CN111996025A - 模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，属于热能动力工程技术领域；包括螺母、反应器上盖、密封橡胶圈、密封槽、反应器底座、外部螺栓、内部螺栓、反应网、反应网夹片、温度采集线、接线端子、弹簧、反应网基座、不锈钢基座和绝缘基座；本发明模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器能使煤粉样品颗粒均匀分散，减小反应样品之间的交互反应，还便于直接测量反应样品区实际温度，实现按设定升温和保温程序稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤粉热解燃烧反应器，具体涉及一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器。属于热能动力工程技术领域。
背景技术
煤粉锅炉是以煤粉作为燃料的锅炉设备。它具有燃烧反应完全、煤种适应性广、应用广泛等特点。原煤经磨煤机磨制后，变成煤粉颗粒，煤粉颗粒在一次风的裹挟吹扫下送入炉膛热解燃烧，煤粉热解燃烧的这一化学过程是在悬浮状态下实现的。国内大多研究煤粉热解燃烧反应过程的反应器包括热重分析仪、反应釜、固定床等都是将煤粉颗粒堆积放置在反应区进行反应。堆积反应容易导致反应区样品温度不一致，反应过程有先有后。直接堆积在一起的样品之间也会产生交叉反应，不能真实模拟煤粉锅炉中煤粉颗粒热解燃烧的过程。
堆积型反应器由于样品反应温度和时间的不一致、堆积样品之间的交互反应存在，使得依靠这种反应器得到的试验数据与工业现场煤粉颗粒悬浮热解燃烧反应往往缺乏可比性。如果能在煤粉热解燃烧的过程中将煤粉颗粒分散开来，并且能够确保反应区温度分布均匀，则可更准确模拟煤粉在煤粉锅炉中热解燃烧过程，这对研究工业实际中煤粉热反应过程和机理研究有重要意义。因此有必要开发能将反应煤粉颗粒分散开来，能最小化反应样品颗粒交互反应并能够保证反应区温度均匀的反应设备。
发明内容
针对现有研究煤粉热解燃烧特性所用实验台架中反应样品颗粒之间交互反应大、反应区温度分布不均的不足，本发明提供了一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，可以保证反应煤粉颗粒均匀分散，反应区温度分布均匀，并且整个反应过程都是可以精确调节，满足以设定升温速率快速和慢速升温需求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，包括螺母1、反应器上盖2、密封橡胶圈3、密封槽4、反应器底座5、外部螺栓6、内部螺栓7、反应网8、反应网夹片9、温度采集线10、接线端子11、弹簧12、反应网基座13、不锈钢基座14和绝缘基座15，其中，
所述反应网8为两层网状结构，中间平铺有煤粉颗粒样品，反应网8两端由所述反应网夹片9通过内部螺栓7夹持固定在反应网基座13上，
两个所述反应网基座13下半部分采用楔形结构，嵌入在不锈钢基座14中，反应网基座13能够沿不锈钢基座14左右滑动，
两个所述不锈钢基座14坐落在中间带有横隔板分隔的绝缘基座15的两个腔体中，以保证整体固定，
所述绝缘基座15坐落在所述反应器底座5中，
所述反应网基座13侧边下部设置有两个盲孔，用于放置所述弹簧12，
所述弹簧12一端与盲孔底部接触，另一端与所述绝缘基座15的横隔板的侧边相接触，以保持反应网基座13与绝缘基座15之间的弹性，
位于绝缘基座15的横隔板两侧的反应网基座13与绝缘基座15均由弹簧12接触，保持弹性连接，所述反应网8由反应网夹片9和内部螺栓7固定在反应网基座13上，这样就保证了反应网8一直处于弹性伸张状态，
所述绝缘基座15的横隔板实现夹持反应网8两端的反应网基座13之间的绝缘隔离，保证加热电流从反应网8中流过，
所述反应器底座5和所述绝缘基座15底部中间同一位置处开有通气孔，并且通气孔位于绝缘基座15横隔板上，通过通气孔使得反应气体通入反应网中平铺煤粉颗粒样品的的反应区中，
所述反应器上盖2上部设置有排气孔，通过排气孔可以保证整个反应气体的流通，同时也便于对反应气体产物的收集和后续分析，
所用温度采集线10连接所述反应网8与接线端子11，温度采集线10用于采集反应区的实际反应温度。
所述反应器底座5和反应器上盖2通过外部螺栓6和螺母1连接，所述反应器底座5与反应器上盖2相接触的面上设计有密封槽4，用于放置密封橡胶圈3，用于保证整个反应器的内部密封。
所述反应网8采用通电良好的一层不锈钢丝网折叠而成的两层网状结构。
