CN111721120A - 加热炉模拟烟气制备的实验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实验设备技术领域，尤其是涉及一种加热炉模拟烟气制备的实验系统，包括二氧化碳发生装置、第一加热装置、第一压缩装置、内部放置有碳的一氧化碳发生装置、气体混合装置、第二加热装置、第二加压装置、冷却装置和实验装置，二氧化碳发生装置的输出端与第一加热装置的输入端连通，第一加热装置的输出端与第一压缩装置的输入端连通，使用时，通过二氧化碳发生装置制造二氧化碳，第一加热装置对二氧化碳进行加热，加热后的二氧化碳输送至第一压缩装置，第一压缩装置将二氧化碳加压至所需压力，并且一部分输送至一氧化碳发生装置内，而二氧化碳在高温情况下与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳进入到混合时。

Description

加热炉模拟烟气制备的实验系统
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，尤其是涉及一种加热炉模拟烟气制备的实验系统。
背景技术
加热炉是石油化工、钢铁等行业必不可少的设备，但是模拟其内部的烟气分布情况很困难，加热炉内部的温度很高，能达到1500℃以上，因此存在搭建实验平台难，经济成本高，数据测量困难以及数据不准确的问题，同时也存在验中使用燃料的不安全性，以及燃料运输跟保存的技术问题。这些问题不解决的话，会造成实验数据跟模拟数据误差很大，实验代价高，燃料运输以及实验过程中人身安全得不到保障的结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决模拟其内部的烟气分布情况很困难，加热炉内部的温度很高，能达到1500℃以上，因此存在搭建实验平台难，经济成本高，数据测量困难以及数据不准确的问题，同时也存在验中使用燃料的不安全性，以及燃料运输跟保存的技术问题。这些问题不解决的话，会造成实验数据跟模拟数据误差很大，实验代价高，燃料运输以及实验过程中人身安全得不到保障的结果的问题，现提供了一种加热炉模拟烟气制备的实验系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种加热炉模拟烟气制备的实验系统，包括二氧化碳发生装置、第一加热装置、第一压缩装置、内部放置有碳的一氧化碳发生装置、气体混合装置、第二加热装置、第二压缩装置、冷却装置和实验装置，所述二氧化碳发生装置的输出端与第一加热装置的输入端连通，所述第一加热装置的输出端与第一压缩装置的输入端连通，所述第一压缩装置的输出端分别与一氧化碳发生装置的输入端及气体混合装置连通，所述一氧化碳发生装置的输出端与气体混合装置连通，所述第二加热装置的输出端与第二压缩装置的输入端连通，所述第二压缩装置的输出端与冷却装置的输入端连通，所述冷却装置的输出端与气体混合装置连通，所述气体混合装置与实验装置之间连通。
本发明通过二氧化碳发生装置制造二氧化碳，第一加热装置对二氧化碳进行加热，加热后的二氧化碳输送至第一压缩装置，第一压缩装置将二氧化碳加压至所需压力，并且一部分输送至一氧化碳发生装置内，而二氧化碳在高温情况下与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳进入到混合时，同时空气被第二加热装置加热输送至第二加压装置进行加压，加压后在输送至冷却装置内进行冷却，在输送至气体混合装置内进行混合，气体混合装置是将反应得到的高温高压二氧化碳、一氧化碳以及水蒸气收集起来混合起来，为接下做其他实验做准备。
为了能够实现一氧化碳发生装置，进一步地，所述一氧化碳发生装置包括内部具有空腔体的外壳体，所述外壳体上分别设置有与空腔体连通的输入口和输出口，所述外壳体上位于空腔体内设置有用于放置碳的放置机构。通过外壳体上设置与空腔体连通的输入口和输出口，从而实现一氧化碳发生装置。
为了便于放置机构安装和拆卸，进一步地，所述放置机构包括外筒体和内筒体，所述外筒体上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体的外周壁延伸至内周壁上，所述内筒体可拆设置在外筒体内，所述外筒体上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体的外周壁延伸至内周壁上。通过将会内筒可拆卸设置在外筒内，这样便于对碳的用量进行控制。
