[发明专利]一种可调节工作段长度的加压管式电阻炉及使用方法

说明书

技术领域

 本发明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，本发明涉及一种可调节工作段长度的加压管式电阻炉。

本发明还涉及上述一种加压管式电阻炉的使用方法。

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

本发明的目的在于提供一种加压管式电阻炉。

本发明的又一目的在于提供上述加压管式电阻炉的使用方法。

为实现上述目的，本发明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。

本发明所述的可调节工作段长度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。

本发明提供的有关上述加压管式电阻炉的使用方法，其主要步骤为：

1）启动加热体升温使整个炉体加热；同时调节各控温区加热体的加热功率，保持炉体温度均匀；

2）达到要求的温度后，设置取样枪的出口背压，将保护气体（惰性气体）通入炉膛内；

3）将反应气通入炉管内；

4）将燃料通过燃料喷射枪喷入炉管的工作段，并使炉管内保持稳定流动；当需要调节工作段的长度时，更换相应长度的燃料喷射枪或取样枪；

5）反应后的产物通过取样枪收集。

本发明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。本发明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是本发明的加压管式电阻炉装置的剖面图；

图2是本发明的加压管式电阻炉燃料喷射枪的结构图；

图3是本发明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，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1-3，一种可调节工作段长度的加压管式电阻炉，

在炉膛2内可拆卸地插设一炉管1；