CN114236088A - 焦炭残余挥发分的确定方法、确定装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炭残余挥发分的确定方法，包括：获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。上述方法可精确测算目标焦炭在高温区间的残余挥发分的释放量。

Description

焦炭残余挥发分的确定方法、确定装置和电子设备

技术领域

本申请涉及煤焦技术领域，尤其涉及一种焦炭残余挥发分的确定方法、确定装置和电子设备。

背景技术

焦炭是高炉冶铁的主要原燃料之一，其由煤在焦炉内经高温冶炼而成。高温焦炭从焦炉炭化室推出后，无论焦炭成熟度高或低，只要其处于高温区间时就会释放少量挥发分，而这个挥发分的量可以称之为残余挥发分。因而，在干法熄焦过程中，尚未被循环气体冷却且处于高温区间的焦炭便会释放少量残余挥发分，对干熄焦工艺存在一定影响。然而，焦炭残余挥发分的量不易直接获得，目前尚无准确测算焦炭残余挥发分的方法。若是能够精确测算焦炭在高温区间的残余挥发分的量，则便于制定更合理的干熄焦操作。

发明内容

本发明提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法、确定装置和电子设备，以解决或者部分解决目前没有能够精确测算干熄焦炉中的高温焦炭的残余挥发分的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法，包括：

获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；

获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；

根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

可选的，所述映射关系的确定方法为：

获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；

根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积；

根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系。

可选的，所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述气体成分，获得残余挥发分气体的摩尔质量；

根据所述单位时间失重率和所述摩尔质量和理想气体摩尔体积，确定所述残余挥发分体积。

可选的，所述设定实验温度为所述目标温度；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

根据所述目标温度和M个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；M>2且为整数；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述每个恒温时间对应的实验焦炭的单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，确定第一残余挥发分体积；所述第一残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量实验焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述目标温度，M个挥发分含量和所述第一残余挥发分体积，获得所述映射关系。

可选的，所述设定实验温度包括P个恒温温度，P>2且为整数；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

根据所述P个恒温温度和Q个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得与每个恒温温度和每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；Q>2且为整数；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述与每个恒温温度和每个恒温时间对应的所述单位时间失重率和所述气体成分，确定第二残余挥发分体积；所述第二残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述P个恒温温度，P×Q个挥发分含量和所述第二残余挥发分体积，获得所述映射关系。

可选的，所述设定实验温度为所述目标温度；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

将所述实验焦炭平均分为N+1份；N>1且为整数；获得每一份实验焦炭对应的恒温时间；根据所述目标温度和所述恒温时间，对所述每一份实验焦炭进行热解实验，获得所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率和残余挥发分的气体成分；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率，残余挥发分的气体成分以及所述每一份实验焦炭对应的恒温时间，确定第三残余挥发分体积；所述第三残余挥发分体积包括每一份实验焦炭对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述目标温度，N+1个挥发分含量和所述第三残余挥发分体积，确定所述映射关系。

进一步的，所述根据所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率，残余挥发分的气体成分以及所述每一份实验焦炭对应的恒温时间，确定第三残余挥发分体积，包括：

根据所述气体成分，获得第i份试验焦炭对应的残余挥发分的摩尔质量；i依次取值2,3,……,N+1；

根据理想气体摩尔体积，第i份实验焦炭的失重率，残余挥发分的摩尔质量，恒温时间以及第i-1份实验焦炭的失重率和恒温时间，确定所述第三残余挥发分体积。

如上述的技术方案，所述根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积，包括：

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积的乘积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种焦炭残余挥发分的确定装置，包括：

获得模块，用于获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；以及获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；

第一确定模块，用于根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

第二确定模块，用于根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

根据本发明一个可选的实施例，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述技术方案中任一项所述的确定方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法，通过获取待测算目标焦炭的实际挥发分和待测算的目标温度，结合预先确定的挥发分含量，焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系，可以确定出单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积，再结合待测算的目标焦炭的质量和在目标温度的目标时间，可以确定出所述目标焦炭的在目标温度，目标时间内释放的残余挥发分的量。上述方法可精确测算目标焦炭在高温区间的残余挥发分体积，而精确的残余挥发分体积有利于指导干熄焦炉操作，减少焦炭成本损耗。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的焦炭残余挥发分的确定方法流程示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的通过热解实验确定映射关系的流程示意图；

