CN109012555A - 一种滴管炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滴管炉，包括：下料设备、送风设备、炉体、反应管、取样设备及升降设备；所述反应管设置在所述炉体中；所述下料设备的出料端通入所述反应管中；所述送风设备的送风端通入所述反应管中；所述取样设备设置在所述升降设备上；所述取样设备的取样端通入所述反应管中。将取样设备设置在升降设备上，并将取样设备的取样端通入反应管中，从而能够根据实际的取样要求，调节取样设备的取样端通入反应管中的长度，从而可以收集不同停留时间反应的反应产物。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种滴管炉。
背景技术
目前，在工业生产中，经常需要将物料在滴管炉内进行反应，并对反应产物进行收集并分析。但是，在现有技术中，都是对滴管炉底部的反应产物进行收集分析的，即仅能对一个反应时间的反应产物进行收集分析，而无法对其余反应时间的反应产物进行收集分析。
发明内容
本发明通过提供一种滴管炉，解决了现有技术中仅能对一个反应时间的反应产物进行收集分析的技术问题。
本发明提供了一种滴管炉，包括：下料设备、送风设备、炉体、反应管、取样设备及升降设备；所述反应管设置在所述炉体中；所述下料设备的出料端通入所述反应管中；所述送风设备的送风端通入所述反应管中；所述取样设备设置在所述升降设备上；所述取样设备的取样端通入所述反应管中。
进一步地，所述送风设备包括：气体混合器、第一气道及第二气道；所述气体混合器的气体输入端与气源连通，所述气体混合器的气体输出端与所述第一气道的进气端连通；所述第一气道的出气端与所述下料设备的出料端连通；所述气体混合器的气体输出端还与所述第二气道的进气端连接；所述第二气道的出气端通入所述反应管。
进一步地，所述送风设备还包括：预热器；所述预热器为中空结构；所述第二气道穿过所述中空结构。
进一步地，所述预热器包括：壳体、中空加热管、碳化硅管及电阻丝；所述壳体为空腔结构；所述碳化硅管设置在所述空腔结构中；所述中空加热管穿过所述碳化硅管；所述电阻丝缠绕在所述碳化硅管上；所述第二气道穿过所述中空加热管。
进一步地，所述预热器还包括：保温层；所述保温层在所述碳化硅管的外壁与所述空腔结构的内壁之间。
进一步地，所述取样设备包括：水冷取样枪、第三密封圈、第四密封圈、第三水套及第四水套；所述水冷取样枪设置在所述升降设备上；所述水冷取样枪的取样端通入所述反应管中；所述第三密封圈设置在所述水冷取样枪的取样端与所述反应管的结合处；所述第三水套套设在所述第三密封圈的外部；在所述第三水套上有第三进液口和第三出液口；所述第三进液口的位置低于所述第三出液口的位置；所述第三进液口和所述第三出液口均与水源连通；所述第四密封圈设置在所述水冷取样枪的出样端；所述第四水套套设在所述第四密封圈的外部；在所述第四水套上有第四进液口和第四出液口；所述第四进液口的位置低于所述第四出液口的位置；所述第四进液口和所述第四出液口均与水源连通。
进一步地，还包括：测距部件；所述测距部件设置在所述水冷取样枪上。
进一步地，还包括：刻度尺；所述刻度尺设置在所述炉体上，对所述水冷取样枪的升降距离进行指示。
进一步地，还包括：旋风分离器和抽气泵；所述旋风分离器的进料端与所述水冷取样枪的出样端连通；所述抽气泵的抽气端通入所述旋风分离器。
进一步地，还包括：加热部件；所述加热部件设置在所述炉体中。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
将取样设备设置在升降设备上，并将取样设备的取样端通入反应管中，从而能够根据实际的取样要求，调节取样设备的取样端通入反应管中的长度，从而可以收集不同停留时间反应的反应产物。
附图说明
