CN202630679U

CN202630679U - 一种加压管式电阻炉

Info

Publication number: CN202630679U
Application number: CN 201220167468
Authority: CN
Inventors: 肖云汉; 马正中; 徐祥; 阳绍军; 温雨鑫; 王东方
Original assignee: Jiangsu Chinese Academy Of Sciences Energy Power Research Center
Current assignee: Jiangsu Chinese Academy Of Sciences Energy Power Research Center
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-19

Abstract

一种加压管式电阻炉，其结构为：一炉管，可拆卸地插设于炉膛内；该炉管内部的上端插设有燃料喷射枪，燃料喷射枪的上端口与加压管式电阻炉的燃料入口连接；该燃料喷射枪的下端固定在一整流孔板中间；整流孔板以上部分为预热段，燃料喷射枪的下端口下方的炉管部分为工作段；一取样枪，插设在加压管式电阻炉的底端；取样枪外部设有水冷夹套；该炉膛对应预热段设有一保护气体入口；该炉膛与壳体之间设置有保温层；炉膛内安装有加热体。本实用新型能实现多种反应气氛，用以进行高温、高压和高升温速率条件下含碳燃料化学反应规律研究。本实用新型还解决了加热体密封、炉管不承压、加压下停留时间调节等问题。

Description

一种加压管式电阻炉

技术领域

本实用新型涉及气相反应和固体燃料反应特性研究，特别是煤等含碳燃料转化及高效燃烧领域，也涉及二氧化碳、氮氧化物和重金属等污染物排放控制领域。具体地说，本实用新型涉及一种加压管式电阻炉。

背景技术

当前，解决能源、碳排放、环境之间的矛盾已成为全球未来煤炭利用的关键问题。对于煤炭反应过程的研究目前主要依赖于实验的方法。由于在工业装置中存在很多影响反应过程的因素，诸如存在不均匀流动，传热、传质造成的温度、浓度分布差异等等，这些因素互相耦合，在很大程度上将影响对煤所经历的实际物理化学过程的认识，因而并不完全适合于燃料反应过程的研究。

目前国内外针对煤炭反应过程研究的装置主要有热天平、丝网反应器和管式电阻炉三种。其中管式电阻炉因其具有接近工业装置（如煤粉炉、气化炉和炼铁高炉等）内高升温速率和连续进出料等特点而发展很快，国外从上世纪90年代后着重发展加压型管式电阻炉。目前装置在设计及结构上还存在一些问题有待解决，主要体现为装置的加压结构设计、炉体工作段均温性的提高、停留时间的误差控制与调节等等。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构更为合理的加压管式电阻炉。

为实现上述目的，本实用新型提供的加压管式电阻炉，其主要结构为：

在炉膛内可拆卸地插设一炉管；

该炉管内部的上端插设有燃料喷射枪，燃料喷射枪外部设有水冷夹套，该燃料喷射枪的上端口与加压管式电阻炉的燃料入口连接；该燃料喷射枪的下端固定在一整流孔板中间；

所述炉管内部插设的燃料喷射枪的长度依需要选择；

插设有燃料喷射枪的整流孔板以上部分为预热段，燃料喷射枪下方的炉管部分为工作段；通过预热段将反应气预热至工作温度，使工作段温度均匀；

在炉膛的上部设有保护气体入口和反应气入口；

加压管式电阻炉的底端可拆卸地插设有一取样枪，该取样枪的外径小于所述炉管的内径；所述取样枪的长度依需要选择；

炉膛与加压管式电阻炉壳体之间设置有保温层；

炉膛内安装有若干个加热体。

本实用新型所述的加压管式电阻炉中，进一步优选的技术方案或技术特征是：

在炉膛的上部还设有测压管。

所述的壳体优选由钢板制成。

壳体内部的保温层优选为耐火纤维。

位于预热段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶，位于工作段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶及视察窗，每个测控热电偶对应一个控温区。

所述的加压管式电阻炉中，加热体优选为电加热，加热体的热端位于炉膛内，冷端埋在保温层内，加热体沿加压管式电阻炉体的高度方向间隔地安装两根加热体并水平对称且垂直布置在炉管两侧，相邻两层加热体之间为控温区，并且相邻两层加热体之间呈交错排列，通过调整各高度的加热体两端的电压值以控制该控温区的加热功率。

