專利名稱：固體燃料高溫高壓快速熱解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱分析試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)背景研究高溫、高壓、高加熱速率下的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于分析固體燃料的熱解、燃燒機(jī)理，以及掌握它在接近真實(shí)條件下的物理化學(xué)過(guò)程變化規(guī)律具有非常重要的意義。為了研究固體燃料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，國(guó)內(nèi)外普遍采用的實(shí)驗(yàn)方法有熱重法，沉降法，流化法、小型熱模實(shí)驗(yàn)。但這四種實(shí)驗(yàn)方法均存在一定局限性，而在固體燃料的熱解反應(yīng)機(jī)理研究，尤其在熱解產(chǎn)物的制備條件對(duì)孔隙微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)活性等方面的研究中，需要更高的樣品稱量精度、高度可控的溫度過(guò)程，且樣品在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡可能少地受到其它條件干擾。因此，設(shè)計(jì)符合此研究需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備十分必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)模擬固體燃料真實(shí)條件下高溫高壓快速熱解過(guò)程的試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，包括承載、加熱固體燃料的加熱臺(tái)裝置，以及為加熱臺(tái)裝置提供高壓環(huán)境的加壓裝置，所述加熱臺(tái)裝置包括電熱絲網(wǎng)、連接電熱絲網(wǎng)的加熱控制系統(tǒng)、冷卻加熱臺(tái)的循環(huán)水冷裝置，以及置于電熱絲網(wǎng)下方對(duì)電熱絲網(wǎng)吹掃氣體的氣體吹掃裝置。作為優(yōu)選方式，所述氣體吹掃裝置包括置于電熱絲網(wǎng)下方并與加壓裝置外的氣源連通的吹氣管，所述吹氣管為一空心套管，套管內(nèi)沿橫斷面設(shè)有多層隔板層，所述隔板層由兩層或者多層的平行間隔的隔板組成，隔板上開有若干孔，隔板上還放置有比孔徑大的金屬球。作為優(yōu)選方式，所述電熱絲網(wǎng)包括加熱電極以及夾于加熱電極間的雙層金屬絲網(wǎng)。作為優(yōu)選方式，所述循環(huán)水冷卻裝置包括水箱，以及連通水箱至一邊加熱電極，再至另一邊加熱電極，最后回流至水箱的管路系統(tǒng)。作為優(yōu)選方式，所述加熱臺(tái)裝置還包括間隔置于金屬絲網(wǎng)下方的樣品臺(tái)，所述加熱電極間的循環(huán)水冷卻裝置管路系統(tǒng)通過(guò)該樣品臺(tái)內(nèi)，所述氣體吹掃裝置貫穿該樣品臺(tái)。作為優(yōu)選方式，所述加壓裝置包括氣源、密閉殼體，以及設(shè)于密閉殼體上的壓力變送器、安全閥和卸壓閥，所述密閉殼體內(nèi)設(shè)有所述電熱絲網(wǎng)和氣體吹掃裝置。作為優(yōu)選方式，還包括與加壓裝置連通的尾氣散熱箱，所述尾氣散熱箱為雙層套管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)套筒與加壓裝置連通并設(shè)有收集器，外套筒通有流向與內(nèi)套筒中尾氣流向相反的冷卻介質(zhì)。工作流程打開密閉殼體，將固體燃料均勻鋪設(shè)在金屬絲網(wǎng)正中，燃料鋪設(shè)直徑約為吹氣管內(nèi)徑，密封密閉殼體，通過(guò)氣源通入高壓氣體，并通過(guò)壓力變送器和安全閥、卸壓閥達(dá)到測(cè)量密閉殼體內(nèi)壓力、超壓時(shí)緊急卸壓和正常卸壓的目的。在通電前并持續(xù)到熱解結(jié)束后，氣體吹掃裝置的吹掃氣體，經(jīng)套管及樣品臺(tái)，吹走固體燃料的熱解后的氣體產(chǎn)物，減少氣體產(chǎn)物與固體燃料二次反應(yīng)的影響。套管中設(shè)置有若干隔板層，確保從氣源出來(lái)的氣體通過(guò)若干層隔板及鋼珠后能夠保證低速、穩(wěn)流的穿過(guò)平鋪在金屬絲網(wǎng)的固體燃料；通電后，可利用加熱電極加熱金屬絲網(wǎng)及其上面的固體燃料。