CN110317641B - 一种多功能生物质气化实验炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能生物质气化实验炉，包括由外壳围成的一端敞口的炉体；盖在所述炉体敞口处，可封闭炉体的顶盖；顶盖上设有可开闭的气孔A和气孔B；设置在炉体上部的炉腔和加热器，所述加热器设置在炉腔的外周；设置在炉体中部的空腔，空腔上部与炉腔相通；空腔外壁上设有可开闭的气孔C、气孔D、气孔E和气孔F；设置在炉体底部的控制室，控制室内设有第一控制器和第二控制器，第一控制器用于控制气孔A、气孔B、气孔C、气孔D、气孔E和气孔F的开闭，所述第二控制器用于控制加热器内的升温速率及加热温度。本发明通过不同气孔的开启、闭合的配合，可实现生物质气化、热解和合成催化实验等多种功能。

Description

一种多功能生物质气化实验炉
技术领域
本发明涉及生物质气化技术领域，具体涉及一种多功能生物质气化实验炉。
背景技术
当今社会，能源短缺是一个严重的问题。如何获得绿色、易得的能源物质，是一个非常重要的问题。生物质能是一种储量大、绿色、环境友好的可再生能源。而利用生物质能制取氢气，可以很好地对生物质能进行优化。在这种情况下，一台多功能的实验炉可以为富氢气化及合成气实验提供很大便利。
目前，市面上有不少各种类型的生物质气化炉，按进出物料方向大致可分为上吸式、下吸式等。出于生物质气化领域具体研究需要，可以单独实现气化、热解、合成气催化、失重分析等单一功能的技术方案也出现了一些。但是它们存在功能单一、综合分析困难、使用不灵活等问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多功能生物质气化实验炉。
本发明所采用的技术方案是：
一种多功能生物质气化实验炉，包括，
由外壳围成的一端敞口的炉体；
盖在所述炉体敞口处，可封闭炉体的顶盖；所述顶盖上设有可开闭的气孔A和气孔B；
设置在炉体上部的炉腔和加热器，所述加热器设置在炉腔的外周；
设置在炉体中部的空腔，所述空腔上部与炉腔相通；所述空腔外壁上设有可开闭的气孔C、气孔D、气孔E和气孔F；
设置在炉体底部的控制室，所述控制室内设有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于控制气孔A、气孔B、气孔C、气孔D、气孔E和气孔F的开闭，所述第二控制器用于控制加热器内的升温速率及加热温度。
进一步，所述加热器内设有加热用的电阻丝，所述第二控制器为温度控制器，所述电阻丝与温度控制器连接，并由温度控制器控制其升温速率及加热温度。
更进一步，所述加热器底部朝炉体中心方向延伸，形成炉腔的底部。
更进一步，所述炉腔底部设有贯穿炉腔和空腔的通孔。
更进一步，所述第一控制器为电磁阀控制器，所述气孔A、气孔B、气孔C、气孔D、气孔E和气孔F上均设有电磁阀，该电磁阀与电磁阀控制器连接，并由电磁阀控制器按钮控制开闭。
更进一步，还包括坩埚，该坩埚置于炉腔内。
更进一步，还包括称重装置，该称重装置的称板托在所述坩埚的底部。
更进一步，所述顶盖通过锁扣与炉体气密连接。
更进一步，所述控制室还设有显示屏和按钮。
更进一步，所述炉腔壁上设有用于测量加热温度的热电偶。
采用如上技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明通过将炉体分隔成炉腔、加热器和空腔，并在空腔外壁设置气孔C、气孔D、气孔E和气孔F，在顶盖上设置气孔A和气孔B，通过不同气孔的开启、闭合的配合，可实现生物质气化、热解和合成催化实验等多种功能，解决了现有气化炉功能单一、综合分析困难的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例多功能生物质气化实验炉主视图；
图2为本发明实施例多功能生物质气化实验炉左视图；
图3为本发明实施例多功能生物质气化实验炉俯视图。
