[发明专利]一种基于Labview的升温速率可控的丝网反应器

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉、生物质及废弃物热利用技术领域，特别是一种基于Labview的升温速率可控的丝网反应器。

背景技术

升温速率可控的电加热反应器主要包括有固定床、热重等。

固定床采用电加热，将反应器置于电炉内并被电炉加热。加热方式有两种：

一种是程序控制升温加热方式，其缺点是在加热速率可控的条件下，升温速率不高，一般都低于100℃/min；

另一种为快速升温，即将电炉加热到一定温度后，将反应器快速置于电炉内进行升温，其缺点是升温速率不可控，试验样品的升温历程与操作人员的操作关系很大，且重复性较差。例如：公开日为20110105，公开号为CN101936979A的中国专利文献，公开了一种高炉用焦炭反应后强度测定方法，该方法包括以下步骤：1)反应器内装入焦炭试样；2)反应器置于电加热炉内；3)将测温热电偶插入反应器的焦炭内；4)将电子天平放在升降台上并用链条将电子天平与反应器连接；5)用温度控制仪调节电炉加热，当料层中心温度达到400℃时通氮气；6)当料层中心温度达到780℃时通二氧化碳气体；7)当试样料层中心温度达到一定值时，切断氮气改通配好的混合气体，当焦炭试样的失重率达到要求值时，保持此时加热炉的温度不变继续通二氧化碳或混合气体达到规定的溶损量后改通氮气降温；8)到100℃以下，停止通氮气，自冷。这种方法虽然可以测定焦炭在高炉内的情况，但是人为的操作经验很关键，测定得到的焦炭热性质的准确率有一定的误差。

在煤粉、生物质及废弃物热利用技术研究领域，为了模拟实际炉膛中固定颗粒的升温速率，热重是一个很重要的研究手段，热重其本质也是电加热的，采用程序升温加热方式，但是由于热重也存在如下缺点：（1）加热速率过低；（2）样品堆积；（3）反应气体未直接穿过固体样品层。这些不仅使固体颗粒的升温速率与实际过程不相符，并且也会将导致二次反应。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种基于Labview的升温速率可控的丝网反应器，采用正负加热电极直接金属丝网，将固体样品预先置于两层金属丝网中间的方法，由于金属丝网电阻很小且为筛网状，不仅解决了加热速率低、样品堆积以及反应气体未直接穿过固体样品层等问题，通过适当通过金属丝网的气体流量，还可以有效降低以及避免二次反应。

本发明的技术方案如下：

一种基于Labview的升温速率可控的丝网反应器，其特征在于：包括电加热平台、温度测量采集单元、Labview Real-Time（Labview 实时控制系统）控制器、上位机和模拟电压输出模块，温度测量采集单元接触电加热平台上的固体燃料，电加热平台连接模拟电压输出模块，温度测量采集单元连接至Labview Real-Time控制器，Labview Real-Time控制器分别于上位机、模拟电压输出模块连接；其中电加热平台包括加热电极、线性可控电源和用于放置固体燃料的两层金属丝网，加热电极的一端分别连接至线性可控电源的正负极输出端，加热电极的电极端分别设置于两层金属丝网的两端；所述热电偶接触放置于两层金属丝网之间的固体燃料；所述模拟电压输出模块采用NI9263。

温度测量采集单元的主要采用热电偶，通过热电偶测量固体燃料的温度。

温度测量采集单元还包括热电偶采集模块、A/D转换器、温度校正模块，所述热电偶依次通过温度校正模块、A/D转换器连接至热电偶采集模块，热电偶采集模块通过可重配置机箱NI cRIO-9113与Labview Real-Time控制器连接；所述热电偶采集模块采用NI9214，温度校正模块集成于NI9214。

所述加热电极两端电压低于12V。

所述热电偶的电偶丝直径为50.4μm ~76.2μm。

所述金属丝网的平均孔径为50~70μm。

本发明的具体工作方法为：先将固体燃料放置于两层金属丝网中间，通过金属丝网将固体燃料夹紧；通电后，电加热平台的加热电极对金属丝网进行加热，固体燃料被金属丝网加热；温度测量采集单元的热电偶用于测量固体燃料的温度，通过温度校正器进行温度校正，然后将温度信号转换为数字信号，由温度测量采集单元的热电偶采集模块将数字信号传输给Labview Real-Time控制器，Labview Real-Time控制器将数字信号传输到上位机并显示，并且通过模拟电压输出模块控制电源的输出功率，从而通过调节加热功率来改变固体颗粒的加热速率，同时可以将气流速率控制为0.2~0.3 m/s；对比不同工况下，固体颗粒加热前后的质量变化以及气体产物分布规律，得出固定颗粒的反应特性。