为了便于实现外筒在内筒的拆卸，进一步地，所述外筒体的一端设置有盖板，所述外筒体的内周壁上沿其沿其轴向设置有滑槽，所述内筒体上设置有与滑槽相匹配的滑块，所述滑块滑动设置在滑槽内，所述外筒体的一端具有与内部连通的开口，所述盖板盖设在开口上并将内筒体限制在外筒体内。通过外筒体内设置的滑槽与内筒上的滑块配合，从而实现外筒在内筒的滑动安装，也就实现内筒体拆卸安装在外筒体上。
进一步地，所述第一加热装置的输出端和第一压缩装置输入端之间设置有第一温度计。第一温度计用于监测第一加热装置后二氧化碳的的温度。
进一步地，所述第一压缩装置和气体混合装置之间设置有第一压力调节装置。第一压力调节装置便于控制二氧化碳进入气体混合装置内的压力。
进一步地，所述一氧化碳发生装置的输出端与气体混合装置之间设置有第一速度流量计。第一速度流量计为了便于控制一氧化碳输送至气体混合装置内的量。
进一步地，所述一氧化碳发生装置的输出端与气体混合装置之间设置有第二压力调节装置。第二压力调节装置便于控制一氧化碳进入气体混合装置内的压力。
进一步地，所述第二加热装置的输出端与第二压缩装置的输入端之间设置有第二温度计。第二温度计用于监测第二加热装置后空气的的温度。
进一步地，所述第二压缩装置的输出端和冷却装置的输入端之间设置有第二速度流量计。第二速度流量计为了便于控制加热后的空气送至冷却装置内的量。
本发明的有益效果是：本发明加热炉模拟烟气制备的实验系统在使用时，通过二氧化碳发生装置制造二氧化碳，第一加热装置对二氧化碳进行加热，加热后的二氧化碳输送至第一压缩装置，第一压缩装置将二氧化碳加压至所需压力，并且一部分输送至一氧化碳发生装置内，而二氧化碳在高温情况下与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳进入到混合时，同时空气被第二加热装置加热输送至第二加压装置进行加压，加压后在输送至冷却装置内进行冷却，在输送至气体混合装置内进行混合，气体混合装置是将反应得到的高温高压二氧化碳、一氧化碳以及水蒸气收集起来混合起来，为接下做其他实验做准备，避免模拟其内部的烟气分布情况很困难，加热炉内部的温度很高，能达到1500℃以上，因此存在搭建实验平台难，经济成本高，数据测量困难以及数据不准确的问题，同时也存在验中使用燃料的不安全性，以及燃料运输跟保存的技术问题。这些问题不解决的话，会造成实验数据跟模拟数据误差很大，实验代价高，燃料运输以及实验过程中人身安全得不到保障的结果的问题。
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是本发明的主视图；
图2是本发明中一氧化碳发生装置的主视图；
图3是图2中A-A剖视图；
图4是本发明中一氧化碳发生器中内筒体和外筒体的安装结构示意图；
图5本发明中外筒体的三维结构示意图；
图6本发明中内筒体的三维结构示意图；
图7本发明中盖板的三维结构示意图。
图中：1、二氧化碳发生装置，2、第一加热装置，3、第一压缩装置，4、一氧化碳发生装置，5、气体混合装置，6、第二加热装置，7、第二压缩装置，8、冷却装置，9、实验装置，10、外壳体，11、输入口，12、输出口，13、外筒体，14、内筒体，15、盖板，16、滑块，17、滑槽，18、第一温度计，19、第一压力调节装置，20、第一速度流量计，21、第二温度计，22、第二速度流量计，23、第二压力调节装置。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-7所示，一种加热炉模拟烟气制备的实验系统，包括二氧化碳发生装置1、第一加热装置2、第一压缩装置3、内部放置有碳的一氧化碳发生装置4、气体混合装置5、第二加热装置6、第二压缩装置7、冷却装置8和实验装置9，所述二氧化碳发生装置1的输出端与第一加热装置2的输入端连通，此处二氧化碳发生装置1为干冰喷雾器等装置，所述第一加热装置2的输出端与第一压缩装置3的输入端连通，所述第一压缩装置3的输出端分别与一氧化碳发生装置4的输入端及气体混合装置5连通，所述一氧化碳发生装置4的输出端与气体混合装置5连通，所述第二加热装置6的输出端与第二压缩装置7的输入端连通，所述第二压缩装置7的输出端与冷却装置8的输入端连通，此处冷却装置8为喷淋室，所述冷却装置8的输出端与气体混合装置5连通，所述气体混合装置5与实验装置9之间连通。第一加热装置2和第二加热装置6均为电加热装置，第一压缩装置3和第二压缩装置7均为用于对气体增加的压缩机。电加热装置代替的碳氢化合物燃料的燃烧阶段的不可控制性，解决了燃料的采购、运输、使用、储存等问题，也避免了燃料爆炸的危险可能性，电能价格便宜，来源广泛，安全性高，电加热装置电能的利用率高，燃料燃烧会有大量的热量损失，造成资源浪费，同时也有可能引发火灾，同时又能准确的控制温度，保证了实验的准确性跟可靠性。
