CN103831062B - 一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构，包括密封系统、电路系统、冷却水系统、气路系统、样品台；气路系统设计让气体垂直向上通过样品台上的装有样品的金属丝网，通过控制合适的气流速度，及时将反应生成的气体吹扫，有效避免因固体样品堆积产生的二次反应；本发明采用循环水冷系统，有效避免了加热过程中反应器温度过高而损坏的危险；通过在样品台与阴极下铜片之间设计一对中空U型弹簧，连接并支撑了整个阴极上下铜片，既可抵消金属丝网加热过程中产生的热变形，还起到构成循环冷却水回路的作用带孔导电板；整个装置结构简单、精致、实用，解决了丝网快速加热过程中冷却以及易热变形的难题，并且制造成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于煤粉、生物质及废弃物热利用技术研究领域，涉及煤粉和生物质燃烧及废弃物热利用研究时的实验装置，具体为一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构。
背景技术
在煤粉、生物质及废弃物热利用技术研究领域，为了模拟实际炉膛中固定颗粒的升温速率，热重是一个很重要的研究手段，但是由于热重存在（1）加热速率过低；（2）样品堆积；（3）反应气体未直接穿过固体样品层等诸多缺陷。
这些不仅使固体颗粒的升温速率与实际过程不相符，并且也会将导致二次反应；据此，提出了一种升温速率可控的电加热反应器解决该问题，授权公告日为2012年9月26日，授权公告号为CN 202447056U升温速率可控的电加热丝网反应器，该方法采取反应气体垂直穿过装有固体燃料的金属丝网来解决该问题。从而又面临了两个新问题，一是加热过程中丝网容易受热变形，二是加热温度较高，需要冷却系统。针对以上问题，我们提出了一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构，可以有效解决加热过程中丝网容易受热变形，以及加热过程中散热等问题。
本发明的技术方案如下：
一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：包括密封系统、电路系统、冷却水系统、气路系统、样品台；
所述密封系统包括底座和固定于底座上的石英罩；
所述电路系统包括阳极接线柱、阴极接线柱、阳极上铜片、阳极下铜片、阴极上铜片、阴极下铜片，所述阳极接线柱、阴极接线柱固定设置于底座的底部，阳极上铜片、阳极下铜片、阴极上铜片、阴极下铜片均位于石英罩内，阳极上铜片和阳极下铜片固定在一起，阴极上铜片、阴极下铜片固定在一起；
所述冷却水系统包括一对冷却水管、一对中空U形弹簧和潜水泵，中空U形弹簧的一端均连接阴极上铜片，中空U形弹簧的另一端均连接阳极下铜片，冷却水管均纵向设置，阳极下铜片下端连接冷却水管的上端，冷却水管的下端穿过底座分别于潜水泵连接，冷却水管通过潜水泵形成循环冷却水路；
所述样品台的两端固定于阳极下铜片上，样品台通过阳极下铜片与冷却水管连接后，通过冷却水管与底座的过盈配合连接、支撑。
所述气路系统包括设置于底座的进气通道和设置于石英罩顶部的出气口。
所述石英罩通过定位环、卡箍、O形橡胶圈、螺栓固定于底座上方。
所述底座通过螺栓固定于实验台上。
所述阳极上铜片和阳极下铜片通过阳极紧固螺钉、阳极紧固螺母固定。
所述阴极上铜片和阴极下铜片通过阴极紧固螺钉、阴极紧固螺母固定。
所述冷却水系统还包括样品台冷却水槽，潜水泵放置在样品台冷却水槽内。
本发明的工作过程如下：
首先将用于加热的金属丝网平置于样品台上，采用阳极上铜片、阳极下铜片、阴极上铜片、阴极下铜片固定金属丝网，金属丝网上放置固体燃料；
然后，将阳极接线柱、阴极接线柱分别与丝网反应器专用电源正负极相连；通电后，通过电加热，金属丝网上放置的固体燃料随着金属丝网的加热而被加热；当金属丝网上的固体燃料被加热并被检测温度后，可以通过调节加热功率，从而改变固体燃料的加热速率；