所述模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器的工作过程：在反应网8中心划一个圆形区域作为反应区，铺设煤粉颗粒样品时，先将反应网打开，再将煤粉颗粒样品均匀平铺于反应区内，最后把反应网合并。将装有煤粉颗粒样品的反应网8用分别用两端的反应网夹片9和反应网基座13来保持夹持固定状态。弹簧12用于保证整个反应区在加热过程中一直处于伸张的状态，这样反应网和煤粉颗粒样品之间可以保持良好的热接触。反应气由通气孔垂直吹扫反应区。
固定反应网8两端的反应基座13两端固定有内部螺栓7，用于连接加热电源的正极和负极，通过控制加热电源两端电压或电流大小来控制整个反应区的热流大小，通过实时采集反应区的反应温度实现闭环反馈控制，做到反应区按照固定升温速率实现升温加热。
反应区温度分布均匀主要通过两点来保证，其一电流稳定通过反应区，反应区各部分产生的热流是一致的，其二，样品颗粒布置均匀分散，可以满足散热损失的一致性，反应气体在反应器中处于非对流状态，基本稳定，由反应气体带来的散热损失可以满足一致性。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、煤粉颗粒样品被夹持在具有两层结构的反应网中间，均匀分散为一层，可以减小煤粉颗粒样品之间的交互反应。通过控制反应网8两端电压或者电流来精确控制反应区温度。
2、通过在反应区中心和边缘布置温度采集线，时刻监测反应区的温度分布，保证温度均匀性。以反应区实际温度作为后续反应温度控制对象，通过调节反应网两端电流和电压信号，实现反应区按照设定升温速率和升温程序来反应，可精确展示温度历程对煤粉颗粒热解燃烧等热力过程的影响。
附图说明
图1为本发明实施例的模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧反应器的整体结构图。
图2为本发明实施例的模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧反应器揭去反应器上盖剩余的结构图。
图3为本发明实施例的模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧反应器装配体爆炸视图。
在所有附图中，附图标记代表部件表示如下：
| 1-螺母 | 6-外部螺栓 | 11-接线端子 |
| 2-反应器上盖 | 7-内部螺栓 | 12-弹簧 |
| 3-密封橡胶圈 | 8-反应网 | 13-反应网基座 |
| 4-密封槽 | 9-反应网夹片 | 14-不锈钢基座 |
| 5-反应器底座 | 10-温度采集线 | 15-绝缘基座 |
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2和图3所示，本发明一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，包括螺母1、反应器上盖2、密封橡胶圈3、密封槽4、反应器底座5、外部螺栓6、内部螺栓7、反应网8、反应网夹片9、温度采集线10、接线端子11、弹簧12、反应网基座13、不锈钢基座14和绝缘基座15，其中，
所述反应网8为两层网状结构，中间平铺有煤粉颗粒样品，反应网8两端由所述反应网夹片9通过内部螺栓7夹持固定在反应网基座13上，
两个所述反应网基座13下半部分采用楔形结构，嵌入在不锈钢基座14中，反应网基座13能够沿不锈钢基座14左右滑动，
两个所述不锈钢基座14坐落在中间带有横隔板分隔的绝缘基座15的两个腔体中，以保证整体固定，
所述绝缘基座15坐落在所述反应器底座5中，
所述反应网基座13侧边下部设置有两个盲孔，用于放置所述弹簧12，
所述弹簧12一端与盲孔底部接触，另一端与所述绝缘基座15的横隔板的侧边相接触，以保持反应网基座13与绝缘基座15之间的弹性，
位于绝缘基座15的横隔板两侧的反应网基座13与绝缘基座15均由弹簧12接触，保持弹性连接，所述反应网8由反应网夹片9和内部螺栓7固定在反应网基座13上，这样就保证了反应网8一直处于弹性伸张状态，
所述绝缘基座15的横隔板实现夹持反应网8两端的反应网基座13之间的绝缘隔离，保证加热电流从反应网8中流过，
所述反应器底座5和所述绝缘基座15底部中间同一位置处开有通气孔，并且通气孔位于绝缘基座15横隔板上，通过通气孔使得反应气体通入反应网中平铺煤粉颗粒样品的的反应区中，
所述反应器上盖2上部设置有排气孔，通过排气孔可以保证整个反应气体的流通，同时也便于对反应气体产物的收集和后续分析，
所用温度采集线10连接所述反应网8与接线端子11，温度采集线10用于采集反应区的实际反应温度。