所述一氧化碳发生装置4包括内部具有空腔体的外壳体11，所述外壳体11上分别设置有与空腔体连通的输入口12和输出口13，所述外壳体11上位于空腔体内设置有用于放置碳的放置机构。
所述放置机构包括外筒体13和内筒体14，所述外筒体13上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体13的外周壁延伸至内周壁上，所述内筒体14可拆设置在外筒体13内，所述外筒体13上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体13的外周壁延伸至内周壁上。
所述外筒体13的一端设置有盖板15，所述外筒体13的内周壁上沿其沿其轴向设置有滑槽17，所述内筒体14上设置有与滑槽17相匹配的滑块16，所述滑块16滑动设置在滑槽17内，所述外筒体13的一端具有与内部连通的开口，所述盖板15盖设在开口上并将内筒体14限制在外筒体13内。内圆筒里放置碳二氧化碳与碳反应产生一氧化碳。按照实验者需要，是不完全燃烧还是充分燃烧就是一氧化碳多点还是一氧化碳少点，在一氧化碳发生器里面的内筒体14是放置的量，就像那个我们常见的抽屉一样，需要的一氧化碳量相对就少，我们少放一点内圆筒里面有碳，需要的一氧化碳量相对就少，我们就多放一点内圆筒里面有碳。加快生成效率，节约时间，节约成本。
所述第一加热装置2的输出端和第一压缩装置3输入端之间设置有第一温度计18。
所述第一压缩装置3和气体混合装置5之间设置有第一压力调节装置19。
所述一氧化碳发生装置4的输出端与气体混合装置5之间设置有第一速度流量计20。
所述一氧化碳发生装置4的输出端与气体混合装置5之间设置有第二压力调节装置23。压力调节装置的作用是进行压力调解，如果不安装的话会有以下的问题：1.通过压缩机的加压后，无法准确控制压力的值，存在设备不安全以及实验者人生安全的问题，2.因为是模拟的加热炉内部的实际燃烧下烟气情况，以及后期在此基础下进行下一步研究，压力可以做到准确可控，提高实验的精准性跟可靠性，此处压力调节的范围在-0.1～20MPa。
所述第二加热装置6的输出端与第二压缩装置7的输入端之间设置有第二温度计21。
所述第二压缩装置7的输出端和冷却装置8的输入端之间设置有第二速度流量计22。
上述加热炉模拟烟气制备的实验系统在使用时，由于加热炉实际燃烧的温度很高，可以达到1500℃以上，科研做实验直接使用燃料燃烧既不安全，也不现实，我们用热相似原理模拟加热炉内部情况，加热炉内部的气体是高温高压气体加热二氧化碳的原因：①给二氧化碳一定的高温，满足高温的要求；②同时为后面二氧化碳与碳在高温情况下发生化学反应，生成一氧化碳，同时第一加压装置和第二加压装置的作用是把低压气体变成高压气体，符合加热炉内部实际高压情况，气体混合装置5的作用是将反应得到的高温高压二氧化碳、一氧化碳以及水蒸气收集起来混合起来，为接下做其他实验做准备，前提是在这种高温高压混合烟气的情况下才能进行下一步实验，比如研究这烟气怎么净化，烟气温度怎么回收等等，所以此处的实验装置9是获得模拟的烟气之后才进行的步骤，至于研究哪一方面，看实验者的需求，前提是在这种混合烟气的情况下，喷淋室的作用:高温高压的空气接触喷淋下来的水，只有很小部分会变成液态水，循环使用；绝大部分会变成高温高压的水蒸气，可能这是温度压力会有小小变化，但是可以电加热装置跟压力调节器进行调节。好处：方便操作，原料来源广泛水，能节省大量时间，产物生成效率高；
首先启动二氧化碳发生装置1处的干冰喷雾器并制造二氧化碳，同时二氧化碳被输送至第一加热装置2处的电机热装置内进行加热，将二氧化碳加热至100～700℃，加热时间在0.2h～2h，完成加热后再加二氧化碳输送至第一加压装置处的加压机进行加压，将二氧化碳加压至所需压力，此时高温高压的二氧化碳一部分通过压力调节器调压后进入到气体混合装置5，另一部分高温高压的二氧化碳进入到一氧化碳发生装置4内，高温高压的二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳通过通过外壳体11的输出口13进入到气体混合装置5内，同时得让加热装置处的电加热装置将空气进行加热，加热后的空气由第二压缩装置7处的压缩机进行加压，高温高压的热空气被输送至冷却装置8处的喷淋室内进行冷却，高温高压的空气接触喷淋下来的水，只有很小部分会变成液态水，循环使用；绝大部分会变成高温高压的水蒸气，高温高压水蒸气被输送到气体混合装置5内，气体混合装置5将反应得到的高温高压二氧化碳、一氧化碳以及水蒸气收集起来混合起来，为接下做其他实验做准备，高温高压二氧化碳、一氧化碳以及水蒸气混合时间在0.5h～2h稳定，其气体混合装置5内部压力在-0.1～0.25Mpa，其温度控制在200～600℃，比例按照实验的要求：一氧化碳：二氧化碳：水蒸气为0～2：0～1：0～1，完成高温高压混合烟气混合的情况下才能进行下一步实验，比如研究这烟气怎么净化，烟气温度怎么回收等等，所以此处的实验装置9是获得模拟的烟气之后才进行的步骤，至于研究哪一方面，看实验者的需求，前提是在这种混合烟气的情况下。
