测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及煤的热解领域，公开了一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置。该装置中设置插入煤样中心的试样测温热电偶和炉温热电偶，以及煤热解产物收集系统，通过测定煤的热失重性能及热导性能的方法，可以为开发和应用煤的热解工艺提供所需要的有关煤的热解性能和热导性能的数据。本实用新型专利技术还涉及测定煤或焦炭在反应气体下的反应性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤的热解领域，具体地，涉及一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置。
技术介绍
煤的热解是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，可以获得低水分、高含碳量、高发热量的半焦及附加值更高的焦油和煤气。用热解的方法生产洁净或改质的燃料，既可减少燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的较高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用煤炭资源的重要意义，是洁净、高效地综合利用煤炭资源提高煤炭产品附加值的有效途径。开发和应用煤炭热解工艺的首要问题是研究煤的热解性能，要了解和掌握原料煤在不同加热速度和终温等多种条件下的热失重行为、产品(半焦、焦油和煤气)分布及品质。另外还需要了解和掌握原料煤的热导性能，可预测不同条件下物料的温度变化，进而为煤热解中热解反应器的设计、仿真模拟、工业放大设计和生产操作提供参考和依据。CN103712881A公开了一种克级物料热重与产气特性研究实验装置，包括控制台和电子天平，对被测样品进行加热的加热炉，用于放置被测样品的坩埚，以及用于支撑电子天平的升降支撑架，加热炉固定在控制台的侧边，升降支撑架是由垂直支架和水平支撑板组成的Γ型结构，升降支撑架的垂直支架底端连接设置在控制台内的驱动电机上，电子天平位于加热炉的上方且设置在升降支撑架的水平支撑板的上面，升降支撑架的水平支撑板的下面通过一固定架连接反应管，坩埚设置在反应管内，并通过贯穿升降支撑架的水平支撑板的金属丝挂钩连接电子天平的弹簧片上。该装置中大样品量是指天
平量程为0-110g，由于采用40ml容积的坩埚，对样品的质量和粒度都有较大限制，实际样品量应在20-30g，且只能研究样品气体产品特性，不能全面地评价煤热解过程生产半焦、焦油和煤气三种产品的分布，也未实现对煤的热导性能的测定。CN103760054A公开了一种用于大试样测试的热重反应器，包括高温反应器、电加热炉、液压升降平台、密封箱和气源。该反应器采用了一种带扩张头的夹层套管式的热重反应器结构，但是并没有公开如何评价煤热解过程生产半焦、焦油和煤气三种产品的分布，也未实现对煤的热导性能的测定。由此可见，为了更好地开发和应用煤的热解工艺，需要了解和掌握煤在不同热解条件下的热失重行为、产品(半焦、焦油和水分)分布，以及原料煤的热导性能。
技术实现思路
本技术的目的是为了了解煤在不同热解条件下的热失重性能、产品分布，煤的热导性能，以及煤或焦炭的反应性，提供了一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置。为了实现上述目的，本技术提供一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置，其中，该装置包括：加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统，以及数据记录和处理系统；所述加热热解系统包括：电加热炉22、反应器、电子天平10、天平支架单元、反应器升降单元；通过所述天平支架单元将电子天平10放置于电加热炉22的上方；通过天平拉杆12将所述反应器悬挂在电子天平10的下方；通过所述反应器升降单元将所述反应器从电加热炉22的炉膛中放入或取出；其中，在所述反应器中设置插入煤中心部位的试样测温热电偶24，在电加热炉22的炉膛的侧壁设置炉温热电偶23；所述气源系统通过进气金属管8与所述反应器相连