图1为本发明实施例提供的滴管炉的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的滴管炉中反应管密封结构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的滴管炉中炉壳4的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的滴管炉中炉膛7的主视图；
图5为本发明实施例提供的滴管炉中炉膛7的侧视图；
图6为本发明实施例提供的滴管炉中加热部件9的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的滴管炉中预热器12的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的滴管炉中取样设备的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的滴管炉中水路系统的结构示意图。
其中，1-下料设备，2-气体混合器，3-反应管，4-炉壳，5-升降设备，7-炉膛，8-质量流量计，9-加热部件，10-第一气道，11-第二气道，12-预热器，13-壳体，14-中空加热管，15-电阻丝，16-保温层，17-水冷取样枪，18-第一密封圈，19-第二密封圈，20-第一水套，21-第二水套，22-抽气泵，23-上圆筒体，24-下锥筒体，25-灰渣收集箱，26-测距部件，27-刻度尺，28-循环泵，29-水箱，30-水道，31-炉顶，32-中间层，33-炉底，34-第一进液口，35-第一出液口，36-第二进液口，37-第二出液口，38-第三密封圈，39-第四密封圈，40-第三水套，41-第四水套，42-第三进液口，43-第三出液口，44-第四进液口，45-第四出液口，46-耳轴座，47-碳化硅管，48-风粉混合器。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种滴管炉，解决了现有技术中仅能对一个反应时间的反应产物进行收集分析的技术问题。
本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
将取样设备设置在升降设备上，并将取样设备的取样端通入反应管中，从而能够根据实际的取样要求，调节取样设备的取样端通入反应管中的长度，从而可以收集不同停留时间反应的反应产物。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1，本发明实施例提供的滴管炉，包括：下料设备1、送风设备、炉体、反应管3、取样设备及升降设备5；反应管3设置在炉体中；下料设备1的出料端通入反应管3中；送风设备的送风端通入反应管3中；取样设备设置在升降设备5上；取样设备的取样端通入反应管3中。
在本实施例中，反应管3为99刚玉管，其外径为110mm、长度为2000mm、壁厚为5mm，刚玉管的耐高温性能好，工作寿命达半年以上，并具有一定的抗冲击能力。下料设备1为微量给粉器，给粉量1-10g/min可调，给粉量稳定。微量给粉器通过风粉混合器48输出物料。具体地，风粉混合器48采用三层套管结构，最里层通稀释的煤粉，中间层32通水以减少反应管3上窜热气对其的热变形影响，最外层通二次风。其中，最里层内壁光滑，无焊渣或毛刺，从而保证了煤粉不附着在壁面上。
为了对反应管3进行密封，参见图2，还包括：第一密封圈18、第二密封圈19、第一水套20及第二水套21；第一密封圈18设置在下料设备1与反应管3的结合处；第一水套20套设在第一密封圈18的外部；在第一水套20上有第一进液口34和第一出液口35；第一进液口34的位置低于第一出液口35的位置；第一进液口34和第一出液口35均与水源连通；第二密封圈19设置在取样设备与反应管3的结合处；第二水套21套设在第二密封圈19的外部；在第二水套21上有第二进液口36和第二出液口37；第二进液口36的位置低于第二出液口37的位置；第二进液口36和第二出液口37均与水源连通。