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 (10)

1.一种加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：包括二氧化碳发生装置(1)、第一加热装置(2)、第一压缩装置(3)、内部放置有碳的一氧化碳发生装置(4)、气体混合装置(5)、第二加热装置(6)、第二压缩装置(7)、冷却装置(8)和实验装置(9)，所述二氧化碳发生装置(1)的输出端与第一加热装置(2)的输入端连通，所述第一加热装置(2)的输出端与第一压缩装置(3)的输入端连通，所述第一压缩装置(3)的输出端分别与一氧化碳发生装置(4)的输入端及气体混合装置(5)连通，所述一氧化碳发生装置(4)的输出端与气体混合装置(5)连通，所述第二加热装置(6)的输出端与第二压缩装置(7)的输入端连通，所述第二压缩装置(7)的输出端与冷却装置(8)的输入端连通，所述冷却装置(8)的输出端与气体混合装置(5)连通，所述气体混合装置(5)与实验装置(9)之间连通。
2.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述一氧化碳发生装置(4)包括内部具有空腔体的外壳体(11)，所述外壳体(11)上分别设置有与空腔体连通的输入口(12)和输出口(13)，所述外壳体(11)上位于空腔体内设置有用于放置碳的放置机构。
3.根据权利要求2所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述放置机构包括外筒体(13)和内筒体(14)，所述外筒体(13)上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体(13)的外周壁延伸至内周壁上，所述内筒体(14)可拆设置在外筒体(13)内，所述外筒体(13)上设置有若干第一通孔，若干所述第一通孔由外筒体(13)的外周壁延伸至内周壁上。
4.根据权利要求3所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述外筒体(13)的一端设置有盖板(15)，所述外筒体(13)的内周壁上沿其沿其轴向设置有滑槽(17)，所述内筒体(14)上设置有与滑槽(17)相匹配的滑块(16)，所述滑块(16)滑动设置在滑槽(17)内，所述外筒体(13)的一端具有与内部连通的开口，所述盖板(15)盖设在开口上并将内筒体(14)限制在外筒体(13)内。
5.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述第一加热装置(2)的输出端和第一压缩装置(3)输入端之间设置有第一温度计(18)。
6.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述第一压缩装置(3)和气体混合装置(5)之间设置有第一压力调节装置(19)。
7.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述一氧化碳发生装置(4)的输出端与气体混合装置(5)之间设置有第一速度流量计(20)。
8.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述一氧化碳发生装置(4)的输出端与气体混合装置(5)之间设置有第二压力调节装置(23)。
9.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述第二加热装置(6)的输出端与第二压缩装置(7)的输入端之间设置有第二温度计(21)。
10.根据权利要求1所述的加热炉模拟烟气制备的实验系统，其特征在于：所述第二压缩装置(7)的输出端和冷却装置(8)的输入端之间设置有第二速度流量计(22)。
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