一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，属于化工反应技术领域。本发明专利技术根据实验所需的水蒸气温度和流量计算出蒸馏水的流量，调节水蒸气发生装置的调速型蠕动泵的流量，在调速型蠕动泵的驱动下蒸馏水由烧杯经供液管流动至蒸发单元的水蒸气发生器，该水蒸气发生器设置为漏斗状，蒸馏水在水蒸气发生器中向上运动，蒸馏水的蒸发面积逐渐增大，在蒸馏水运动至水蒸气发生器顶部时，蒸馏水气化生产水蒸气，水蒸气由水蒸气发生器进入石英管内。本发明专利技术通过对实验水蒸气的温度、流量和气流稳定性的精确控制，可直接用于不同温度下、水蒸气与其他气体在不同流量下的焦炭溶损反应或其他实验室研究。

Steam generation method for coke reactivity measuring device

The invention relates to a steam generating method for a coke reactivity measuring device, which belongs to the chemical reaction technology field. The present invention calculates the flow of distilled water according to the water vapor temperature and flow required by the experiment, regulates the flow rate of the speed regulating peristaltic pump of the steam generating device, and the distilled water is flowing from the beaker to the liquid pipe to the evaporation unit under the drive of the speed regulating peristaltic pump. The steam generator is set to a funnel shape and steam steam generator. The distilled water moves upwards in the steam generator, and the evaporation area of the distilled water increases gradually. When the distilled water moves to the top of the steam generator, the distilled water is vaporized to produce water vapor, and the steam is entered into the quartz tube by the steam generator. Through accurate control of the temperature, flow and stability of the experimental steam, the invention can be directly used for the coke dissolution reaction at different temperatures, water vapor and other gases at different flow rates or other laboratory studies.