尾氣散熱箱中排放尾氣和冷卻介質(zhì)分別在內(nèi)套筒和外套筒內(nèi)逆流換熱，且在內(nèi)套筒中設(shè)置中放置收集器，收集冷卻的焦油等粘性物質(zhì)。在通電前并持續(xù)到熱解結(jié)束后，通過(guò)水箱將冷卻水循環(huán)冷卻加熱電極和樣品臺(tái)的目的。在升溫加熱過(guò)程中，通過(guò)加熱控制系統(tǒng)控制固體燃料的加熱速率，以達(dá)到快速熱解的目的。本實(shí)用新型的有益效果加熱臺(tái)裝置模擬工業(yè)爐內(nèi)固體燃料顆粒的高溫燃燒狀態(tài)，并通過(guò)加熱控制系統(tǒng)達(dá)到快速加熱的控制，通過(guò)加壓裝置達(dá)到裝置內(nèi)高壓控制，吹掃裝置吹掃，從而實(shí)現(xiàn)模擬工業(yè)爐中固體燃料高溫高壓快速熱解的實(shí)際情況，并避免氣體產(chǎn)物與固體燃料二次反應(yīng)的影響。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例加熱臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例尾氣散熱箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下列非限制性實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型。如圖I至3所示，一種固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，包括承載、加熱固體燃料的加熱臺(tái)裝置6，以及為加熱臺(tái)裝置6提供高壓環(huán)境的加壓裝置，加熱臺(tái)裝置包括電熱絲網(wǎng)、連接電熱絲網(wǎng)的加熱控制系統(tǒng)4，以及置于電熱絲網(wǎng)下方對(duì)電熱絲網(wǎng)吹掃氣體的氣體吹掃裝置。電熱絲網(wǎng)包括加熱電極11以及夾于加熱電極11間的金屬絲網(wǎng)12。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先將固體燃料碾磨至合適大小，將固體燃料均勻鋪設(shè)在金屬絲網(wǎng)12正中。加壓裝置包括氣罐2、密閉殼體,密閉殼體由外殼5和底板密封構(gòu)成,兩者間米用螺栓密封結(jié)構(gòu),且米用金屬纏繞墊，能夠保證安全、不泄漏并實(shí)現(xiàn)高壓情況的模擬；隨后將外殼5與底板螺栓密封好，通過(guò)加壓裝置中的氣罐2通入高壓氣體，使密閉殼體內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，并通過(guò)外殼5上的壓力變送器9和安全閥10、卸壓閥8達(dá)到測(cè)量殼內(nèi)壓力、超壓時(shí)緊急卸壓和正常卸壓的目的。氣體吹掃裝置包括置于金屬絲網(wǎng)12下方并與加壓裝置外的氣罐I連通的吹氣管，吹氣管為一空心套管15。金屬絲網(wǎng)12距離樣品臺(tái)13約2 3mm，樣品臺(tái)13周圍包裹云母片用于隔熱，樣品臺(tái)13中間挖有圓孔，方便套管15的通入。在通電前，從氣罐I流出的固體燃料吹掃氣體，經(jīng)套管15及樣品臺(tái)13，吹走固體燃料的熱解后的氣體產(chǎn)物，減少氣體產(chǎn)物與固體燃料二次反應(yīng)的影響，吹掃持續(xù)到熱解結(jié)束后一段時(shí)間。通電后，可利用加熱電極11加熱金屬絲網(wǎng)12及其上面的固體燃料。同時(shí)，金屬絲網(wǎng)12上方還設(shè)有一倒漏斗形的氣體引流裝置21，密閉殼體外設(shè)置與其聯(lián)通的尾氣散熱箱7，其為雙層套管結(jié)構(gòu)，排放氣體和冷卻物質(zhì)分別在內(nèi)套筒19和外套筒20內(nèi)逆流換熱，且在內(nèi)套筒19中設(shè)置中放置收集器18，收集冷卻的焦油等粘性物質(zhì)。套管15的吹掃氣體迅速地將固體燃料熱解后的氣體產(chǎn)物即刻通過(guò)氣體引流裝置21引流至尾氣散熱箱7，盡量減少二次反應(yīng)的時(shí)間。套管15吹入氣體流量與尾氣散熱箱7尾氣排放流量一致，在確保吹掃前提下，又同時(shí)確保密閉殼體內(nèi)始終動(dòng)態(tài)維持在預(yù)設(shè)的高壓下。