图3示出了根据本发明另一个实施例的通过热解实验确定映射关系的流程示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的通过热解实验确定映射关系的流程示意图；

图5示出了根据本发明另一个实施例的通过热解实验确定映射关系的流程示意图；

图6示出了根据本发明又一个实施例的焦炭残余挥发分的确定装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决目前无法精确测算干熄焦炉中焦炭在高温区间的残余挥发分的问题，本发明提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法，其整体思路如下：

获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

总的来说，上述方法通过获取待测算目标焦炭的实际挥发分和待测算的目标温度，结合预先确定的挥发分含量，焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系，可以确定出单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积，再结合目标焦炭的质量和在目标温度的目标时间，可以确定出所述目标焦炭的在目标温度，目标时间内释放的残余挥发分体积的量。上述方法可精确测算目标焦炭在高温区间的残余挥发分体积，根据残余挥发分体积，有利于指导干熄焦炉操作，如结合空气导入量，提高焦炭烧损率的计算精度等。

在接下来的内容中，结合具体实施内容，对上述方案进行进一步的说明。

在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法，具体如下：

S1：获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间。

具体的，目标焦炭是指干熄焦炉中需要测算残余挥发分的高温焦炭。

实际挥发分含量是在干熄焦炉中某一批次焦炭在当前温度下焦炭的挥发分含量。

目标温度是干熄焦炉内焦炭的当前温度，或者需要测算残余挥发分的测算温度；通常来说，干熄焦炉中焦炭的温度范围为600～1500℃，常见温度范围为900～1200℃；若温度较低，则残余挥发分的含量少，无计算必要。

目标时间表示时间范围，用于确定在当前温度下，在目标时间里，具有所述实际挥发分含量和所述质量的目标焦炭会释放多少残余挥发分。

S2：获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系。

具体的，焦炭的挥发分含量和单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积，可通过热解实验检测。通过设定热解实验的恒温温度和不同的恒温时间，在热解试验中检测焦炭的挥发分含量以及残余挥发分体积。在本实施例中，映射关系中的一条残余挥发分数据，表示在确定的实验温度下，在当前实验温度下具有某实际挥发分含量的焦炭，每单位质量焦炭在单位时间内会释放多少体积的残余挥发分气体。单位质量可以是克，千克，吨，单位时间可以是分钟或小时。若无特别说明，本实施例中的单位质量为千克，单位时间为小时。

映射关系可在测算目标焦炭的残余挥发分之前先通过热解实验确定。如图2所示，通过热解实验获得映射关系的主要流程如下：

S01：获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

由于是通过热解实验检测在较高温度(如600～1500℃)的恒温条件下焦炭的挥发分信息，应当选用初始挥发分含量大于需要确定的目标焦炭的实际挥发分。例如，若需要检测在1000℃恒温条件下，挥发分含量为3％的焦炭的残余挥发分体积，考虑到升温过程中的挥发分逸出，因此至少要选择初始挥发分>3％的实验焦炭，优选>3.5％。若是检测在1000℃恒温条件下，挥发分含量为2％的焦炭的残余挥发分体积，则至少要选择初始挥发分>2％的实验焦炭。总的来说，实验焦炭可以选择初始挥发分含量>3％的生焦。

S02：根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；

具体的，将实验焦炭置于加热炉中，在惰性气氛下进行热解实验。通过加热炉的控制程序升温至设定实验温度T下恒温一段时间后，实时记录焦炭的单位时间失重率R。失重率通常根据Δm/m进行计算，其中，Δm为实验过程中焦炭的质量损失，m为实验焦炭的初始质量。再根据(Δm/m)/Δt，可计算出单位时间失重率R。