【技术实现步骤摘要】
一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法
本专利技术属于化工反应
，具体来说是一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法。
技术介绍
焦炭是高炉炼铁生产中必不可少的原料，在高炉中的作用主要包括四个方面：①提供热源；②还原剂；③高炉炉料的支撑骨架；④铁水渗碳。其中，焦炭的支撑骨架作用最为重要，因为它是保证高炉料柱具有良好透气性、透液性的前提条件。然而焦炭在高炉中会产生劣化现象，特别是在高炉下部容易发生粉化，会严重恶化高炉的透气性和透液性，从而导致高炉顺行困难和铁水减产。高炉解剖证明焦炭在高炉内的劣化主要发生在高炉的炉腰、炉腹处，即温度为900～1300℃左右的软融带部位，如果这一区域焦炭的溶损反应剧烈，会导致焦炭结构受到破坏，焦炭块度、强度急剧下降，耐磨性显著降低。为了降低炼铁能耗和CO2排放量，实现清洁可持续发展，国内外学者都在积极进行技术革新和炼铁新技术开发，富氧喷吹煤粉、焦炉煤气、天然气和氧气高炉等炼铁新工艺应运而生。炼铁工作者LeeS(LeeS,JungJ,KimK.Improvementofreductionofironoreusinghydrogen-enrichedsyntheticgas[J].CAMPISIJ,2009,22(1):266-273.)和郭同来(郭同来.高炉喷吹焦炉煤气低碳炼铁新工艺的数学模拟[D].东北大学，2015.)通过对不同新工艺条件下高炉内各区域物料平衡和热平衡计算以及实验研究发现，随着喷煤量或喷吹天然气比例的增加，高炉内煤气中CO、H2含量大幅增加，H2还原矿石所产生的H2O含量也随之增加，从而导致高炉煤气成分发生较大变化。本申请人在使用国标GB/T4000-2008进行焦炭反应性和反应后强度测定时发现，该方法只通入纯CO2气体，并未考虑水蒸气等多种反应气体对焦炭溶损反应的影响，测定的焦炭反应性和反应后强度数据很难准确反映新工艺条件下高炉内的焦炭劣化情况。在高炉内的所有气体中，只有H2O在室温下是液体。因此，采用国标GB/T4000-2008进行水蒸气和其他反应气氛混合下的焦炭反应性实验时，如何产生并稳定控制水蒸气的温度和流量是亟待解决的技术难题。经检索，专利技术创造的名称为：一种控制流量的水蒸气发生方法和装置(申请号：201410695912.5，申请日：2014.11.26)，将金属氧化物颗粒置于反应器中，并且所述金属氧化物颗粒中的金属阳离子的氧化性强于氢离子；向所述反应器内通入氢气；通过气体质量流量计调整向所述反应器内通入氢气的流量，并加热所述反应器，使所述氢气与所述金属氧化物颗粒发生氧化还原反应生成流量受控制的水蒸气。该方法由于是利用氢气和氧化物颗粒的高温化学反应生成水蒸气，因此需耗费不少的原料和电力。此外，如何将产生的高温水蒸气输出并与焦炭反应又是一个技术难题。此外，专利技术创造的名称为：一种水蒸气发生装置(申请号：201420407650.3，申请日：2014.07.18)，该申请案包括蒸汽发生器本体、控制箱，蒸汽发生器本体上设有加热管、进水管和蒸汽排汽口，进水管通过供水泵连接水箱，所述控制箱与加热管、供水泵的电源输入端连接，蒸汽发生器本体顶端设置第一磁性浮球开关，水箱底部设置第二磁性浮球开关，控制箱与第一磁性浮球开关、第二磁性浮球开关的电源输入端连接。但该装置属于较大型、复杂设备且无法进行小流量水蒸气的稳定控制。综上所述，以上两种水蒸气发生装置并不适合用于进行炼铁新工艺下水蒸气和其它反应气氛混合的焦炭反应性实验研究，所以需要一种满足高炉炼铁新工艺的水蒸气和多种气体混合条件下的焦炭反应性能研究的实验装置。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有技术中由于难以产生和稳定控制水蒸气的温度和流量而造成焦炭反应性测定不准确的问题，提供一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，通过对实验水蒸气的温度、流量和气流稳定性的精确控制，可直接用于不同温度下、水蒸气与其他气体在不同流量下的焦炭溶损反应或其他实验室研究。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，根据实验所需的水蒸气温度和流量计算出蒸馏水的流量，调节水蒸气发生装置的调速型蠕动泵的流量，在调速型蠕动泵的驱动下蒸馏水由烧杯经供液管流动至蒸发单元的水蒸气发生器，该水蒸气发生器设置为漏斗状，蒸馏水在水蒸气发生器中向上运动，蒸馏水的蒸发面积逐渐增大，在蒸馏水运动至水蒸气发生器顶部时，蒸馏水气化生产水蒸气，水蒸气由水蒸气发生器(210)进入石英管内。优选地，蒸馏水的计算公式为：v＝α×273/(273+T1)/22.4×18；α为水蒸气的流量，L/min；T1为水蒸气的温度，℃。优选地，采用称重装置测量烧杯在调速型蠕动泵不同转速下的质量变化率，得到调速型蠕动泵不同转速条件下的流量与转速的函数关系；并依据该函数关系和蒸馏水的流量计算得到对应调速型蠕动泵的转速。优选地，通过调节水蒸气发生器距离石英管底部的距离，调节水蒸气发生器的受热温度，进而调节水蒸气发生器的蒸发速率，使得水蒸气发生器的蒸发速率与调速型蠕动泵供液速率相匹配。优选地，所述水蒸气发生装置包括，输液单元，该输液单元包括烧杯和调速型蠕动泵，所述烧杯和调速型蠕动泵通过供液管相连，所述输液单元用于向装置输送反应溶液；蒸发单元，该蒸发单元包括漏斗状的水蒸气发生器，所述水蒸气发生器下端与供液管连接，所述水蒸气发生器的上端设有上稳流片与下稳流片，所述上稳流片与下稳流片上均匀分布有圆孔；加热炉，该加热炉内设有石英管，加热炉的顶部设置有称量天平，称量天平下部悬挂有试样笼，所述水蒸气发生器竖直设置于石英管内部。优选地，所述上稳流片上的圆孔与下稳流片上的圆孔交错设置，所述圆孔的内侧设有突刺，该突刺由圆孔的内壁向其中心延伸。优选地，所述水蒸气发生器的上方设有高铝球，该高铝球用于对气体进行混匀、稳流和加热。优选地，所述供液管远离调速型蠕动泵的一端与竖直接管相连，竖直接管的顶部与蒸发单元相连，所述竖直接管通过密封塞固定于石英管下端,所述的竖直接管包括内管和外管，所述的外管固定安装于密封塞上，内管螺旋安装于外管上，转动内管用于调节蒸发单元的高度。优选地，水蒸气发生器上设置有液位检测机构，所述的液位检测机构包括第一电极、第二电极和电信号检测器，第一电极和第二电极设置于水蒸气发生器的侧壁上，第一电极与第二电极通过电信号检测器相连，电信号检测器用于检测第一电极与第二电极之间的电信号变化。优选地，所述电信号检测器设置于加热炉的外侧，所述第一电极与第二电极通过耐高温导线与电信号检测器连接3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，通过对实验水蒸气的温度、流量和气流稳定性的精确控制，可直接用于不同温度下、水蒸气与其他气体在不同流量下的焦炭溶损反应或其他实验室研究，测定的焦炭反应性和反应后强度更能准确反映新工艺条件下高炉内的焦炭劣化情况，从而能为炼铁新工艺条件下的原、燃料配比和生产工艺优化提供帮助，以此达到降低炼铁能耗和CO2排放量的目的；(2)本专利技术的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，通过调速型蠕动泵可以稳定控制蒸馏水的供给量和供给速度，水蒸气发生器中的圆孔错本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于，根据实验所需的水蒸气温度和流量计算出蒸馏水的流量，调节水蒸气发生装置的调速型蠕动泵(120)的流量，在调速型蠕动泵(120)的驱动下蒸馏水由烧杯(110)经供液管(130)流动至蒸发单元(200)的水蒸气发生器(210)，该水蒸气发生器(210)设置为漏斗状，蒸馏水在水蒸气发生器(210)中向上运动，蒸馏水的蒸发面积逐渐增大，在蒸馏水运动至水蒸气发生器(210)顶部时，蒸馏水气化生产水蒸气，水蒸气由水蒸气发生器(210)进入石英管(310)内。

