CN107202331B - 一种污染物气相燃烧温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废物处理装置领域，尤其是一种污染物气相燃烧温度控制装置，该控制装置包括加热炉、三通、高纯石英棒和高纯石英管，加热炉位于两个三通之间，高纯石英管穿过加热炉以及加热炉两端的三通，高纯石英棒置于高纯石英管内。本发明提供了一种污染物气相燃烧温度控制装置，通过调节石英棒插入反应器中的长度来保证反应物始终在恒温区发生燃烧降解。

Description

一种污染物气相燃烧温度控制装置
技术领域
本发明涉及废物处理装置领域，尤其是一种污染物气相燃烧温度控制装置。
背景技术
目前，含有各类有机物的固体废物多采用焚烧法进行处置，为研究这些污染物在焚烧降解过程中释放的有毒有害物质，许多研究人员在实验室内开发了相应燃烧装置，模拟了目标污染物的焚烧降解过程。温度是燃烧实验中的影响污染物焚烧降解效率、降解路径的最重要因素之一，通过改变反应温度，对比不同温度下产物的生成浓度和种类，能够帮助研究人员定量定性解析污染物降解路径，因此精准控制污染物在燃烧装置中的燃烧温度十分重要。
实验室条件下，控制气相反应温度有多种方式，常见的方法为采用管式反应器，将其置入加热炉内部，通过调整加入炉的温度，实现污染物在反应器中的反应温度调节。以三段式加热炉（整个炉体分为三段，每段可单独设定加热温度，从而保证加热温度在一定区域内恒定，通常比一段式对温度的控制更为准确。
不同厂家、不同型号的炉体其温度矫正曲线不一定相同，但加热炉两端与外部环境（室温：24oC）相接的部分，均存在着一个温度过渡区。实验中反应物在这一区域中将停留一定时间，高温情况下有很大可能发生副反应（例如当研究污染物在700oC条件下降解情况时，该区域温度为500oC，也可能发生反应并生成相应产物），对确定不同温度条件下污染物降解的生成产物带来一定程度的影响，也不利于研究人员确定污染物焚烧降解机理，对研究污染物降解路径带来了干扰因素。
在利用管式加热炉对反应器进行加热时，早期多采用封闭的玻璃安剖作为污染物气相燃烧降解的反应器，在加热装置的设计中，除未考虑温度过渡区对试验的影响外，也没有考虑炉体与反应管之间的空隙造成的热损失，即加热炉的加热温度和反应管的实际温度不能保证一致，因此研究结果存在一定误差。设计直立式管式反应器，将反应管竖直插入反应炉内部，对反应管与炉体之间的空隙填充材料（如石英棉等），能够尽量降低热损失，从而保证加热炉加热温度与反应管温度的一致性，但依然存在温度过渡区，无法避免副反应在温度过渡区的发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的加热炉内的温度过渡区对污染物燃烧降解过程的干扰的不足，本发明提供了一种污染物气相燃烧温度控制装置，通过调节石英棒插入反应器中的长度来保证反应物始终在恒温区发生燃烧降解。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种污染物气相燃烧温度控制装置，包括加热炉、三通、高纯石英棒和高纯石英管，加热炉位于两个三通之间，高纯石英管穿过加热炉以及加热炉两端的三通，高纯石英棒置于高纯石英管内。
具体地，所述高纯石英管为纯度为99.999%的石英体。
具体地，所述高纯石英棒为纯度为99.999%的石英体。
具体地，所述所述三通为PTFE材质。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种污染物气相燃烧温度控制装置，通过调节石英棒插入反应器中的长度来保证反应物始终在恒温区发生燃烧降解。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图； 图中1. 加热炉，2. 三通，3. 高纯石英棒，4. 高纯石英管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是本发明的结构示意图。
一种污染物气相燃烧温度控制装置，包括加热炉1、三通2、高纯石英棒3和高纯石英管4，加热炉1位于两个三通2之间，高纯石英管4穿过加热炉1以及加热炉1两端的三通2，高纯石英棒3置于高纯石英管4内。所述高纯石英管4为纯度为99.999%的石英体。所述高纯石英棒3为纯度为99.999%的石英体。所述高纯石英管4与高纯石英棒3之间的环形间隙小于高纯石英管4横截面积的10%。所述三通2为PTFE材质。
以加热炉1长度为50CM为例，高纯石英管4长度为53-54CM，外径为20mm,内径为16mm.
