CN109632879B - 一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，在于测量大质量颗粒和大体积颗粒样品燃烧过程中质量以及燃烧温度随时间的动态变化，该热重分析仪采用丝网托盘承载型煤，能够承载质量更大的型煤，同时能够在不改变型煤的形状下使型煤均热受热，同时结合测重仪对型煤燃烧过程中质量变化进行测量并记录，实现了大质量型煤的测量；其次通过采集装置实时采集型煤在燃烧过程中燃烧形状和燃烧温度的动态变化，实现型煤等大质量颗粒和大体积颗粒样品在不同气氛、不同进气量、不同升温速率和不同反应温度下的热失重及热转化特性测量与记录。

Description

一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪
技术领域
本发明涉及热重分析技术领域，具体为一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪。
背景技术
热重分析仪是一种利用热天平原理检测物质温度与质量变化关系的仪器，广泛用于科研实验室。传统的热重分析仪只能测量几至几十毫克微量粉末，量程较小，且对样品要求苛刻，主要用于粉末样品热特性测量。而工程技术实验所用的实验样品的质量和尺寸都比较大，且要求设备对原料的适应性更广，现有一些热重分析仪能够实现100～200g样品的热重测量，但一些工程技术实验需数百克的样品热重测量，如铁矿石与型煤等的热重测量，而现有的热重分析仪不能满足要求。
现有的热重分析仪大多使用坩埚作为试样支持器，坩埚的大小和形状对热重曲线有一定的影响，浅坩埚比深而大的坩埚得到的曲线更准确，但是能搭载的试样量较小，深而大的坩埚可以搭载稍大的试样量，但是气体产物的溢出困难，也不利于炉内气氛进入试样内部，使热重曲线发生偏移。因此，现有的热重分析仪在保证测量精度的情况下，不能测量大质量的型煤；同时现有的热重分析仪不能在样品燃烧过程中，观察并记录样品燃烧形状以及燃烧温度随时间的动态变化。
基于现有热重分析仪的缺陷，有必要提供一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪，测量并记录大质量颗粒和大体积颗粒样品燃烧过程的质量以及燃烧温度在不同气氛、不同进气量、不同反应温度以及不同升温速率下随时间的动态变化。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，包括炉体，炉体中设置有加热装置，加热装置与温度控制装置连接，炉体的底部通过管道与供气系统连接；
炉体中悬空设置有丝网托盘，丝网托盘通过绳索与炉体外的砝码连接，砝码设置在测重仪上，砝码的重量与测试的型煤的重量相同；炉体上还设置有用于采集型煤燃烧形状与燃烧温度的采集装置。
可选的，所述供气系统包括气体流量计、混合器和多个供气装置；多个供气装置分别通过一个气体流量计与混合器连接，混合器与炉体的底部连接。
可选的，所述炉体的底部设置有均匀布风板，均匀布风板上均布有多个进气口，混合器通过管道与均匀布风板连接。
可选的，所述均匀布风板的进气口上均设置有风帽。
可选的，所述均匀布风板的底部设置有风室，风室为倒梯形结构，风室的上端与均匀布风板连接，下端通过管道与混合器连接。
可选的，所述采集装置包括高速摄像机和红外摄像仪，炉体上设置有观察窗，高速摄像机和红外摄像仪通过观察窗分别采集型煤在燃烧过程中的燃烧形状与燃烧温度。
可选的，所述观察窗为密封设置在炉体上的石英玻璃。
可选的，所述加热装置为硅碳棒，多个硅碳棒均布在炉体的侧壁上。
可选的，所述炉体的内壁上还铺设有一层保温层。
可选的，所述炉体的顶部设置有排烟孔，排烟孔的上方设置有定滑轮，绳索依次穿过定滑轮和排烟孔与丝网托盘连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，在于测量大质量颗粒和大体积颗粒样品燃烧过程中质量以及燃烧温度随时间的动态变化，该热重分析仪采用丝网托盘承载型煤，能够承载质量更大的型煤，同时能够在不改变型煤的形状下使型煤均热受热，同时结合测重仪对型煤燃烧过程中质量变化进行测量并记录，实现了大质量型煤的测量；其次通过采集装置实时采集型煤在燃烧过程中燃烧形状和燃烧温度的动态变化，实现型煤等大质量颗粒和大体积颗粒样品在不同气氛、不同进气量、不同升温速率和不同反应温度下的热失重及热转化特性测量与记录。
进一步通过均匀布风板和风帽，使进入炉体的气氛均匀扩散，提高测量精度。
进一步，采用高速摄像机和红外摄像仪通过观察窗分别采集型煤在燃烧过程中的燃烧形状与燃烧温度，记录准确，操作便捷。
进一步，采用丝网托盘测量大质量型煤样品时，不会阻碍气体产物的溢出，也不影响气氛与试样的均匀接触。
附图说明
图1为本发明热重分析仪的结构示意图。
图中：1、炉门；2、均匀布风板；3、第一滑轮；4、第二滑轮；5、硅碳棒；6、可视化窗口；7、丝网托盘；8、型煤；9、电子天平；10、梯形风室；11、排烟孔；12、第一挂钩；13、第二挂钩；14、砝码；15、温度控制装置；16、加热时间按钮；17、温度按钮；18、电源；19、保温层；20、炉体；21、固定底座；22a、高速摄像机；22b、红外摄像仪；23、气体流量计；24、供气装置；25、混合器；26、风帽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，一种用于型煤燃烧的可视化宏观热重分析仪，包括炉体20、温控控制装置15、测量装置和供气系统。