对炉体的结构进行具体说明，炉体由炉壳4、炉膛7和支架组成。炉壳4设置在支架上；炉膛7设置在炉壳4中；反应管3设置在炉膛7中。在本实施例中，支架由型钢、钢板、防滑钢板制作而成，其结构牢固、安全可靠。参见图3，炉壳4主要由型钢(角钢)和钢板拼装焊接而成。型钢组焊成矩形框架，框架内侧四周顶部及底部焊接优质精密钢板。钢板与框架采用断续焊接方式，此结构具有牢固可靠、外形美观、设备表面无焊缝及长期高温使用不易变形等优点。侧面做成双层隔热结构。参见图4和图5，炉膛7采用1800型晶体纤维制作而成，采用多层结构，一层炉顶31、3层中间层32(可互换)、一层炉底33，层与层之间设止口，真空烧结成型，温度可达1800度，保温系数高，炉膛7紧闭密封，无漏风、漏气，使用寿命长。
对本发明实施例的结构进行具体说明，参见图6，还包括：加热部件9；加热部件9设置在炉体中。
具体地，加热部件9均匀设置在炉膛7中。
在本实施例中，加热部件9为高温1800型硅钼棒，在炉膛7内两边均匀分布，从而使整个炉膛7内的功率分布合理，从结构上能使炉内温差减小至最低程度，再通过各区控温，从而使炉温均匀性±5℃得以保证。该硅钼棒安装方便、牢固可靠、热效率高、使用寿命在半年以上。
为了对炉体内的温度进行监测，以实现反馈调节，还包括：测温部件；测温部件设置在炉体中。
对送风设备的结构进行说明，送风设备包括：气体混合器2、第一气道10及第二气道11；气体混合器2的气体输入端与气源连通，气体混合器2的气体输出端与第一气道10的进气端连通；第一气道10的出气端与下料设备1的出料端连通；气体混合器2的气体输出端还与第二气道11的进气端连接；第二气道11的出气端通入反应管3。
在本实施例中，气体混合器2为四进一出的圆筒状混合罐，采用304不锈钢无缝管制作，密封性和抗腐蚀性能好。具体地，气体混合器2的一端共有四个进气口，均匀对称布置，另一端有一个出气口，出气口连通第一气道10和第二气道11。下端有四个支撑脚，可直接放置在地面或操作台上。质量流量计8测量三路气源气体、一次风和二次风的流量。气体流量控制板为不锈钢、铝合金或有机玻璃等耐空气氧化等材质制造的质量流量计8的安装面板。安装面板选用厚度为3mm的板材，一块水平放置，一块竖直放置，两者紧固连接。五台质量流量计8安装在气体流量控制板面板上，并进行明确标注。
对送风设备的结构进行进一步说明，送风设备还包括：预热器12；预热器12为中空结构；第二气道11穿过中空结构。
对预热器12的结构进行说明，参见图7，预热器12包括：壳体13、中空加热管14、碳化硅管47及电阻丝15；壳体13为空腔结构；碳化硅管47设置在空腔结构中；中空加热管14穿过碳化硅管47；电阻丝15缠绕在碳化硅管47上；第二气道11穿过中空加热管14。
在本实施例中，中空加热管14为304不锈钢管，其外径为8mm、壁厚为2mm；电阻丝15为2.5KW电阻丝；碳化硅管47被电阻丝15缠绕成螺旋状结构，有效增加了加热管的长度。预热器12的最高温度为400度，保证了正常稳定工作时气体的预热温度不低于300度。
对预热器12的结构进行进一步说明，预热器12还包括：保温层16；保温层16在碳化硅管47的外壁与空腔结构的内壁之间。
对取样设备的结构进行说明，参见图8，取样设备包括：水冷取样枪17、第三密封圈38、第四密封圈39、第三水套40及第四水套41；水冷取样枪17设置在升降设备5上；水冷取样枪17的取样端通入反应管3中；第三密封圈38设置在水冷取样枪17的取样端与反应管3的结合处；第三水套40套设在第三密封圈38的外部；在第三水套40上有第三进液口42和第三出液口43；第三进液口42的位置低于第三出液口43的位置；第三进液口42和第三出液口43均与水源连通；第四密封圈39设置在水冷取样枪17的出样端；第四水套41套设在第四密封圈39的外部；在第四水套41上有第四进液口44和第四出液口45；第四进液口44的位置低于第四出液口45的位置；第四进液口44和第四出液口45均与水源连通。