其中，1为顶盖，11为锁扣，2为外壳，3为加热器，31为电阻丝，4为空腔，5为称重装置，51为称板，52为秤杆，6为控制室，61为显示屏，62为电磁阀控制器按钮，63为温度控制器，64为电磁阀控制器，7为炉腔，71为坩埚，72为热电偶，81为气孔A，82为气孔B，83为气孔C，84为气孔D，85为气孔E，86为气孔F。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
参见图1～图3，一种多功能生物质气化实验炉，包括，由外壳2围成的一端敞口的炉体；盖在所述炉体敞口处，可封闭炉体的顶盖1；顶盖1上设有可开闭的气孔A81和气孔B82；设置在炉体上部的炉腔7和加热器3，加热器3设置在炉腔7的外周；设置在炉体中部的空腔4，空腔4上部与炉腔7相通；空腔7外壁上设有可开闭的气孔C83、气孔D84、气孔E85和气孔F86；设置在炉体底部的控制室6，控制室6内设有第一控制器和第二控制器，其中第一控制器用于控制气孔A81、气孔B82、气孔C83、气孔D84、气孔E85和气孔F86的开闭，第二控制器用于控制加热器3内的升温速率及加热温度。
通过将炉体分隔成炉腔7、加热器3和空腔4，并在空腔4外壁设置气孔C83、气孔D84、气孔E85和气孔F86，在顶盖上设置气孔A81和气孔B82，通过不同气孔的开启、闭合的配合，可实现生物质气化、热解和合成催化实验等多种功能，解决了现有气化炉功能单一、综合分析困难的缺陷。
外壳2可采用一体式结构，以保证炉体气密性，避免炉体内气体泄漏。顶盖1与外壳2气密连接，进一步避免炉体内气体泄漏。顶盖1与外壳2可采用常规气密连接方式，在本实施例中，顶盖1通过锁扣11与外壳2连接。
加热器3内设有加热用的电阻丝31，该电阻丝31分布在加热器内，以保证加热温度的均一性。该电阻丝31发热的温度可将炉腔7内物料加热到1300℃。炉腔7内温度由第二控制器控制。在一种实施例中，第二控制器为温度控制器63，该温度控制器与电阻丝31连接，用于控制电阻丝的升温速率和加热温度。具体的，温度控制器可采用由厦门宇电自动化科技有限公司生产的智能温度调节仪，其产品型号为AI-719P。
加热器3设置在炉腔7的外周，为了使加热更加均匀，加热器3的底部朝炉体中心方向延伸，形成炉腔7的底部，在炉腔7的底部中心开设有与空腔4相通的通孔。
为了便于实时测定炉内温度，在炉腔7壁上设有用于测量加热温度的热电偶72。
通过设置电阻丝31加热，本发明生物质气化炉实现生物质热解程序升温、生物质气化高温加热功能，同时可以利用热电偶72实时测定试验炉内部温度参数，进而展开生物质气化工作的试验研究及分析。
在炉腔7内还设有坩埚71，便于盛装物料。该坩埚71上开设有多个通孔。
在空腔4内设有称重装置5，该称重装置5可以为电子称，该电子称精度为：±0.001g。具体的，称重装置5的本体置于空腔4内，其称板51位于炉腔7内、且托住坩埚71，在称板51与称重装置本体之间连接有秤杆52，即秤杆52的一端与称重装置本体连接，另一端穿过通孔与称板51连接。通过称重装置5对坩埚71中的物料的残留量进行实时称重。通过不同时间段物料残留量的变化可分析出对应阶段挥发分的产生量。
在控制室6内还可以设置显示屏61和电磁阀控制器按钮62，显示屏61可对炉内状态进行显示，电磁阀控制器按钮62用于给电磁阀控制器输入控制指令，使电磁阀控制器控制对应气孔打开或关闭。
在一种示例性实施例中，称重装置5、热电偶72和每个气孔的电磁阀分别与显示屏61连接，通过显示屏61进行质量显示、温度显示以及电磁阀开关状态的显示。每个气孔的电磁阀分别与电磁阀控制器64连接，电磁阀控制器64与电磁阀控制器按钮62连接，通过按动电磁阀控制器按钮62，由电磁阀控制器64控制每个气孔的电磁阀的开启和闭合，以打开或关闭相应的气孔；加热器与温度控制器63连接，由温度控制器63控制加热器3的升温速率及加热温度。显示屏61与各元件之间的连接，以及控制器与各元件之间的连接，可以采用线路连接，也可以采用WIFI无线连接，或蓝牙无线连接。