炉体20为一侧开口的中空结构，开口侧安装有炉门1，与炉门正对的侧壁上设置有可视化窗口6，炉体20的内壁上设置有一层保温层19，炉体20内部两个相互平行侧壁的上设置有用于对型煤加热的多个硅碳棒5，多个硅碳棒5自上而下等间距水平排布，炉体20底部设置有均匀布风板2，均匀布风板2的底部设置梯形风室10，梯形风室10通过均匀布风板2与炉体20连通，供气系统与梯形风室10的进气口连接，炉体20的顶部设置有排烟孔11，炉体20的顶部的内部设置有用于承载型的丝网托盘7，炉体20的侧壁上设置有可视化窗口6，该侧壁与炉门1正对。
温度控制装置15与硅碳棒5连接，用于控制硅碳棒5的加热时间与加热温度。温度控制装置15上设置有加热时间按钮16、温度按钮17和电源开关18，设置加热时间和所需反应温度控制炉体20的升温速率和反应温度，既能实现不同升温速率升温过程，也能保持设定的温度恒定不变。
测量装置包括高速摄像机22a、红外摄像仪22b和侧重仪器。
其中，侧重仪器包括电子天平9、砝码14、第一滑轮3和第二滑轮4；砝码14放置在电子天平9上，砝码14的重量与需要测试的型煤的重量相同，电子天平9设置在炉体20的外侧，第一滑轮3和第二滑轮4设置在炉体20的上方，砝码14放置在电子天平9上，砝码14的重量与需要测试的型煤的重量相同，砝码14的一端通过第二挂钩13与绳索连接，绳索的另一端依次绕过第一滑轮3和第二滑轮4，并穿过排烟孔11与炉体20中的丝网托盘7连接，丝网托盘7通过第一挂钩12与绳索连接，型煤放置在丝网托盘7上，型煤8燃烧过程中质量的变化通过电子天平9测量并记录。
高速摄像机22a和红外摄像仪22b设置在炉体20的外侧，高速摄像机22a和红外摄像仪22b通过可视化窗口6分别采集型煤在燃烧过程中的燃烧形状与温度变化。
该可视化窗口6为密封镶嵌在炉体20上的石英玻璃形成。
该供气系统包括气体流量计23、供气装置24和混合器25；供气装置24通过管道与混合器25连接，管道上流量计23设置在管道上，用于检测气流流量，混合器25通过管道与梯形风室10的进气口连接。
供气装置24的数量为多个，多个供气装置24均通过一个流量计23与混合器25连接。多个供气装置24中装有不同的气氛，控制进风量的大小并均匀气流，实现在不同气氛与进风量下型煤8的燃烧。
梯形风室10的截面为梯形，横截面大的一端与均匀布风板2连接，横截面小的一端通过管道与混合器25连接，均匀布风板2上均匀排布有多个出气口，每个出气口上均设置一个风帽26，实现炉内气氛、进气量大小可控并均匀气流，炉体20的底部的两侧设置有固定底座21，均匀布风板2位于两个固定底座21之间。
本发明提供一种用于型煤燃烧可视化宏观热重测量仪，目的在于测量大质量颗粒和大体积颗粒样品燃烧过程中质量以及燃烧温度随时间的动态变化。通过电子天平读数的变化测量并记录型煤燃烧过程中质量变化，由高速红外摄像机通过可视化窗口观察并记录型煤在燃烧过程中燃烧形状和燃烧温度的动态变化，实现型煤等大质量颗粒和大体积颗粒样品在不同气氛、不同进气量、不同升温速率和不同反应温度下的热失重及热转化特性测量与记录。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，其特征在于，包括炉体（20），炉体（20）中设置有加热装置，加热装置与温度控制装置（15）连接，炉体（20）的底部通过管道与供气系统连接，所述供气系统包括气体流量计（23）、混合器（25）和多个供气装置；
炉体（20）中悬空设置有丝网托盘（7），丝网托盘（7）通过绳索与炉体（20）外的砝码（14）连接，砝码（14）设置在测重仪上，砝码（14）的重量与测试的型煤的重量相同；炉体（20）上还设置有用于采集型煤燃烧形状与燃烧温度的采集装置 ；
所述炉体（20）的底部设置有均匀布风板（2），均匀布风板（2）上均布有多个进气口，均匀布风板（2）的进气口上均设置有风帽（26），所述均匀布风板（2）的底部设置有风室，风室为倒梯形结构，风室的上端与均匀布风板（2）连接，下端通过管道与混合器（25）连接，混合器（25）通过多个气体流量计连接多个供气装置；
所述炉体（20）的顶部设置有排烟孔（11），排烟孔（11）的上方设置有定滑轮，绳索的一端依次穿过定滑轮和排烟孔（11）与丝网托盘（7）连接；
所述采集装置为高速摄像机和红外摄像仪，炉体（20）上设置有观察窗，高速摄像机和红外摄像仪通过观察窗分别采集型煤在燃烧过程中的燃烧形状与燃烧温度。
2.根据权利要求1所述用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，其特征在于，所述观察窗为密封设置在炉体（20）上的石英玻璃。
3.根据权利要求1所述用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，其特征在于，所述加热装置为硅碳棒（5），多个硅碳棒（5）均布在炉体（20）的侧壁上。
4.根据权利要求1所述用于型煤燃烧可视化宏观热重分析仪，其特征在于，所述炉体（20）的内壁上还铺设有一层保温层（19）。
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