套管15內(nèi)沿橫斷面設(shè)有多層隔板層16，所述隔板層16由兩層或者多層的平行間隔的隔板組成，隔板內(nèi)根據(jù)穩(wěn)流要求設(shè)置有若干的小孔，隔板上再放置比小孔直徑略大的小鋼球，確保從氣罐I出來(lái)的氣體通過(guò)若干層隔板及鋼珠后能夠保證低速、穩(wěn)流的穿過(guò)平鋪在雙層金屬絲網(wǎng)12間的固體燃料；在通電前并持續(xù)到熱解結(jié)束后，通過(guò)水箱3將冷卻水從銅管17引入，依次流過(guò)U型管14，左邊加熱電極11、樣品臺(tái)13、右邊加熱電極11后，最后循環(huán)流入水箱3以達(dá)到冷卻加熱電極11、樣品臺(tái)13的目的。在升溫加熱過(guò)程中，通過(guò)加熱控制系統(tǒng)4控制固體燃料的加熱速率，以達(dá)到快速熱解的目的。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于包括承載、加熱固體燃料的加熱臺(tái)裝置，以及為加熱臺(tái)裝置提供高壓環(huán)境的加壓裝置，所述加熱臺(tái)裝置包括電熱絲網(wǎng)、連接電熱絲網(wǎng)的加熱控制系統(tǒng)、冷卻加熱臺(tái)的循環(huán)水冷裝置，以及置于電熱絲網(wǎng)下方對(duì)電熱絲網(wǎng)吹掃氣體的氣體吹掃裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于所述氣體吹掃裝置包括置于電熱絲網(wǎng)下方并與加壓裝置外的氣源連通的吹氣管，所述吹氣管為一空心套管，套管內(nèi)沿橫斷面設(shè)有多層隔板層，所述隔板層由兩層或者多層的平行間隔的隔板組成，隔板上開有若干孔，隔板上還放置有比孔徑大的金屬球。
3.如權(quán)利要求I所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于所述電熱絲網(wǎng)包括加熱電極以及夾于加熱電極間的雙層金屬絲網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于所述循環(huán)水冷卻裝置包括水箱，以及連通水箱至一邊加熱電極，再至另一邊加熱電極，最后回流至水箱的管路系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于所述加熱臺(tái)裝置還包括間隔置于金屬絲網(wǎng)下方的樣品臺(tái)，所述加熱電極間的循環(huán)水冷卻裝置管路系統(tǒng)通過(guò)該樣品臺(tái)內(nèi)，所述氣體吹掃裝置貫穿該樣品臺(tái)。
6.如權(quán)利要求I所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于所述加壓裝置包括氣源、密閉殼體，以及設(shè)于密閉殼體上的壓力變送器、安全閥和卸壓閥，所述密閉殼體內(nèi)設(shè)有所述電熱絲網(wǎng)和氣體吹掃裝置。
7.如權(quán)利要求I所述的固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，其特征在于還包括與加壓裝置連通的尾氣散熱箱，所述尾氣散熱箱為雙層套管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)套筒與加壓裝置連通并設(shè)有收集器，外套筒通有流向與內(nèi)套筒中尾氣流向相反的冷卻介質(zhì)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種固體燃料高溫高壓快速熱解裝置，屬于工業(yè)爐熱分析試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，包括承載、加熱固體燃料的加熱臺(tái)裝置，以及為加熱臺(tái)裝置提供高壓環(huán)境的加壓裝置，所述加熱臺(tái)裝置包括電熱絲網(wǎng)、連接電熱絲網(wǎng)的加熱控制系統(tǒng)、冷卻加熱臺(tái)的循環(huán)水冷裝置，以及置于電熱絲網(wǎng)下方對(duì)電熱絲網(wǎng)吹掃氣體的氣體吹掃裝置。本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)模擬固體燃料真實(shí)條件下高溫高壓快速熱解過(guò)程的試驗(yàn)裝置。
文檔編號(hào)C10B57/00GK202499843SQ20122006770
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者冉燊銘, 孫登科, 李由, 聶立 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司