本实用新型能实现多种反应气氛，用以进行高温、高压和高升温速率条件下含碳燃料化学反应规律研究，探索提高燃料反应效率、优化反应装置设计的途径，同时还可用于气相反应的研究。本实用新型还解决了加热体密封、炉管不承压、加压下停留时间调节等问题，技术方案简易可行，实施成本低。

附图说明

图1是本实用新型的加压管式电阻炉装置的剖面图；

图2是本实用新型的加压管式电阻炉燃料喷射枪的结构图；

图3是本实用新型的加压管式电阻炉加热体安置剖面图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1-3，一种加压管式电阻炉，

在炉膛2内可拆卸地插设一炉管1；

该炉管1内部的上端插设有燃料喷射枪6，燃料喷射枪6外部设有水冷夹套，该燃料喷射枪6的上端口与加压管式电阻炉的燃料入口7连接；该燃料喷射枪6的下端固定在一整流孔板15中间；

所述炉管1内部插设的燃料喷射枪6的长度依需要选择；

插设有燃料喷射枪6的整流孔板15以上部分为预热段13，燃料喷射枪6下方的炉管1部分为工作段14；通过预热段13将反应气预热至工作温度，使工作段14温度均匀；

在炉膛2的上部设有保护气体入口9和反应气入口5；

加压管式电阻炉的底端可拆卸地插设有一取样枪8，该取样枪8的外径小于所述炉管1的内径；所述取样枪8的长度依需要选择；

炉膛2与加压管式电阻炉壳体4之间设置有保温层3；

炉膛2内安装有若干个加热体12。

实施例2，实施例1所述加压管式电阻炉中：在炉膛2的上部还没有测压管10。所述的测压管10设置在反应气入口5附近，最好与反应气入口5设置在同一水平面上。本实施例中，壳体4可以由钢板制成。所述的保温层3为耐火纤维。

实施例3，实施例1或2所述加压管式电阻炉中：位于预热段的炉膛2侧壁上设有若干测控热电偶，位于工作段14的炉膛2侧壁上设有若干测控热电偶及视察窗11，每个测控热电偶对应一个控温区。

实施例4，实施例1或2或3所述加压管式电阻炉中：所述的加热体12为电加热，加热体12的热端位于炉膛2内，冷端埋在保温层3内，加热体12沿加压管式电阻炉体的高度方向间隔地安装两根加热体并水平对称且垂直布置在炉管1两侧，相邻两层加热体12之间为控温区，并且相邻两层加热体12之间呈交错排列，通过调整各高度的加热体12两端的电压值以控制该控温区的加热功率。

实施例5，实施例1-4任何一项所述加压管式电阻炉中：取样枪8外部设有水冷夹套。

实施例6，一种加压管式电阻炉。

请参阅图1，本实用新型的加压管式电阻炉，其结构从内到外按序分别为炉管1、炉膛2、保温层3和壳体4，此外还包括加热系统、进料系统、进气系统、取样系统。其中：

加热系统包括加热体12和电控设备（为公知设备，图中未示）；

进料系统包括燃料喷射枪6及相关气路（为公知设备，图中未示）；

进气系统包括预热段13和整流孔板15；

取样系统包括取样枪8及相关管路和阀门（为公知设备，图中未示）。

本实用新型加压管式电阻炉的壳体4由钢板连接而成，截面为圆柱形。壳体内设置有耐火纤维作为保温层3，保温层3围成的通道为方形炉膛2，炉膛2中心为炉管1，炉管1的内部是反应的发生场所。

请结合图2所示，炉管1上端的内部插设有一个燃料喷射枪6，该燃料喷射枪6为一中空管，通过整流孔板15的中间固定在炉管1内，插设有燃料喷射枪6的整流孔板15以上部分为预热段13，位于预热段13的上端设有燃料入口7、反应气入口5、保护气体入口9和测压管10。燃料喷射枪6下端对应的炉管为工作段14，位于工作段14的下端侧壁上设有加热体12及相关测控热电偶、视察窗11及取样枪8的管嘴。

