CN110132012B - 失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，通过采用变压器降低供电电压同时增大电热丝截面，并将电热丝置于密闭空间，由此能够延缓灼烧炉因高温氧化侵蚀而导致的电热丝损坏，提高灼烧炉的使用寿命。具体包括炉体、炉门、电热丝和热电偶；炉体包括耐火外壳和套装在耐火外壳内部的耐火内壳；炉体一端开口，一端封闭，在其开口端设置炉门；耐火内壳的内部区域为炉膛灼烧区；在耐火内壳外圆周炉膛灼烧区对应的部分缠绕电热丝；耐火外壳的内圆周面和耐火内壳的外圆周面之间的环形空间为密封空间；电热丝位于密封空间内；电热丝的接电引线通过变压器与外部电源相连；变压器用于将外部电源降压至设定值；热电偶用于实时监测炉膛灼烧区的温度。

Description

失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉
技术领域
本发明涉及一种用于在线检测可燃物含量的装置，具体涉及一种失重法在线分析用灼烧炉。
背景技术
失重法在线分析用小型灼烧炉在工业上多有应用，比如火力发电厂中用来检测固体燃烧产物飞灰中可燃物含量的“灼烧法飞灰含碳量在线检测装置”。该灼烧炉特点是每次只需灼烧几克重量的试样，炉膛小、温度高(800～1000℃)且常年连续工作。因此，对于该类灼烧炉的设计有以下两个难点：
(1)为同时满足节电、体积小和迅速达到和保持所需的高温，需要在一个小的炉膛空间周围布置适当容量的电加热体；
(2)为适应连续在高温下运行的工作环境，加热体需要耐氧化从而保持尽可能长的使用寿命。
工程上，要同时兼顾以上两点是十分困难的。现以这类炉型和两种常用的电加热材料为例加以说明：铁铬铝或镍铬电热丝以其高温下良好的强度和抗氧化性在工程上被广泛使用，根据导电体物性，该电热丝的功率与其长度成反比、与其截面积成正比；又根据该类加热件的特性，其使用寿命(受氧化侵蚀影响)与其截面积成正比。因此，在通常使用的220伏或 380伏的电压下，当所需功率确定后，要保证较长寿命的电热丝截面积，则其长度将无法布置于这样小的空间；反之，要满足将其布置于如此小空间的长度，电热丝截面积必须大幅度减少，这在高温氧化的侵蚀下将严重影响灼烧炉的使用寿命。
另外，专利号为CN 102538461 B的发明专利提出了采用抗氧化的硅钼棒加热体解决氧化问题，但该方法存在以下问题：
(1)硅钼棒属于非金属不良导体，电源接入导线与硅钼棒之间存在不确定接触电阻，由该接触不良导致的过热将使接触面很快被烧毁；
(2)该物质常温下无可塑性且很脆，在成型、紧固、安装和运输过程中极易断裂，非使用损坏严重；
(3)在如此小的空间里布置下的硅钼棒电阻值极小，不得不采用特制的频繁通断电源，其造价很高。
因此，CN 102538461 B专利所述方法应用于在线分析用小型灼烧炉时工程上实用性不大。其它一些耐氧化硅碳类电加热件也有类似情况。因此，通常大型高温加热炉所采用的设计方案在应用于在线分析用小型灼烧炉时，效果十分不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种失重法在线分析用氧化小型灼烧炉,通过采用内外壳及耐火泥封堵密封结构以及传统电加热方式的简单组合的方式，能够大幅度提高灼烧炉的使用寿命和设备可靠性，保证该类设备检测数据的连续性。
所述的失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉包括：炉体、炉门、电热丝和热电偶；
