CN104931376B - 高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置，包括相互连接的石英反应管、硅碳管加热炉、气路系统，石英反应管上部与进气进料口密封相连，石英反应管周围有硅碳管加热炉，硅碳管加热炉与控温仪相连，实现物料升温和控温；气路系统连接进气进料口向石英反应管内输送气体。整个加热系统通过控温仪控制。通过测定固体粉末粘附挂壁的质量分数来考察其粘附挂壁特性，分析粘附物的理化特性分析其粘附过程和机理。该发明具有结构简单，操作方便，测量准确的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种在各种气氛下和不同流速下高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置及测试方法，并可对粘附性物质进行分析，分析其矿物质组成特性。
背景技术：
无论是气化炉还是燃烧炉均面临结渣的难题，结渣会给生产带来严重的困难，不但加重工人的劳动强度，腐蚀炉膛和妨碍正常出渣，而且降低过程的气化效率和热效率；而固体粉末的粘附挂壁特性与灰渣初始沉积层的形成及后续渣层的形成均有紧密的关系。但是目前固体粉末粘附挂壁特性的测试装置还很少见到。
发明内容：
本发明为弥补现有技术的不足，提供一种结构简单、操作简变、测量准确的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置及测试方法，适用于腐蚀性气氛、氧化性气氛、还原性气氛下进行测试。
本发明的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置，包括相互连接的石英反应管、硅碳管加热炉、气路系统，石英反应管上部与进气进料口密封相连，石英反应管周围有硅碳管加热炉，硅碳管加热炉与控温仪相连，实现物料升温和控温；气路系统连接进气进料口向石英反应管内输送气体。
进气进料口分别连接进料口和进气管，进气管连接气路系统，气路系统能够输送单种气体或几种气体的混合气，气路系统包括储气室和连接储气室的若干个供气管，储气室还通过控制阀连接进气管，供气管上设有控制阀和压力表；进料口连接旋转给料机进料。
硅碳管加热炉通过硅碳管接线柱、热电偶与控温仪相连，硅碳管加热炉外面设有保温层，保温层外面设置加热炉护壁；石英反应管下部有出料口和控制阀，出料口下方放有接料槽。
本发明的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法如下：
（1）将控温仪与硅碳管加热炉接线柱相连，控温仪与测温口热电偶相连，称量出石英反应管的质量m1,放入硅碳管加热炉，并将进气进料口下端与石英反应管密封相连；
（2）接通电源，打开控温仪，预设反应温度，对仪器进行加热；
（3）打开旋转给料机，以设定的质量流速（固定值10mg/min）进料0.5-1h；算出总进料量m；
（4）加热一定时间后，停止进料和进气，并冷却至室温；
（5）打开出料口上的控制阀，放出未粘附挂壁的物料；
（6）取出石英反应管，称量出试验后质量m2，计算出粘附挂壁的质量分数。
测试样品可以是煤、生物质灰、各种矿物质矿灰等粉末状物质。
步骤（1）中，反应温度可达100℃～1500℃。
步骤（1）中，温控仪升温速度范围为1℃/min～30℃/min。
测试气氛可以是氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氢气中的一种或几种混合气体。
优选方案为，步骤（1）中，利用控温仪控制不同的试验温度，850℃、900℃、950℃、1000℃和1050℃，测定不同试验温度下固体粉末的粘附挂壁特性。
步骤（2）中，气体流速为5ml/s～30ml/s。
控温仪为中国科学院山西煤炭化学研究所生产的PTC-2型、厦门宇电生产的AI-708型或西格马生产的SGM2843K型，控制硅碳管加热炉按照一定的升温速率升温。
旋转给料机为江苏信发振动生产的GY型刚性叶轮式给料机、常州市常宏祥隆机械科技有限公司生产的ZGFF型旋转给料机或泊头市百融环保设备有限公司生产的JDYA-B型旋转给料机。
硅碳管是由山东淄博泰峰硅碳管有限公司、山东奥翔硅碳棒制品有限公司或山东八三碳化硅热件厂定做。
本发明的有益效果是，可以测定不同气氛、不同气流速度、不同温度下固体粉末的粘附挂壁特性。整个加热系统通过控温仪控制。通过测定固体粉末粘附挂壁的质量分数来考察其粘附挂壁特性，分析粘附物的理化特性分析其粘附过程和机理。该发明具有结构简单，操作方便，测量准确的优点。
附图说明
图1为本发明的硅碳管加热炉的结构示意图。
图2为本发明的高温固体粉末粘附挂壁测试装置的整体示意图。
如图所示，1-氢气罐，2-一氧化碳罐，3-氮气罐，4-氧气罐，5-二氧化碳罐，6-压力表，7-控制阀，8-储气室，9-旋转给料机，10-进料口，11-控温仪，12-接料槽，13-承物架，14-出料口，15-热电偶，16-加热炉炉壁，17-保温层，18-硅碳管加热炉，19-石英反应管，20-硅碳管接线柱，21-密封装置，22进气进料口，23进气管。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置，包括相互连接的石英反应管19、硅碳管加热炉18、气路系统，石英反应管上部与进气进料口通过密封装置21密封相连，石英反应管周围有硅碳管加热炉，硅碳管加热炉与控温仪11相连，实现物料升温和控温；气路系统连接进气进料口22向石英反应管内输送气体。