在做生物质气化实验时，通过按动电磁阀控制器按钮62控制电磁阀打开气孔A81和气孔B82，关闭气孔C83、气孔D84、气孔E85和气孔F86，从气孔A81通入一定摩尔比的氮气和水蒸气混合气体，使炉腔内充满混合气体，进而保证坩埚中物料在氮气与水蒸气氛围下进行反应。将炉子温度设定在800℃，炉内温度升高到设定温度后扣紧锁扣11，反应一定时间后，从气孔B82收集反应产物气体，观察显示屏61上坩埚内物料在反应前后质量的变化，其差值为反应中产生的挥发分质量
在做生物质热解实验时，打开气孔A81和气孔B82，关闭其余气孔，从气孔A81通入氮气做保护气，将炉子温度设定在700℃，炉内温度升高到设定温度后，在炉腔7内放入装有生物质燃料棒的石英坩埚71，扣竖锁扣11。反应一定时间后，即可从气孔B82收集到热解气，打开锁扣，拿下顶盖1，可得到热解后的残余焦炭。
在做合成催化实验时，打开气孔A81或B82中的任意一个，关闭另一个。根据需要，打开气孔C83、气孔D84、气孔E85或F86中的任意两个或多个，关闭其余气孔，在炉腔内放入装有钙基、镍基或改性催化剂混合物的石英坩埚71，向打开的气孔C83、气孔D84、气孔E85或F86分别通入甲烷、一氧化碳、氢气及其他合成气体的两种或多种，将炉子升温到700℃,从打开的气孔A81或气孔B82收集反应物气体，观察显示屏61上质量的变化。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种多功能生物质气化实验炉，其特征在于，包括，
由外壳围成的一端敞口的炉体；
盖在所述炉体敞口处，可封闭炉体的顶盖；所述顶盖上设有可开闭的气孔A和气孔B；
设置在炉体上部的炉腔和加热器，所述加热器设置在炉腔的外周；
设置在炉体中部的空腔，所述空腔上部与炉腔相通；所述空腔外壁上设有可开闭的气孔C、气孔D、气孔E和气孔F；
设置在炉体底部的控制室，所述控制室内设有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于控制气孔A、气孔B、气孔C、气孔D、气孔E和气孔F的开闭，所述第二控制器用于控制加热器内的升温速率及加热温度。
2.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述加热器内设有加热用的电阻丝，所述第二控制器为温度控制器，所述电阻丝与温度控制器连接，并由温度控制器控制其升温速率及加热温度。
3.根据权利要求1或2所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述加热器底部朝炉体中心方向延伸，形成炉腔的底部。
4.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述炉腔底部设有贯穿炉腔和空腔的通孔。
5.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述第一控制器为电磁阀控制器，所述气孔A、气孔B、气孔C、气孔D、气孔E和气孔F上均设有电磁阀，该电磁阀与电磁阀控制器连接，并由电磁阀控制器按钮控制开闭。
6.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，还包括坩埚，该坩埚置于炉腔内。
7.根据权利要求6所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，还包括称重装置，该称重装置的称板托在所述坩埚的底部。
8.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述顶盖通过锁扣与炉体气密连接。
9.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述控制室还设有显示屏和电磁阀控制器按钮。
10.根据权利要求1所述的多功能生物质气化实验炉，其特征在于，所述炉腔壁上设有用于测量加热温度的热电偶。
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