请结合图3所示，保温层3内沿加压滴炉高度方向隔一定的距离安装两根加热体12；加热方式为电加热，加热体12的热端位于炉膛2内，冷端埋在保温层3内，加热体12沿炉体高度方向隔一定距离安装两根，两根加热体12水平对称且垂直布置在炉管1两侧，相邻两层加热体12呈交错排列。导线一端连接加热体12冷端，另一端接在接线端子16上，接线端子16为金属材料，安装在壳体4管口处用来密封。

温度实行多段分区控制，预热段13为一个控温区，工作段14为三个控温区，通过调整各控温区的加热体12两端电压值来控制该控温区的加热功率。本实用新型的特点之一是设有预热段13，可以将反应气体预热至工作温度，来保障工作段14的温度均匀，同时也有助于燃料在进入工作段14初始得到较高的升温速率。

本实用新型的炉管1采用细长炉管，炉管本身不承压，在炉管1和炉膛2顶部连接处开孔，使炉管内外连通。固体燃料从燃料喷射枪6喷入炉管1内工作段14，燃料喷射枪6外部有水冷套。反应气体垂直于主流方向进入炉管1后，再通过预热段13和整流孔板15，以保证均匀地流入工作区。燃料喷射枪6和取样枪8外部都有水冷夹套，采用循环水强制冷却，使燃料（产物）在工作段外不发生化学反应，减小停留时间实验误差。

本实用新型的炉管和取样枪是可拆卸地设置在炉膣内，本实用新型的炉管本身长度是不变的，而炉管内燃料喷射枪的长度可设计成不同长度，同样地还可以设计不同长度的取样枪，当需要调节工作段14长度时，更换相应长度的燃料喷射枪6或取样枪8即可，经济有效地实现了加压操作下停留时间的调节。加压管式电阻炉的底部安装有耐压视窗11，用以观测获取装置内部流动、温度等信息，增加科学认识反应途径，强化装置的研究功能。

本实用新型的加压管式电阻炉使用时，其顺序为：

1）首先启动加热器，加热体缓慢升温，开始加热整个炉体。调节各控温区的加热体12的加热功率，保持炉体温度均匀。

2）温度达到反应要后，设定取样枪8出口管道背压阀工作压力，将炉气（惰性气体）从保护气体入口9缓慢通入炉膛2。

3）当炉管内压力达到要求并稳定后，从反应气入口5往炉管1内缓慢通入反应气体。

4）采用气体喷吹技术，用惰性气体将固体燃料从燃料入口6喷入炉管1。根据反应气量调整喷吹气体气量，使管内流动保持在稳定流动范围内。

5）反应后的产物通过取样枪8收集，气体产物通入相关分析仪器或排空。

本实用新型提供了一套高温、高压和高升温速率条件下适用于含碳燃料化学反应规律研究的实验装置，简化其内部影响因素，优化和增强装置的科学研究功能。

Claims

1.一种加压管式电阻炉，其特征在于：

在炉膛内可拆卸地插设一炉管；

所述炉管内部插设的燃料喷射枪的长度依需要选择；

在炉膛的上部设有保护气体入口和反应气入口；

炉膛与加压管式电阻炉壳体之间设置有保温层；

炉膛内安装有若干个加热体。

2.如权利要求1所述加压管式电阻炉，其特征在于：在炉膛的上部还没有测压管。

3.如权利要求1所述加压管式电阻炉，其特征在于：所述的保温层为耐火纤维。

4.如权利要求1所述加压管式电阻炉，其特征在于：位于预热段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶，位于工作段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶及视察窗，每个测控热电偶对应一个控温区。

5.如权利要求1所述加压管式电阻炉，其特征在于：所述的加热体为电加热，加热体的热端位于炉膛内，冷端埋在保温层内，加热体沿加压管式电阻炉体的高度方向间隔地安装两根加热体并水平对称且垂直布置在炉管两侧，相邻两层加热体之间为控温区，并且相邻两层加热体之间呈交错排列，通过调整各高度的加热体两端的电压值以控制该控温区的加热功率。

6.如权利要求1所述加压管式电阻炉，其特征在于：取样枪外部设有水冷夹套。