在热解实验过程中定时取气体样进行气体成分分析，可得到残余挥发分的气体成分，如氢气与二氧化碳的体积百分比，或者氢气与甲烷的体积百分比。在热解实验结束后，检测焦炭挥发分含量V。

S03：根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积；

具体的，为了确定出确定残余挥发分的气体体积，可以结合残余挥发分气体的摩尔质量和理想气体的摩尔体积进行确定，具体如下：

根据所述气体成分，获得残余挥发分气体的摩尔质量；根据所述单位时间失重率，所述摩尔质量和理想气体摩尔体积，确定所述残余挥发分体积。

上述方法的的数学关系表达为：

V_m,Vi,T＝(R_Vi,T/M_Vi,T)×V_mol (1)

上式中：V_m,Vi,T表示在设定实验温度T下，挥发分含量为V_i的实验焦炭，其单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

R_Vi,T表示挥发分含量为V_i的实验焦炭在设定实验温度T下进行热解实验时，测算得到的单位时间失重率；

M_Vi,T表示在设定实验温度T下，挥发分含量为V_i的实验焦炭，其热解时释放的残余挥发分的摩尔质量；

V_mol表示理想气体的摩尔体积，通常取值22.4m³/kmol。

S04：根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系。

具体的，根据每一次热解实验，可得到一组“温度-挥发分含量-残余挥发分体积”的对应数据，通过多次热解实验，可得到一系列“温度-挥发分含量-残余挥发分体积”的对应数据，从而形成所述映射关系。

S3：根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

在得到所述映射关系后，接下来根据目标焦炭的目标温度，实际挥发分含量，从所述映射关系查询得到匹配当前目标焦炭状态的目标残余挥发分体积。

S4：根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

在得到单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积V_m,Vi,T之后，接下来，可结合目标时间t和目标焦炭的质量m，计算在目标焦炭在目标时间t内的残余挥发分体积V_Vi,T，具体如下：

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积的乘积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

上式用数学关系式表达，如下：

V_Vi,T＝V_m,Vi,T×m×t (2)

在得到目标焦炭在目标温度、目标时间内释放的残余挥发分体积后，可以根据残余挥发分体积，指导干熄焦炉操作，如结合空气导入量，精确计算焦炭烧损率等。

总的来说，本实施例提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法，通过获取待测算目标焦炭的实际挥发分和待测算的目标温度，结合预先确定的挥发分含量，焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系，可以确定出单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积，再结合目标焦炭的质量和在目标温度的目标时间，可以确定出所述目标焦炭的在目标温度，目标时间内释放的残余挥发分体积的总和。上述方法可精确测算目标焦炭在高温区间的残余挥发分。

进一步的，对于如何通过热解实验得到所述映射关系，本发明给出了如下几种方式：

基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图3所示，所述设定实验温度为所述目标温度；通过热解实验确定所述映射关系的方法包括：

S011：获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

S021：根据所述目标温度和M个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；M>2且为整数；

S031：根据所述每个恒温时间对应的实验焦炭的单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，确定第一残余挥发分体积；所述第一残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量实验焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

S041：根据所述目标温度，M个挥发分含量和所述第一残余挥发分体积，获得所述映射关系。

具体的，本实施例的方案是使实验温度与需要测算的焦炭目标温度统一，通过热解实验的温度恒定，改变实验温度T的恒温时间，获得M组热解实验的检测数据。由于恒温时间不同影响实验焦炭挥发分含量，因此每一组检测数据对应一个挥发分含量，从而得到一系列具有不同挥发分含量V_i(如0.5％～3％)的焦炭的热解实验检测数据。

热解实验的流程为：程序升温至目标温度T，恒温一定时间，利用加热炉的实时称重功能，实时记录焦炭失重率R，定时取气体样并进行成分分析。在热解实验结束后，检测焦炭的挥发分含量V_i。然后结合气体成分的分析结果，计算T温度及焦炭挥发分V_i时残余挥发分气体的摩尔质量M_Vi,T。