在本实施例中，水冷取样枪17采用三层套管结构。内管口径为30mm，作为抽取气样的通道，中间套管为冷却水的回水通道，外层套管为冷却水的进水通道。水冷取样枪17的外径为60mm，长度为1.5m。内管配有1根测温B型热电偶，用于测量取样枪入口的气体温度；出口有K型热电偶，用于测量取样枪出口的气体温度。水冷取样枪17底部设有耳轴和耳轴座46，耳轴座46固定在可升降移动平台上。
对本发明实施例的结构进行进一步说明，还包括：旋风分离器和抽气泵22；旋风分离器的进料端与水冷取样枪17的出样端连通；抽气泵22的抽气端通入旋风分离器。
具体地，旋风分离器由上圆筒体23、下锥筒体24及灰渣收集箱25组成；上圆筒体23设置在下锥筒体24的上部；灰渣收集箱25设置在下锥筒体24的下部；水冷取样枪17的出样端通入上圆筒体23；抽气泵22通过金属波纹管与上圆筒体23的出气口连通。
在本实施例中，灰渣收集箱25与下锥筒体24采用卡套式连接，方便拆卸。收集箱整体采用有机玻璃制作，以便于观察灰渣的收集情况。旋风分离器的分离效率达90％。
本发明实施例提供了两种对水冷取样枪17的升降距离进行监测的结构。其中，第一种结构包括：测距部件26；测距部件26设置在水冷取样枪17上。第二种结构包括：刻度尺27；刻度尺27设置在炉体上，对水冷取样枪17的升降距离进行指示。
这里需要说明的是，上述的第一种结构和第二种结构可以任选其一实施，也可以同时实施，本发明实施例对此不做限制。
对本发明实施例中的水路系统进行说明，参见图9，水路系统包括：循环泵28、水箱29及水道30。循环泵28固定在水箱29的上部外侧。循环泵28通过水道30与第一水套20、第二水套21、第三水套40、第四水套41连通。
在本实施例中，水箱29采用圆筒体结构，容积为0.3M3；循环泵28为离心泵：流量为3-5M3/h、扬程为15-20m。
为了提高本发明实施例的自动化水平，还包括：控制器；控制器的信号输入端与测温部件、质量流量计8、测距部件26的信号输出端通信连接，控制器的信号输出端与下料设备1、送风设备、取样设备、升降设备5、加热部件9、抽气泵22、循环泵28的信号输入端通信连接。
在本实施例中，控制器设置在控制柜中。控制柜采用数控制作柜，并采用静电喷塑工艺，因而既坚固又美观。
为了实现超温报警的功能，还包括：报警设备；报警设备的信号输入端与控制器的信号输出端通信连接。
在本实施例中，报警设备为报警指示灯和/或蜂鸣器。
为了对各参数进行实时展示，还包括：展示设备；展示设备的信号输入端与控制器的信号输出端通信连接。
对本发明实施例的工作原理进行说明：
煤粉在一次风(通常为N2)的夹带作用下流经加热至1550℃的刚玉材质反应管3内，在反应管3内与二次风(即反应气，通常为O2/CO2/水蒸气)发生一系列化学反应。其中，一次风和稀释的煤粉从反应管3的上部沿管中心吹入，二次风沿反应管3内壁上部切向方向吹入。加热部件9(即1800型硅钼棒)分三段均匀布置在反应管3的两侧并且分别控温，以便于获得较长的恒温区。反应产物通过取样枪进入旋风分离器收集，烟气经过冷却过滤后排入大气或进行后续的气体分析。
【技术效果】
1、将取样设备设置在升降设备5上，并将取样设备的取样端通入反应管3中，从而能够根据实际的取样要求，调节取样设备的取样端通入反应管3中的长度，从而可以收集不同停留时间反应的反应产物。
2、通过对微量给粉器的使用，实现了对给料量的精确控制，5-10g/min可调。
