[发明专利]一种交变加热方式下碳酸盐高温煅烧反应特性的实验装置及测试方法

说明书

一种交变加热方式下碳酸盐高温煅烧反应特性的实验装置及测试方法，包括颗粒床煅烧反应实验段、交变加热系统、二氧化碳预热系统、二氧化碳冷却系统、除尘与动力系统、若干温度和压力传感器以及数据采集及控制系统。实验装置可以研究煅烧段不同交变加热方式对碳酸盐高温煅烧反应特性的影响，同时所使用的循环工质为高温煅烧反应生成的二氧化碳，有助于实现二氧化碳的资源化回收利用。

技术领域

本发明属于冶金、化工等行业原料高温煅烧反应强化技术领域，特别涉及一种交变加热方式下碳酸盐高温煅烧反应特性的实验装置及测试方法。

背景技术

针对冶金、化工领域中散料煅烧过程具有散料床层温度不均匀和产物质量参差不齐的特点，需要采用有效的加热方式，才能解决散料床层中存在的加热强化与温度均化相矛盾的问题，有效提高产品质量，对促进冶金、化工行业发展具有十分重要的意义。竖窑具有热效率高、产量大等优点，成为一种具有广阔应用前景的散料煅烧设备。但其内部温度均匀性问题突出，需要通过相关的实验研究进行改进。

目前对于散料煅烧过程温度均化和反应强化的实验研究较少，有文献指出热流随时间以正弦式、方波式变化的加热方式有助于物料的温度均化，但仅对单颗粒进行了模拟，且模型存在很大的简化，同时交变加热方式对散料床层的作用特性尚不清晰。为此，亟需一个可用于散料床层以不同时序变化方式加热的性能测试的综合实验装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种交变加热方式下碳酸盐高温煅烧反应特性的实验装置及测试方法，能够研究煅烧段交变加热方式对高温煅烧反应过程的影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种交变加热方式下碳酸盐高温煅烧反应特性的实验装置，包括：

实验段1，呈柱形，水平设置，在其中进行颗粒床煅烧反应；

交变加热系统2，包裹实验段1，对实验段1进行交变加热；

二氧化碳预热系统10，接实验段1的一端，对从该端进入实验段1的二氧化碳进行加热；

二氧化碳冷却系统14，接实验段1的另一端，对从该端出实验段1的二氧化碳进行冷却；

除尘与动力系统，接在二氧化碳冷却系统14和二氧化碳预热系统10之间，对冷却后的二氧化碳除尘后，送入二氧化碳预热系统10加热，形成循环；

数据采集控制系统9，采集反应过程中的环境参数数据。

所述实验段1内部不同的轴向位置和径向位置上布置有与数据采集控制系统9相连的温度传感器，所述实验段1进出口处布置有与数据采集控制系统9相连的压力传感器。

所述交变加热系统2包括与控制柜相连的多个环形加热炉，各环形加热炉依次包裹实验段1，所述交变加热是调节各加热炉的功率在轴向动态变化实现的。

所述轴向动态变化为：按安装顺序，各环形加热炉的功率呈方波或正弦波变化，或者加热系统在径向做偏心往复运动。

所述轴向动态变化为：通过预设每个加热炉的加热速率，调节加热炉流通电流，使实验段1表面的热流随时间发生动态变化。

所述二氧化碳预热系统10包括与实验段1一端连接的管道以及包裹在该管道之外的与控制柜相连的多个环形加热炉。

所述二氧化碳冷却系统14采用翅片管换热器，在换热器气侧和水侧的进口及出口管路上分别安装有与数据采集控制系统9相连的温度传感器。

所述除尘与动力系统包括布袋除尘器13、离心风机11和变频器12，在离心风机11的出口处安装有与数据采集控制系统9相连的流量传感器。

本发明以实验段1高温煅烧反应生成的二氧化碳为循环工质。