接下来，根据每一组热解实验的检测数据计算对应的残余挥发分体积。首先根据实时焦炭失重率R，可以确定出焦炭的单位时间失重率R_Vi,T，结合残余挥发分气体的摩尔质量M_Vi,T，获得每一次热解实验对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分的体积：

V_m,Vi,T＝(R_Vi,T/M_Vi,T)×22.4，单位为m³/(kg·h) (3)

本实施例是直接针对目标温度进行热解实验，而对于任意挥发分V_i的单位质量焦炭在任意温度T_j时的残余挥发分V_m,Vi,Tj的测算，可以采用如下的热解实验方法：

在另一个可选的实施例中，如图4所示，所述设定实验温度包括P个恒温温度，P>2且为整数，通过热解实验确定所述映射关系的方法包括：

S012：获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

S022：根据所述P个恒温温度和Q个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得与每个恒温温度和每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；Q>2且为整数；

S032：根据所述与每个恒温温度和每个恒温时间对应的所述单位时间失重率和所述气体成分，确定第二残余挥发分体积；所述第二残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

S042：根据所述P个恒温温度，P×Q个挥发分含量和所述第二残余挥发分体积，获得所述映射关系。

具体的，如前述实施例的热解实验过程，在某一个恒温温度T下，改变热解实验的恒温时间，获得一系列挥发分含量(如0.5％～3％)的单位质量焦炭在当前恒温温度T下的残余挥发分的体积V_m,Vi,T；在一个恒温温度的热解实验做完后，改变热解实验的恒温温度，重复前述实验步骤，并采用与前述实施例相同的计算方法，获得焦炭在一系列温度(如600℃-1500℃，优选900℃～1200℃)、一系列挥发分含量(每一对恒温温度、恒温时间的热解实验对应一个挥发分含量，共P×Q个挥发分含量)下的残余挥发分体积。接下来依据一系列挥发分含量(0.5％-3.0％)的焦炭在一系列温度(600℃-1500℃)下的残余挥发分体积进行作图，得到V_m,Vi,Tj-T_j-V_i关系图。在关系图中任一点对应一定挥发分含量的焦炭在对应温度时的单位时间内残余挥发分释放量。

在前述两个实施例中，加热炉具有实时称重功能，从而可以很方便的获得焦炭的单位时间失重率。而对于无实时称重功能的加热炉，也可以采用普通加热炉开展焦炭热解实验，对焦炭残余挥发分数据进行估算。故而，在另一个可选的实施例中，如图5所示，所述设定实验温度为所述目标温度；通过基于普通加热炉的热解实验确定所述映射关系的方法包括：

S013：获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

S023：将所述实验焦炭平均分为N+1份；N>1且为整数；获得每一份实验焦炭对应的恒温时间；根据所述目标温度和所述恒温时间，对所述每一份实验焦炭进行热解实验，获得所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率和残余挥发分的气体成分；

S033：根据所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率，残余挥发分的气体成分以及所述每一份实验焦炭对应的恒温时间，确定第三残余挥发分体积；所述第三残余挥发分体积包括每一份实验焦炭对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

可选的，根据所述气体成分，获得第i份试验焦炭对应的残余挥发分的摩尔质量；i依次取值2,3,……,N+1；根据理想气体摩尔体积，第i份实验焦炭的失重率，残余挥发分的摩尔质量，恒温时间以及第i-1份实验焦炭的失重率和恒温时间，确定所述第三残余挥发分体积。

S043：根据所述目标温度，N+1个挥发分含量和所述第三残余挥发分体积，确定所述映射关系。

具体的，由于加热炉不具备实时称重功能，因此无法直接得到实验焦炭的单位时间失重率。因此，需要设计一系列生焦热解实验，通过改变改变恒温时间获得不同挥发分时焦炭残余挥发分数据。取一定质量的挥发分大于3％的生焦，均分为(N+1)份，在惰性气氛下，实验温度为目标温度T时开展热解实验。