利用热电偶温度计（长度大于50cm），插入管式加热炉中心加热区。测定不同设定温度下，加热炉1加热区的真实温度。此时可以测定恒温区在加热炉1的具体范围。然后把高纯石英管4同时穿过加热炉1及加热炉两端的三通2，此时三通2与加热炉1之间保持0.5-1cm的距离。然后把高纯石英棒3插入到高纯石英管4内。如果高纯石英管4与高纯石英棒3之间的环形间隙过大，将导致反应气体在该区域的停留时间较长，而这一区域通常是温度过渡区，并不是恒温区。因此若反应气体将在这一区域停留较长时间，在温度足够的条件下，也会发生反应并生成产物，从而对主反应产生影响，导致实验结果无法反映在该设定温度下的真实反应情况，所以高纯石英管4与高纯石英棒3之间的环形间隙应尽量小于高纯石英管4横截面积的10%。接着按照此前在加热炉1中标定的恒温区域范围，来确定高纯石英棒3插入在加热炉1内的高纯石英管4的距离。这样可以确保在不同温度的实验条件下，反应物均在恒温区中发生燃烧降解。
高纯石英棒3起到恒温区体积的调节作用。以长度为50cm的加热炉，经过温度测定得知其恒温区长度为26cm。即在试验过程中，要保证在设定温度下，主反应在恒温区（26cm）段发生。恒温区两边的过度区需要让反应气体快速通过，尽量减少反应气体在这一区域的停留时间以避免发生反应影响实验结果，因此插入高纯石英棒3。此外，本发明中的高纯石英棒3插入加热炉1的长度可进行调节，因此适用于不同流速、不同温度下的气相反应。 如，同样的流速，600oC的温度下，保证反应气体在恒温区停留5秒钟，需要恒温区>20cm；但在200oC时，保证停留时间5秒钟，需要恒温区的长度不到10cm（温度升高，气体膨胀）。这一变化可以通过改变高纯石英棒3插入的长度来实现。但无论如何变化，恒温区的长度最大不可超过26cm（这也是最初为何要确定加热炉恒温区的意义），在26cm内通过石英棒进行长度调节。
高纯石英管4与高纯石英棒3都采用纯度99.999%的石英体，过度金属等具有催化作用的杂质含量极低，因此可以屏蔽掉由于杂质带来的催化作用，保证整个反应在气相条件下运行。
聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，简写为PTFE），一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种污染物气相燃烧温度控制装置，其特征在于：包括加热炉(1)、三通(2)、高纯石英棒(3)和高纯石英管(4)，加热炉(1)位于两个三通(2)之间，高纯石英管(4)穿过加热炉(1)以及加热炉(1)两端的三通(2)，高纯石英棒(3)置于高纯石英管(4)内，所述高纯石英管(4)与高纯石英棒(3)之间的环形间隙小于高纯石英管(4)横截面积的10％，根据加热炉中的恒温区域范围来确定高纯石英棒插入在加热炉内的高纯石英管的距离以确保在不同温度的实验条件下，反应物均在恒温区中发生燃烧降解，通过插入高纯石英棒使反应气体快速通过恒温区两边的过渡区以减少反应气体在过渡区的停留时间，高纯石英棒插入加热炉的长度可进行调节，以适用于不同流速、不同温度下的气相反应。
2.根据权利要求1所述的一种污染物气相燃烧温度控制装置，其特征在于：所述高纯石英管(4)为纯度为99.999％的石英体。
3.根据权利要求1所述的一种污染物气相燃烧温度控制装置，其特征在于：所述高纯石英棒(3)为纯度为99.999％的石英体。
4.根据权利要求1所述的一种污染物气相燃烧温度控制装置，其特征在于：所述三通(2)为PTFE材质。
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