加热和检测的同时，根据试验要求，通入各种工况气氛，从而实现不同的升温速率试验过程，固体燃料与气氛反应后，气氛从金属丝网的底端垂直向上穿过，及时实现对反应生成的气体的吹扫，并通过出气口 排出，通过对比金属丝网和固体燃料试验前后的质量变化，可以得出固体燃料的反应特性；对出气口的排出气体进行检测，可以得出固体燃料的气体释放特性。改变相关工况，可以得出一系列固体燃料的反应特性。
本发明的有益效果如下：
（1）通过设计一对中空U形不锈钢弹簧，可以有效解决丝网容易受热变形问题；
（2）通过设计结构巧妙的冷却水系统，可以有效解决加热过程中散热问题；
（3）通过采用O形橡胶圈以及过盈配合的方式，可以有效保障该系统的密封问题。
附图说明
图1为本发明反应器提供的结构示意图；
图2为本发明循环冷却水回路的结构示意图。
其中，附图标记为：1进气通道，2螺栓，3阳极接线柱，4底座，5定位环，6卡箍，7螺栓，8石英罩，9、9’中空U形弹簧，10阴极上铜片，11阴极下铜片，12阴极紧固螺母，13阴极紧固螺，14出气口，15样品台，16、20阳极紧固螺钉，17、28阳极紧固螺母，18阳极上铜片，19阳极下铜片，21阳极紧固垫片，22、22’冷却水管，23阳极连接导线，24 O形橡胶圈，25阳极绝缘套，26阳极紧固垫圈，27实验台，29阳极连接套筒，30阴极接线柱，31潜水泵，32样品台冷却水槽。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的一种升温速率可控的电加热反应器结构，如图1所示，包括密封系统、电路系统、冷却水系统、气路系统、样品台；
所述密封系统包括底座和固定于底座上的石英罩；
所述电路系统包括阳极接线柱、阴极接线柱、阳极上铜片、阳极下铜片、阴极上铜片、阴极下铜片，所述阳极接线柱、阴极接线柱固定设置于底座的底部，阳极上铜片、阳极下铜片、阴极上铜片、阴极下铜片均位于石英罩内，阳极上铜片和阳极下铜片固定在一起，阴极上铜片、阴极下铜片固定在一起。
所述冷却水系统包括一对冷却水管20和22’、一对中空U形弹簧9、9’和潜水泵，中空U形弹簧9、9’的一端均连接阴极上铜片，中空U形弹簧9、9’的另一端均连接阳极下铜片，冷却水管均纵向设置，阳极下铜片下端连接冷却水管的上端，冷却水管的下端穿过底座分别于潜水泵连接，冷却水管通过潜水泵形成循环冷却水路。
所述样品台的两端固定于阳极下铜片上，样品台通过阳极下铜片与冷却水管连接后，通过冷却水管与底座的过盈配合连接、支撑。
如图2所示，所述冷却水系统还包括样品台冷却水槽，潜水泵放置在样品台冷却水槽内。
所述气路系统包括设置于底座的进气通道和设置于石英罩顶部的出气口。
所述底座通过螺栓固定于实验台上。
本发明工作时，安装准备过程如下：
阳极接线柱3通过螺栓2穿过实验台和底座4固定于实验台底部；阴极接线柱30通过阳极紧固垫圈26、阳极紧固螺母28固定于底座4底部，阴极接线柱30通过阳极连接套筒29与位于底座内部的阳极绝缘套25连接，阳极绝缘套25穿过底座4通过阳极连接导线23与阳极下铜片19连接。
将用于加热的丝网折叠剪裁至合适大小后，平置于样品台上，采用阳极上铜片18、阳极下铜片19、阴极上铜片10、阴极下铜片11将其固定，对中空U形弹簧9施加适当的预紧力，运用阳极紧固螺钉16和阳极紧固螺母17、阳极紧固螺钉20和阳极紧固垫片21、阴极紧固螺钉13和阴极紧固螺母12拧紧直至丝网在样品台上绷直；
再将定位环5置于底座4上，同时放入O形橡胶圈24，将石英罩8边缘置于O形橡胶圈24之上，随后用卡箍6压紧O形橡胶圈24并用螺栓7紧固；
连通气路，使进气通道1和出气口14保持畅通，为将石英罩8内的空气排空，通气吹扫时间不少于30分钟。
一切安装准备妥当后，阳极接线柱3、阴极接线柱30分别与丝网反应器专用电源正负极相连。通电后，金属丝网通过电加热，金属丝网上放置的固体燃料随着金属丝网的加热而被加热；当金属丝网上的固体燃料被加热时，金属丝网上的热电偶不停地检测被加热固体燃料的温度，并将检测到的温度信号反馈给计算机的控制系统进行控制计算，进而调节在金属丝网两端的加热功率，从而改变固体燃料的加热速率。