在进行热解实验时，可按照单位时间增序确定每一份生焦的恒温时间，其中，第i份生焦对应于实验i-1，恒温时间为t+(i-1)时间单位，i依次取值为1,2,……,N+1，具体如下：

第一份生焦对应于实验0，其恒温时间为t，恒温温度为T；

第二份生焦对应于实验1，恒温时间为t+1时间单位，恒温温度为T；

……

第N份生焦对应于实验N，恒温时间为t+N时间单位，恒温温度为T。

上述N+1次热解实验结束后进行称重，根据实验前后焦炭的重量，可计算出实验0至实验N的失重率分别为R₀、R₁……R_N。在实验i过程中，在恒温的最后一个时间单位取气体样进行分析，通过气体成分计算恒温温度T时该挥发分时残余挥发分的摩尔质量M_Vi,T；在实验i结束后，检测焦炭挥发分V_i。

由于本实施例设置的相邻两次热解实验之间的恒温时间差刚好是一个时间单位，因此相邻两次热解实验之间的失重率差值，正好等于单位时间失重率，故而，挥发分V_i对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分的体积为：

V_m,Vi,T＝[(R_i-R_i-1)/M_Vi,T]×22.4(m³/kg·h) (4)

总的来说，对于不具备实时称重的加热炉，通过设计N+1份质量相等的生焦热解实验，每相邻两次热解实验的恒温时间差值设置为一个时间单位，从而相邻两次热解实验之间失重率之差在数值上等于单位时间失重率，然后再与前述实施例相同的计算原理，计算得到精确的残余挥发分体积。

为了直观起见，在接下来的实施例中，结合具体数据对上述方案进行说明：

欲求干熄焦炉中实际挥发分为1.25％，m＝120吨目标焦炭在目标温度：1000℃，时间1小时内的残余挥发分的体积，先通过热解实验确定出单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积。

取一定质量的挥发分大于3％的生焦，置于可实时称重的加热炉中，在惰性气氛下，程序升温至设定温度1000℃，恒温3h，实时记录焦炭失重率，定时取气体样并进行成分分析。热解实验结束后，检测焦炭挥发分V。若焦炭V≠1.25％，则重新取焦炭样开展热解实验，继续调整恒温时间，最终反应后焦炭挥发分V＝1.25％。热解实验最后1h的失重率为0.05％/h，并在最后1h内取气体样进行分析，气体成分结果显示包含体积百分比为95％氢气和5％二氧化碳。

故而，根据氢气的摩尔质量，二氧化碳的摩尔质量和气体成分，求得焦炭残余挥发分气体的摩尔质量M_{1.25％,1000℃}＝2×95％+44×5％＝4.1kg/kmol。

接下来计算单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分的体积，具体如下：

V_{m,1.25％,1000℃}＝[R_{1.25％,1000℃}/M_1.25,1000℃]×22.4＝(0.05％/4.1)×22.4＝0.0027m³/(kg·h)；

那么，120吨挥发分1.25％的焦炭在1000℃温度、在1h内的残余挥发分：

V_{1.25％,1000℃}＝V_{m,1.25％,1000℃}×m×t＝0.0027×(120×10³)×1＝324m³。

另外，还可以依据V_m,V,Tj-T_j-V_i关系图，在图中找到T＝1000℃且挥发分V＝1.25％时对应的数据点，从而直接获得V_{m,1.25,1000℃}＝0.0027m³/(kg·h)，然后进行计算。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图6所示，提供了一种焦炭残余挥发分的确定装置，包括：

获得模块10，用于获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；以及获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；

第一确定模块20，用于根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

第二确定模块30，用于根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

其中，所述映射关系的确定方法为：

获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积；根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系。

进一步的，所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述气体成分，获得残余挥发分气体的摩尔质量；根据所述单位时间失重率和所述摩尔质量和理想气体摩尔体积，确定所述残余挥发分体积。

