最大膨胀压力，其值为2.86Kpa；当干基堆密度为1.0t/m3时，113D在551时出现最大膨胀压力，其值为296.50Kpa，最大膨胀压力比干基堆密度0.7t/m3时增加了293.64Kpa，试验终温728时，膨胀压力为11.80Kpa。结果与讨论结果与讨论30100200300400500600700051015202530 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC01002003004005006007000100200300400500 Swelling Pressure/KpaTemperature/oC
18、113D配合煤干基堆密度为0.7t/m3时的膨胀压力曲线 113D配合煤干基堆密度为1.0t/m3时的膨胀压力曲线 本文通过研究不同炼焦煤在相同的实验条件下膨胀压力的变化情况以及不同堆密度的各单种煤及配合煤的膨胀压力的变化情况，得到以下结论：v 1、随着堆密度的增加，炼焦单种煤在结焦过程中的膨胀压力有了不同程度的增加。金山煤在堆密度分别为0.7t/m，1.0t/m时，其在炼焦过程中的最大膨胀压强分别为3.22Kpa，355.16Kpa。配合煤的膨胀压力也是如此。结论结论4v 2、炼焦煤的最大膨胀压力与煤料黏结性的优劣保持一致，煤料黏结性越好，最大膨胀压强越大。实验所用的五种焦煤中，金山煤和滴道煤的黏结性较好，而龙焦煤、屯兰煤和富强煤的黏结性较差。无论是干基堆密度为0.7t/m还是1.0t/m，金山煤的最大膨胀压强都是最大，然后依次是滴道煤、龙焦煤、富强煤和屯兰煤。v 3、配合煤在炼焦过程中的最大膨胀压强没有加和性。按照理论加和计算，113D应比111D稍大一些，但是实验结果恰恰相反，111D比113D略大一些。结论结论4LOGO 感谢各位专家老师的指导！感谢各位专家老师的指导！