通，用于向所述反应器中提供测定所需的气体或水蒸汽；所述煤热解产物收集系统与所述反应器的出气口14相连通，用于冷凝并收集所述反应器排出的热解气中的焦油和水分；所述数据记录和处理系统分别与所述加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统相连接，实现所述装置的控制，并采集电子天平10、试样测温热电偶24、炉温热电偶23的数据；其中，当煤样在所述反应器中在所述气源系统提供惰性气体的条件下经受电加热炉22的加热进行热解时，电子天平10称量所述热解过程中煤样的质量，与热解时间、热解得到的半焦质量、所述煤热解产物收集系统收集的焦油质量和水分质量相关联，反映煤热失重性能；以及，炉温热电偶23和试样测温热电偶24测量所述热解过程中煤样的温度和电加热炉22的炉膛的侧壁的温度，确定热解过程中煤样的传导热量，反映煤热导性能；或者，当煤或焦炭在反应器中在所述气源系统提供反应气体的条件下经受电加热炉22的加热进行热反应时，电子天平10称量所述热反应过程中煤或焦炭的质量减少量，反映煤或焦炭反应性。优选地，所述反应器包括：反应器筒体17、反应器上盖16和反应器挂环9；在反应器筒体17的底面设置与进气金属管8相连通的进气口21，在反应器筒体17内的底部设置瓷球20和筛板19；反应器上盖16通过法兰结构密封与反应器筒体17连接，在反应器上盖16的中心设置插入煤样中心的热电偶套管，用于放置试样测温热电偶24，出气口14设置在反应器上盖16上，反应器挂环9设置在反应器上盖16上用于与天平拉杆12连接。优选地，瓷球20的直径为15～20mm；筛板19上设置筛孔19-1，筛孔19-1的直径为2～3mm。优选地，反应器筒体17的内直径为70～90mm，反应器筒体17的长度与内直径的比为(5～7)：1。优选地，所述天平支架单元包括：垂直支架15、天平旋转臂13和水平
支撑板11；垂直支架15的底端固定于所述装置的基座上，天平旋转臂13的两端各自连接垂直支架15的顶端和水平支撑板11；电子天平10放置在水平支撑板11上，天平旋转臂13用于实现将水平支撑板11水平旋转，保证电子天平10在电加热炉22的上方。优选地，所述反应器升降单元包括：电机6、升降丝杆5和反应器托架7，反应器托架7放置于反应器上盖16的下方并连接升降丝杆5；电机6驱动升降丝杆5带动反应器托架7升降，使所述反应器从电加热炉22的炉膛中放入或取出。优选地，所述气源系统包括：气体钢瓶2、混合器3和蒸汽系统4；气体钢瓶2经混合器3与进气金属管8相连通，用于向所述反应器提供测定煤热失重性能和热导性能所需的惰性气体或测定煤或焦炭反应性所需的反应性气体；蒸汽系统4与进气金属管8相连通，用于向所述反应器提供测定煤或焦炭反应性所需的水蒸汽。优选地，所述煤热解产物收集系统包括冷却组件、冷却收集罐32-7、气柜和取样口27；其中，冷却收集罐32-7的进气管32-8与所述反应器的出气口14相连通，冷却收集罐32-7用于冷凝所述反应器排出的热解气，并收集热解气中的焦油；气柜和取样口27与冷却收集罐32-7的出气管32-9相连通，用于收集冷却收集罐32-7排出的气体中的水分。优选地，所述煤热解产物收集系统还包括冷却桶32，冷却收集罐32-7放置于冷却桶32中，冷却组件向冷却桶32中提供制冷的冷却液32-6，用于将冷却收集罐32-7进行冷却；所述冷却组件包括制冷机29、冷媒30、换热器31和与冷却桶32连通的管道。通过上述技术方案，本技术提供的测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置，特别设置插入煤样中心的试样测温热电偶、在电加热炉的炉膛的侧壁的炉温热电偶，以及煤热解产物收集系统，可以获
取煤进行热解过程中煤样和炉壁的温度，以及热解产物的收率数据，进而通过测定煤热失重性能和热导性能的方法可以了解煤在不同热解条件下的热失重行为、产品分布，以及煤的热导性能，为煤炭热解利用选择合适的工艺路线和理想的操作参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置，其特征在于，该装置包括：加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统，以及数据记录和处理系统；所述加热热解系统包括：电加热炉(22)、反应器、电子天平(10)、天平支架单元、反应器升降单元；通过所述天平支架单元将电子天平(10)放置于电加热炉(22)的上方；通过天平拉杆(12)将所述反应器