【技术特征摘要】
1.一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于，根据实验所需的水蒸气温度和流量计算出蒸馏水的流量，调节水蒸气发生装置的调速型蠕动泵(120)的流量，在调速型蠕动泵(120)的驱动下蒸馏水由烧杯(110)经供液管(130)流动至蒸发单元(200)的水蒸气发生器(210)，该水蒸气发生器(210)设置为漏斗状，蒸馏水在水蒸气发生器(210)中向上运动，蒸馏水的蒸发面积逐渐增大，在蒸馏水运动至水蒸气发生器(210)顶部时，蒸馏水气化生产水蒸气，水蒸气由水蒸气发生器(210)进入石英管(310)内。2.根据权利要求1所述的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于：蒸馏水的计算公式为：v＝α×273/(273+T1)/22.4×18；α为水蒸气的流量，L/min；T1为水蒸气的温度，℃。3.根据权利要求1所述的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于：采用称重装置(111)测量烧杯(110)在调速型蠕动泵(120)不同转速下的质量变化率，得到调速型蠕动泵(120)不同转速条件下的流量与转速的函数关系；并依据该函数关系和蒸馏水的流量计算得到对应调速型蠕动泵(120)的转速。4.根据权利要求1所述的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于：通过调节水蒸气发生器(210)距离石英管(310)底部的距离，调节水蒸气发生器(210)的受热温度，进而调节水蒸气发生器(210)的蒸发速率，使得水蒸气发生器(210)的蒸发速率与调速型蠕动泵(120)供液速率相匹配。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种焦炭反应性测定装置的水蒸气发生方法，其特征在于：所述水蒸气发生装置包括，输液单元(100)，该输液单元(100)包括烧杯(110)和调速型蠕动泵(120)，所述烧杯(110)和调速型蠕动泵(120)通过供液管(130)相连，所述输液单元(100)用于向装置输送反应溶液；蒸发单元(200)，该蒸发单元(200)包括漏斗状的水蒸气发生器(210)，所述水蒸气发生器(210)下端与供液管(130)连接，所述水蒸气发生器(210)的上端设有上稳流片(220)与下稳流片(230)，所述上稳流片(220)与下稳流片...

【专利技术属性】
技术研发人员：万勇，赵晴晴，吴义超，范鼎东，李杰，张立强，王伟胜，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34