加热和检测的同时，根据试验要求，通入各种工况气氛，从而实现不同的升温速率试验过程，固体燃料与气氛反应后，气氛从金属丝网的底端垂直向上穿过，及时实现对反应生成的气体的吹扫，并通过出气口14 排出，通过对比金属丝网和固体燃料试验前后的质量变化，可以得出固体燃料的反应特性；对出气口14的排出气体进行检测，可以得出固体燃料的气体释放特性。改变相关工况，可以得出一系列固体燃料的反应特性。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：包括密封系统、电路系统、冷却水系统、气路系统、样品台（15）；
所述密封系统包括底座（4）和固定于底座（4）上的石英罩（8）；
所述电路系统包括阳极接线柱（3）、阴极接线柱（30）、阳极上铜片（18）、阳极下铜片（19）、阴极上铜片（10）、阴极下铜片（11），所述阳极接线柱（3）、阴极接线柱（30）固定设置于底座（4）的底部，阳极上铜片（18）、阳极下铜片（19）、阴极上铜片（10）、阴极下铜片（11）均位于石英罩（8）内，阳极上铜片（18）和阳极下铜片（19）固定在一起，阴极上铜片（10）、阴极下铜片（11）固定在一起；
所述冷却水系统包括一对冷却水管、一对中空U形弹簧和潜水泵，中空U形弹簧的一端均连接阴极上铜片（10），中空U形弹簧的另一端均连接阳极下铜片（19），冷却水管均纵向设置，阳极下铜片（19）下端连接冷却水管的上端，冷却水管的下端穿过底座（4）分别于潜水泵连接，冷却水管通过潜水泵形成循环冷却水路；
所述样品台（15）的两端固定于阳极下铜片（19）上，样品台（15）通过阳极下铜片（19）与冷却水管连接；
所述气路系统包括设置于底座（4）的进气通道（1）和设置于石英罩（8）顶部的出气口（14）。
2.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：所述石英罩（8）通过定位环（5）、卡箍（6）、O形橡胶圈（24）、螺栓（7）固定于底座（4）上方。
3.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：所述底座（4）通过螺栓（2）固定于实验台（27）上。
4.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：所述阳极上铜片（18）和阳极下铜片（19）通过阳极紧固螺钉（16）、阳极紧固螺母（17）固定。
5.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：所述阴极上铜片（10）和阴极下铜片（11）通过阴极紧固螺钉（13）、阴极紧固螺母（12）固定。
6.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于：所述冷却水系统还包括样品台冷却水槽，潜水泵放置在样品台冷却水槽内。
7.根据权利要求1所述的升温速率可控的电加热丝网反应器结构，其特征在于工作过程如下：
首先将用于加热的金属丝网平置于样品台（15）上，采用阳极上铜片（18）、阳极下铜片（19）、阴极上铜片（10）、阴极下铜片（11）固定金属丝网，金属丝网上放置固体燃料；
然后，将阳极接线柱（3）、阴极接线柱（30）分别与丝网反应器专用电源正负极相连；通电后，通过电加热，金属丝网上放置的固体燃料随着金属丝网的加热而被加热；当金属丝网上的固体燃料被加热并被检测温度后，通过调节加热功率，从而改变固体燃料的加热速率；
加热和检测的同时，根据试验要求，通入各种工况气氛，从而实现不同的升温速率试验过程，固体燃料与气氛反应后，气氛从金属丝网的底端垂直向上穿过，及时实现对反应生成的气体的吹扫，并通过出气口（14）排出，通过对比金属丝网和固体燃料试验前后的质量变化，得出固体燃料的反应特性；对出气口（14）的排出气体进行检测，得出固体燃料的气体释放特性。
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