所述反应器底座5和反应器上盖2通过外部螺栓6和螺母1连接，所述反应器底座5与反应器上盖2相接触的面上设计有密封槽4，用于放置密封橡胶圈3，用于保证整个反应器的内部密封。
所述反应网8采用通电良好的一层不锈钢丝网折叠而成的两层网状结构。
所述模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器的工作过程：在反应网8中心划一个圆形区域作为反应区，铺设煤粉颗粒样品时，先将反应网打开，再将煤粉颗粒样品均匀平铺于反应区内，最后把反应网合并。将装有煤粉颗粒样品的反应网8用分别用两端的反应网夹片9和反应网基座13来保持夹持固定状态。弹簧12用于保证整个反应区在加热过程中一直处于伸张的状态，这样反应网和煤粉颗粒样品之间可以保持良好的热接触。反应气由通气孔垂直吹扫反应区。
固定反应网8两端的反应基座13两端固定有内部螺栓7，用于连接加热电源的正极和负极，通过控制加热电源两端电压或者电流大小来控制整个反应区的热流大小，通过实时采集反应区的反应温度实现闭环反馈控制，做到反应区按照固定升温速率实现升温加热。
本发明反应区温度分布均匀主要通过两点来保证，其一电流稳定通过反应区，反应区各部分产生的热流是一致的，其二，样品颗粒布置均匀分散，可以满足散热损失的一致性，反应气体在反应器中处于非对流状态，基本稳定，由反应气体带来的散热损失可以满足一致性。
在本发明中，煤粉颗粒样品被夹持在具有两层结构的反应网中间，均匀分散为一层，可以减小煤粉颗粒样品之间的交互反应。通过控制反应网两端电压或者电流来精确控制反应区温度。
本发明中，通过在反应区中心和边缘布置温度采集线，时刻监测反应区的温度分布，保证温度均匀性。以反应区实际温度作为后续反应温度控制对象，通过调节反应网两端电流和电压信号，实现反应区按照设定升温速率和升温程序来反应，可精确展示温度历程对煤粉颗粒热解燃烧等热力过程的影响。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，其特征在于：包括螺母(1)、反应器上盖(2)、密封橡胶圈(3)、密封槽(4)、反应器底座
(5)、外部螺栓(6)、内部螺栓(7)、反应网(8)、反应网夹片(9)、温度采集线(10)、接线端子(11)、弹簧(12)、反应网基座(13)、不锈钢基座(14)和绝缘基座(15)，其中，
所述反应网(8)为两层网状结构，中间平铺有煤粉颗粒样品，反应网(8)两端由所述反应网夹片(9)通过内部螺栓(7)夹持固定在反应网基座(13)上，
两个所述反应网基座(13)下半部分采用楔形结构，嵌入在不锈钢基座(14)中，反应网基座(13)能够沿不锈钢基座(14)左右滑动，
两个所述不锈钢基座(14)坐落在中间带有横隔板分隔的绝缘基座(15)的两个腔体中，以保证整体固定，
所述绝缘基座(15)坐落在所述反应器底座(5)中，
所述反应网基座(13)侧边下部设置有两个盲孔，用于放置所述弹簧(12)，
所述弹簧(12)一端与盲孔底部接触，另一端与所述绝缘基座(15)的横隔板的侧边相接触，以保持反应网基座(13)与绝缘基座(15)之间的弹性，
位于绝缘基座(15)的横隔板两侧的反应网基座(13)与绝缘基座(15)均由弹簧(12)接触，保持弹性连接，所述反应网(8)由反应网夹片(9)和内部螺栓(7)固定在反应网基座(13)上，这样就保证了反应网(8)一直处于弹性伸张状态，
所述绝缘基座(15)的横隔板实现夹持反应网(8)两端的反应网基座(13)之间的绝缘隔离，保证加热电流从反应网(8)中流过，
所述反应器底座(5)和所述绝缘基座(15)底部中间同一位置处开有通气孔，并且通气孔位于绝缘基座(15)横隔板上，通过通气孔使得反应气体通入反应网中平铺煤粉颗粒样品的的反应区中，
所述反应器上盖(2)上部设置有排气孔，通过排气孔保证整个反应气体的流通，同时也便于对反应气体产物的收集和后续分析，
所用温度采集线(10)连接所述反应网(8)与接线端子(11)，温度采集线(10)用于采集反应区的实际反应温度。
2.根据权利要求1所述的一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，其特征在于：所述反应器底座(5)和反应器上盖(2)通过外部螺栓(6)和螺母(1)连接，所述反应器底座(5)与反应器上盖(2)相接触的面上设计有密封槽(4)，用于放置密封橡胶圈(3)，用于保证整个反应器的内部密封。
3.根据权利要求1所述的一种模拟锅炉煤粉悬浮热解燃烧的反应器，其特征在于：所述反应网(8)采用通电良好的一层不锈钢丝网折叠而成的两层网状结构。
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