进气进料口分别连接进料口10和进气管23，进气管连接气路系统，气路系统能够输送单种气体或几种气体的混合气，气路系统包括储气室8和连接储气室的若干个供气管，储气室还通过控制阀7连接进气管，供气管上设有控制阀7和压力表6；进料口10连接旋转给料机9进料。
硅碳管加热炉18通过硅碳管接线柱20、热电偶15与控温仪11相连，硅碳管加热炉外面设有保温层17，保温层外面设置加热炉护壁16；石英反应管下部有出料口14和控制阀7，出料口下方放有接料槽12。
硅碳管加热炉的加热炉护壁16下面设有承物架13。第一根供气管连接氢气罐1，第二根供气管连接一氧化碳罐2，第三根供气管连接氮气罐3，第四根供气管连接氧气罐4，第五根供气管连接二氧化碳罐5。
实施例1
本发明的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法如下：
A称量出石英反应管的质量m1,打开控制电源，打开控温仪，设置预设温度，使管式炉按一定的升温速率升温至预设值；
B开启氮气罐（3），先后调整控制阀控制氮气流量分别为10ml/s和30ml/s；
C利用旋转给料机（9）将霍林河褐煤灰粉末样品按照10mg/min的质量流速连续进料1h，算出总进料量m；
D利用控温仪（11）控制不同的试验温度，850℃、900℃、950℃、1000℃和1050℃。测定不同试验温度下霍林河褐煤灰粉末的粘附挂壁特性；
E打开出料口（14）下的控制阀（7）放出未发生粘附挂壁的粉末至接料槽（12）中。进行下一次试验；
F取出石英反应管，称量出试验后质量m2，计算出粘附挂壁的质量分数。
实施例2：测试气氛为一氧化碳，其余同实施例1。
实施例3： 测试气氛为氢气，其余同实施例1。
实施例4： 测试气氛为60%CO2+40%H2，其余同实施例1。
表1-4依次为实施例1-4中不同温度和不通气流速度下霍林河褐煤灰粉末（HLH）的粘附挂壁质量。
表1。
表2。
表3。
表4。
Claims (9)
1.一种高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：
高温固体粉末粘附挂壁特性的测试装置，包括相互连接的石英反应管、硅碳管加热炉、气路系统，石英反应管上部与进气进料口密封相连，石英反应管周围有硅碳管加热炉，硅碳管加热炉与控温仪相连，实现物料升温和控温；气路系统连接进气进料口向石英反应管内输送气体；
利用该测试装置进行测试高温固体粉末粘附挂壁特性的方法，包括如下步骤：
（1）称量出石英反应管的质量m1,打开电源，打开控温仪，预设反应温度，使管式炉按一定的升温速率升温至预设值；
（2）开启气路系统中的一种或几种测试气氛，调整控制阀控制气体流速为一个或几个固定值；
（3） 利用旋转给料机将固体粉末样品向石英反应管内连续进料；算出总进料量m；
（4）加热一定时间后，停止进料和进气，并冷却至室温；
（5）打开出料口下的控制阀放出未发生粘附挂壁的粉末至接料槽中；
（6）取出石英反应管，称量出试验后质量m2，计算出粘附挂壁的质量分数。
2.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：测试装置中，进气进料口分别连接进料口和进气管，进气管连接气路系统，气路系统能够输送单种气体或几种气体的混合气，气路系统包括储气室和连接储气室的若干个供气管，储气室还通过控制阀连接进气管，供气管上设有控制阀和压力表；进料口连接旋转给料机进料。
3.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于： 测试装置中，硅碳管加热炉通过硅碳管接线柱、热电偶与控温仪相连，硅碳管加热炉外面设有保温层，保温层外面设置加热炉护壁；石英反应管下部有出料口和控制阀，出料口下方放有接料槽。
4.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：步骤（1）中，反应温度为100℃-1500℃。
5.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：步骤（1）中，温控仪升温速率为1℃/min～30℃/min。
6.根据权利要求4所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：步骤（1）中，利用控温仪控制不同的试验温度，850℃、900℃、950℃、1000℃和1050℃，测定不同试验温度下固体粉末的粘附挂壁特性。
7.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：步骤（2）中，气体流速为5ml/s～30ml/s，测试气氛是氮气、氧气、一氧化碳、氢气、二氧化碳中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：步骤（3）中，旋转给料机将固体粉末样品按照10mg/min的质量流速连续进料0.5h～1h。
9.根据权利要求1所述的高温固体粉末粘附挂壁特性的测试方法，其特征在于：测试样品为煤灰、生物质灰或各种矿物质矿尘。
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