所述炉体包括：耐火外壳和套装在所述耐火外壳内部的耐火内壳；所述炉体一端开口，一端封闭，在其开口端设置炉门；所述耐火内壳的内部区域为炉膛灼烧区；在所述耐火内壳外圆周炉膛灼烧区对应的部分缠绕电热丝；
所述耐火外壳的内圆周面和耐火内壳的外圆周面之间的环形空间为密封空间；所述电热丝位于所述密封空间内；所述电热丝的接电引线通过变压器与外部电源相连；所述变压器用于将外部电源降压至设定值；
所述热电偶用于实时监测炉膛灼烧区的温度。
作为本发明的一种优选方式，还包括灼烧炉外罩，所述灼烧炉外罩罩在所述炉体外部，且在所述灼烧炉外罩与炉体之间填充保温材料。
作为本发明的一种优选方式，所述耐火外壳为一端开口，一端封闭，且内底面设置有环形凸台的筒形结构；所述耐火内壳位两端开口的筒形结构；所述耐火内壳同轴套装在耐火外壳内部，其一端套装在耐火外壳内底面的环形凸台上，另一端通过轴肩与耐火外壳的端面抵触。
作为本发明的一种优选方式，在所述耐火内壳轴向两端与所述耐火外壳对接处通过耐火泥密封，由此在所述耐火外壳内圆周和耐火内壳外圆周之间形成环形密封空间。
有益效果：
(1)该灼烧炉采用通用变压器、内外壳结构及耐火泥封堵密封结构以及传统电加热方式的简单组合，能够大幅度提高灼烧炉的使用寿命和设备可靠性；有效降低现场维护工作量和运行成本；保证该类设备检测数据的连续性；为相关的工业过程调控提供了可靠依据。
(2)采用变压器将电压降至适当等级，能够大幅降低电压对电热丝截面和长度的限制；根据所需功率和灼烧区空间选取电热丝，将其绕制于灼烧炉内壳电热丝缠绕区，然后采用内外壳和耐火泥封堵结构，将电热丝封闭于密闭空间，能够隔绝空气对其的氧化，从而延缓该类炉型因高温氧化侵蚀而导致的电热丝损坏，显著提高灼烧炉的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的耐氧化小型灼烧炉示意图。
图中：1-热电偶；2-灼烧炉耐火外壳；3-耐火泥；4-灼烧炉耐火内壳；5-电热丝；6-炉膛灼烧区；7-密封空间；8-炉门；9-保温材料；10-灼烧炉外罩。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉,通过采用内外壳及耐火泥封堵密封结构以及传统电加热方式的简单组合的方式，大幅度提高灼烧炉的使用寿命和设备可靠性。
如图1所示，该耐氧化灼烧炉包括：耐火外壳2、耐火内壳4、灼烧炉外罩10、炉门8、密封结构、电热丝5和热电偶1；其中耐火外壳2为一端开口，一端封闭；且内底面设置有环形凸台的筒形结构，耐火内壳4位两端开口的筒形结构，耐火内壳4同轴套装在耐火外壳 2内部，其一端套装在耐火外壳2内底面的环形凸台上，另一端通过轴肩与耐火外壳2的端面抵触。在耐火外壳2和耐火内壳4之间的环形区域轴向两端(即耐火外壳2和耐火内壳4 的结合部位)设置耐火泥3，形成密封结构，由此在耐火外壳2的内圆周面和耐火内壳4的外圆周面之间形成密封空间7。
同轴套装的耐火外壳2和耐火内壳4形成一端封闭一端开口的炉体，在炉体的开口端设置有炉门8，炉门8内填充有轻质耐火保温材料。炉体内部区域即为炉膛灼烧区6，即炉门8、耐火内壳4内圆周面以及耐火外壳2内底面上的凸台所包围的区域。在炉膛灼烧区6内设置热电偶1，用于实时监测炉膛灼烧区6的温度。热电偶1配合温度控制器和电热丝5，能够实现对炉膛灼烧区6温度的控制。
在耐火内壳4外圆周灼烧区对应的部分缠绕电热丝5,电热丝5选用镍铬电热丝(Cr30Ni70、每米电阻0.7665Ω/m)，匝间距2.3mm。电热丝5的接电引线与变压器输出端相连，变压器采用48/220伏、1000瓦交流变压器，即变压器输出端工作电压U＝48伏，采用变压器将电压降至适当等级，能够大幅降低电压对电热丝截面和长度的限制。
