[发明专利]一种固定床高温煅烧反应的模拟实验装置及测试方法

说明书

一种固定床高温煅烧反应的模拟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、升降系统、若干温度传感器以及数据采集控制系统。实验装置加热温度最高可达1200K，可以对不同煅烧反应温度的碳酸盐进行研究，可以研究煅烧段表面热流在实验段轴向和径向随时间呈交变加热条件下碳酸盐的煅烧反应特性，同时可以研究煅烧段不同二氧化碳浓度条件下碳酸盐的煅烧反应特性。

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，特别涉及一种固定床高温煅烧反应的模拟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。

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。同时二氧化碳气氛及不同浓度下煅烧反应机理也不清楚。为此，亟需一个可用于研究二氧化碳气氛和交变加热方式的固定床高温煅烧反应模拟实验装置。

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固定床高温煅烧反应的模拟实验装置及测试方法，能够研究二氧化碳气氛下加热速率、二氧化碳气氛压力、颗粒粒径、颗粒床孔隙率对高温煅烧反应过程影响及颗粒床轴向、径向交变加热方式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种固定床高温煅烧反应的模拟实验装置，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，包裹实验段1但与实验段1之间存在径向的空间，对实验段1进行交变加热；

升降系统，控制交变加热系统的高度变化，使实验段1表面热流呈现非均匀分布；

数据采集控制系统9，采集所述实验段1内不同的轴向和径向位置的温度数据，获得煅烧反应过程中温度的非均匀分布。

所述交变加热系统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但与实验段1之间存在径向的空间，所述的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。

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。

所述实验段1内部不同的轴向和径向位置上布置有温度传感器。

所述升降系统包括与控制柜相连的机械升降装置8，通过预设升降高度和速率，调节升降系统电机转速，带动连杆机构运动，使交变加热系统上下移动，实验段1温度在径向动态变化。

所述实验段1可实现物料轴向和径向加热方式的动态调控。

所述实验段1内高温煅烧反应的气氛为二氧化碳气氛。

本发明还提供了一种利用所述固定床高温煅烧反应模拟实验装置的测试方法，包括：

1)实验段加热功率控制：

数据采集控制系统9读取实验内容设定的温度信息，调节交变加热系统的功率，使交变加热系统加热后二氧化碳的温度达到设定值；

2)升降控制：

通过升降系统控制交变加热系统的高度变化，使实验段1表面热流呈现非均匀分布；