可选的，所述第二确定模块30用于：

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积的乘积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述实施例中任一项所述的确定方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种焦炭残余挥发分的确定方法、装置及电子设备，通过获取待测算目标焦炭的实际挥发分和待测算的目标温度，结合预先确定的挥发分含量，焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系，可以确定出单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积，再结合待测算的目标焦炭的质量和在目标温度的目标时间，可以确定出所述目标焦炭的在目标温度，目标时间内释放的残余挥发分的量。上述方法可精确测算目标焦炭在高温区间的残余挥发分体积，而精确的残余挥发分体积有利于指导干熄焦炉操作，减少焦炭成本损耗。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种焦炭残余挥发分的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：

获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；

获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；

根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述映射关系的确定方法为：

获得初始挥发分含量大于预设值的实验焦炭；

根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；

根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积；

根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系。

3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述气体成分，获得残余挥发分气体的摩尔质量；

根据所述单位时间失重率和所述摩尔质量和理想气体摩尔体积，确定所述残余挥发分体积。

4.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述设定实验温度为所述目标温度；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

根据所述目标温度和M个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；M>2且为整数；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述每个恒温时间对应的实验焦炭的单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，确定第一残余挥发分体积；所述第一残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量实验焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述目标温度，M个挥发分含量和所述第一残余挥发分体积，获得所述映射关系。

5.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述设定实验温度包括P个恒温温度，P>2且为整数；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

根据所述P个恒温温度和Q个恒温时间，对所述实验焦炭进行热解实验，获得与每个恒温温度和每个恒温时间对应的实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分；Q>2且为整数；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述与每个恒温温度和每个恒温时间对应的所述单位时间失重率和所述气体成分，确定第二残余挥发分体积；所述第二残余挥发分体积包括每个挥发分含量对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述P个恒温温度，P×Q个挥发分含量和所述第二残余挥发分体积，获得所述映射关系。

6.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述设定实验温度为所述目标温度；

所述根据设定实验温度，对所述实验焦炭进行热解实验，获得实验焦炭的挥发分含量，单位时间失重率和残余挥发分的气体成分，包括：

将所述实验焦炭平均分为N+1份；N>1且为整数；获得每一份实验焦炭对应的恒温时间；根据所述目标温度和所述恒温时间，对所述每一份实验焦炭进行热解实验，获得所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率和残余挥发分的气体成分；

所述根据所述单位时间失重率和所述气体成分，确定残余挥发分体积，包括：

根据所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率，残余挥发分的气体成分以及所述每一份实验焦炭对应的恒温时间，确定第三残余挥发分体积；所述第三残余挥发分体积包括每一份实验焦炭对应的单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

所述根据所述设定实验温度，所述挥发分含量和所述残余挥发分体积，获得所述映射关系，包括：

根据所述目标温度，N+1个挥发分含量和所述第三残余挥发分体积，确定所述映射关系。

7.如权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述每一份实验焦炭的挥发分含量，失重率，残余挥发分的气体成分以及所述每一份实验焦炭对应的恒温时间，确定第三残余挥发分体积，包括：

根据所述气体成分，获得第i份试验焦炭对应的残余挥发分的摩尔质量；i依次取值2,3,……,N+1；

根据理想气体摩尔体积，第i份实验焦炭的失重率，残余挥发分的摩尔质量，恒温时间以及第i-1份实验焦炭的失重率和恒温时间，确定所述第三残余挥发分体积。

8.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积，包括：

根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积的乘积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

9.一种焦炭残余挥发分的确定装置，其特征在于，所述确定装置包括：

获得模块，用于获得目标焦炭的质量，实际挥发分含量，目标温度和目标时间；以及获得挥发分含量、焦炭温度与单位质量焦炭在单位时间内的残余挥发分体积的映射关系；

第一确定模块，用于根据所述目标温度，所述实际挥发分含量和所述映射关系，确定目标残余挥发分体积；所述目标残余挥发分体积是在所述目标温度下，单位质量目标焦炭在单位时间内的残余挥发分体积；

第二确定模块，用于根据所述质量，所述目标时间和所述目标残余挥发分体积，确定所述目标焦炭的残余挥发分体积。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一权项所述的确定方法的步骤。

Images