灼烧炉外罩10罩在炉体外部，且在灼烧炉外罩10与炉体之间的环形空间内填充保温材料9。
本例中，该灼烧炉每次灼烧试样3±0.5克，炉膛温度815℃～1000℃可调，炉膛灼烧区6直径d＝50mm，灼烧炉耐火内壳4外径D＝56mm，电热丝缠绕的高度H＝70，电热丝选用直径 1.4mm直径的镍铬电热丝(Cr30Ni70、每米电阻0.7665Ω/m)，匝间距2.3mm；采用48/220 伏、1000瓦交流变压器，则电热丝截面积A＝π(1.4/2)2＝1.539mm2，总长度为L＝πD×H/2.3＝5.352m，总电阻R＝0.7665L＝4.1Ω，灼烧炉功率P＝U2/R＝482/4.1＝562瓦。
若要保证相同的电热丝寿命(截面积相同)和功率，通常220伏电压下，电热丝电阻R＝U2/P＝86Ω电热丝长度将达到L＝0.766R＝66m，不可能用于在线分析用小型灼烧炉；若以缩小截面来减少电热丝长度，并且采用螺旋丝结构，即使能布置，其使用寿命也将大打折扣。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，其特征在于：包括：变压器、炉体、炉门(8)、电热丝(5)和热电偶(1)；
所述电热丝(5)的接电引线通过变压器与外部电源相连；所述变压器用于将外部电源降压至设定值，以降低电压对电热丝截面和长度的限制，即保证在电热丝截面积相同和功率相同的条件下，减小电热丝绕制的长度；在功率相同、炉膛空间相同和电热丝绕制长度相同的条件下，增大电热丝截面积；
所述炉体包括：耐火外壳(2)和套装在所述耐火外壳(2)内部的耐火内壳(4)；所述炉体一端开口，一端封闭，在其开口端设置炉门(8)；所述耐火内壳(4)的内部区域为炉膛灼烧区(6)；在所述耐火内壳(4)外圆周炉膛灼烧区(6)对应的部分缠绕电热丝(5)；
所述耐火外壳(2)的内圆周面和耐火内壳(4)的外圆周面之间的环形空间为密封空间(7)；所述电热丝(5)位于所述密封空间(7)内；
所述热电偶(1)用于实时监测炉膛灼烧区(6)的温度；
还包括灼烧炉外罩(10)，所述灼烧炉外罩(10)罩在所述炉体外部，且在所述灼烧炉外罩(10)与炉体之间填充保温材料(9)；
在所述耐火内壳(4)轴向两端与所述耐火外壳(2)对接处通过耐火泥(3)密封，由此在所述耐火外壳(2)内圆周和耐火内壳(4)外圆周之间形成环形密封空间(7)。
2.如权利要求1所述的失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，其特征在于，所述耐火外壳(2)为一端开口，一端封闭，且内底面设置有环形凸台的筒形结构；所述耐火内壳(4)位两端开口的筒形结构；所述耐火内壳(4)同轴套装在耐火外壳(2)内部，其一端套装在耐火外壳(2)内底面的环形凸台上，另一端通过轴肩与耐火外壳(2)的端面抵触。
3.如权利要求1或2所述的失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，其特征在于，所述电热丝(5)为镍铬电热丝。
4.如权利要求1或2所述的失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，其特征在于，所述炉门(8)内填充有耐火保温材料。
5.如权利要求1或2所述的失重法在线分析用耐氧化小型灼烧炉，其特征在于，所述外部电源电压为220伏，变压器输出端工作电压为48伏。
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