悬挂在电子天平(10)的下方；通过所述反应器升降单元将所述反应器从电加热炉(22)的炉膛中放入或取出；其中，在所述反应器中设置插入煤中心部位的试样测温热电偶(24)，在电加热炉(22)的炉膛的侧壁设置炉温热电偶(23)；所述气源系统通过进气金属管(8)与所述反应器相连通，用于向所述反应器中提供测定所需的气体或水蒸汽；所述煤热解产物收集系统与所述反应器的出气口(14)相连通，用于冷凝并收集所述反应器排出的热解气中的焦油和水分；所述数据记录和处理系统分别与所述加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统相连接，实现所述装置的控制，并采集电子天平(10)、试样测温热电偶(24)、炉温热电偶(23)的数据；其中，当煤样在所述反应器中在所述气源系统提供惰性气体的条件下经受电加热炉(22)的加热进行热解时，电子天平(10)称量所述热解过程中煤样的质量，与热解时间、热解得到的半焦质量、所述煤热解产物收集系统收集的焦油质量和水分质量相关联，反映煤热失重性能；以及，炉温热电偶(23)和试样测温热电偶(24)测量所述热解过程中煤样的温度和电加热炉(22)的炉膛的侧壁的温度，确定热解过程中煤样的传导热量，反映煤热导性能；或者，当煤或焦炭在反应器中在所述气源系统提供反应气体的条件下经受电加热炉(22)的加热进行热反应时，电子天平(10)称量所述热反应过程中煤或焦炭的质量减少量，反映煤或焦炭反应性。...

【技术特征摘要】
1.一种测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置，其特征在于，该装置包括：加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统，以及数据记录和处理系统；所述加热热解系统包括：电加热炉(22)、反应器、电子天平(10)、天平支架单元、反应器升降单元；通过所述天平支架单元将电子天平(10)放置于电加热炉(22)的上方；通过天平拉杆(12)将所述反应器悬挂在电子天平(10)的下方；通过所述反应器升降单元将所述反应器从电加热炉(22)的炉膛中放入或取出；其中，在所述反应器中设置插入煤中心部位的试样测温热电偶(24)，在电加热炉(22)的炉膛的侧壁设置炉温热电偶(23)；所述气源系统通过进气金属管(8)与所述反应器相连通，用于向所述反应器中提供测定所需的气体或水蒸汽；所述煤热解产物收集系统与所述反应器的出气口(14)相连通，用于冷凝并收集所述反应器排出的热解气中的焦油和水分；所述数据记录和处理系统分别与所述加热热解系统、气源系统、煤热解产物收集系统相连接，实现所述装置的控制，并采集电子天平(10)、试样测温热电偶(24)、炉温热电偶(23)的数据；其中，当煤样在所述反应器中在所述气源系统提供惰性气体的条件下经受电加热炉(22)的加热进行热解时，电子天平(10)称量所述热解过程中煤样的质量，与热解时间、热解得到的半焦质量、所述煤热解产物收集系统收集的焦油质量和水分质量相关联，反映煤热失重性能；以及，炉温热电偶(23)和试样测温热电偶(24)测量所述热解过程中煤样的温度和电加热炉(22)的炉膛的侧壁的温度，确定热解过程中煤样的传导热量，反映煤热导性能；或者，当煤或焦炭在反应器中在所述气源系统提供反应气体的条件下经受电加热炉(22)的加热进行热反应时，电子天平(10)称量所述热反应过程中
\t煤或焦炭的质量减少量，反映煤或焦炭反应性。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器包括：反应器筒体(17)、反应器上盖(16)和反应器挂环(9)；在反应器筒体(17)的底面设置与进气金属管(8)相连通的进气口(21)，在反应器筒体(17)内的底部设置瓷球(20)和筛板(19)；反应器上盖(16)通过法兰结构密封与反应器筒体(17)连接，在反应器上盖(16)的中心设置插入煤样中心的热电偶套管，用于放置试样测温热电偶(24)，出气口(14)设置在反应器上盖(16)上，反应器挂环(9)设置在反应器上盖(16)上用于与天平拉杆(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱国，刘爱国，项恩广，高鹏，芦海云，孙任晖，郭屹，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11