3、将加热部件9均匀设置在炉体中，不仅实现了反应管3的快速升温，空炉升温时间从室温到工作温度1600℃所需时间小于3小时，而且实现了炉温的均匀性，炉温均匀性≤±5℃。
4、通过对温度进行反馈调节，提高了控温精度，控温精度为±1℃。
5、通过对第三密封圈38和第四密封圈39的使用，实现了对取样枪在升降过程及停留过程中的密封，减少了温度流失和野风的进入。
6、通过对第三水套40和第四水套41的使用，实现了对第三密封圈38和第四密封圈39的水冷降温，从而延长了第三密封圈38和第四密封圈39的使用寿命。
7、通过对测距部件26和/或刻度尺27的使用，实现了对取样枪在反应管3内高度位置的指示。
8、通过对控制器的使用，提高了本发明实施例的自动化水平。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作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发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种滴管炉，其特征在于，包括：下料设备、送风设备、炉体、反应管、取样设备及升降设备；所述反应管设置在所述炉体中；所述下料设备的出料端通入所述反应管中；所述送风设备的送风端通入所述反应管中；所述取样设备设置在所述升降设备上；所述取样设备的取样端通入所述反应管中。
2.如权利要求1所述的滴管炉，其特征在于，所述送风设备包括：气体混合器、第一气道及第二气道；所述气体混合器的气体输入端与气源连通，所述气体混合器的气体输出端与所述第一气道的进气端连通；所述第一气道的出气端与所述下料设备的出料端连通；所述气体混合器的气体输出端还与所述第二气道的进气端连接；所述第二气道的出气端通入所述反应管。
3.如权利要求2所述的滴管炉，其特征在于，所述送风设备还包括：预热器；所述预热器为中空结构；所述第二气道穿过所述中空结构。
4.如权利要求3所述的滴管炉，其特征在于，所述预热器包括：壳体、中空加热管、碳化硅管及电阻丝；所述壳体为空腔结构；所述碳化硅管设置在所述空腔结构中；所述中空加热管穿过所述碳化硅管；所述电阻丝缠绕在所述碳化硅管上；所述第二气道穿过所述中空加热管。
5.如权利要求4所述的滴管炉，其特征在于，所述预热器还包括：保温层；所述保温层在所述碳化硅管的外壁与所述空腔结构的内壁之间。
6.如权利要求1所述的滴管炉，其特征在于，所述取样设备包括：水冷取样枪、第三密封圈、第四密封圈、第三水套及第四水套；所述水冷取样枪设置在所述升降设备上；所述水冷取样枪的取样端通入所述反应管中；所述第三密封圈设置在所述水冷取样枪的取样端与所述反应管的结合处；所述第三水套套设在所述第三密封圈的外部；在所述第三水套上有第三进液口和第三出液口；所述第三进液口的位置低于所述第三出液口的位置；所述第三进液口和所述第三出液口均与水源连通；所述第四密封圈设置在所述水冷取样枪的出样端；所述第四水套套设在所述第四密封圈的外部；在所述第四水套上有第四进液口和第四出液口；所述第四进液口的位置低于所述第四出液口的位置；所述第四进液口和所述第四出液口均与水源连通。
7.如权利要求6所述的滴管炉，其特征在于，还包括：测距部件；所述测距部件设置在所述水冷取样枪上。
8.如权利要求6所述的滴管炉，其特征在于，还包括：刻度尺；所述刻度尺设置在所述炉体上，对所述水冷取样枪的升降距离进行指示。
9.如权利要求6所述的滴管炉，其特征在于，还包括：旋风分离器和抽气泵；所述旋风分离器的进料端与所述水冷取样枪的出样端连通；所述抽气泵的抽气端通入所述旋风分离器。
10.如权利要求1-9中任一项所述的滴管炉，其特征在于，还包括：加热部件；所述加热部件设置在所述炉体中。
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