一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，包括配气供气系统、热解反应系统、气液分离系统和气体收集/检测系统；配气供气系统用于向热解反应系统通入热解氛围载气；热解反应系统用于进行煤热解；气液分离系统对热解反应系统煤热解后的产物进行气液分离；气体收集/检测系统用于对气液分离系统气液分离后的气相产物进行收集/检测。本发明专利技术设计了一种利用红外快速加热炉研究碎煤在不同粒径、升温速率、氛围等不同工况下的热解实验平台和方法。相比于传统的热解实验，本实验平台采用红外加热的方式，具有加热快、穿透性强、温度梯度小等优点。同时，本发明专利技术可以很好的减少二次反应，有利于提高焦油产量和品质。有利于提高焦油产量和品质。有利于提高焦油产量和品质。

【技术实现步骤摘要】
一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台


[0001]本专利技术属于煤高效清洁领用领域，具体是涉及一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台。

技术介绍

[0002][0003]煤的热解受多种因素耦合作用影响，如煤粒径、热解氛围、升温速率、热解温度等。其中，传热是影响低阶煤热解反应的重要因素，热量从煤的外部传递到内部达到其阈值后控制煤的热解过程，而煤粒大小和升温速率对于影响传热过程也至关重要。传统的热解实验台主要以TGA和固定床为主，基本上都是以电炉为加热方式，滞后大且针对于碎煤研究时会导致温度梯度过大等劣势。而本专利技术采用的红外加热具有一定的穿透性能很好的减少温度梯度，同时通过PID控制能够实现小于50℃/s任意升温速率线性升温。
[0004]以前的实验平台虽然能满足基本的实验研究，但是对于升温速率无法达到较高区间，且只能处理微量样品(mg级别)，一般获得的产物分布准确性较低，而且应用于全面的多参数对碎煤热解产物定量的分析，尤其是在临氢氛围下的热解产物信息。所以，利用红外快速加热的碎煤热解实验平台能有全面的解决这类问题，开展相关的多因素影响下碎煤热解特性研究。在工业上，有利于促进会国富炉的发展和应用，能为其提供一定的建设性意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计了一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，具体是一种可以研究煤粒径、升温速率、热解终温、热解氛围等多因素对碎煤乃至于煤粉的热解特性的影响，且能够定性和定量分析热解产物。解决了传统热解实验平台升温速率无法达到较高区间，且只能处理微量样品、产物获取的准确性较低等难题。
[0006]本专利技术采用以下的技术方案来实现：
[0007]一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，包括配气供气系统、热解反应系统、气液分离系统和气体收集/检测系统；
[0008]配气供气系统用于向热解反应系统通入热解氛围载气；
[0009]热解反应系统用于进行煤热解；气液分离系统对热解反应系统煤热解后的产物进行气液分离；
[0010]气体收集/检测系统用于对气液分离系统气液分离后的气相产物进行收集/ 检测。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，配气供气系统包括高压气瓶，高压气瓶的进出口处设置有减压阀和高精度质量流量计，多个高压气瓶能够配出多种热解氛围载气。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，热解反应系统包括石英玻璃反应器、测量煤样中心温度的热电偶、红外加热炉炉体、特制孔板、红外加热灯管和测量炉膛温度的热电偶；石英玻璃反应器的进气口与配气供气系统相连，且石英玻璃反应器设置在红外加热炉炉体内，红
外加热灯管设置在红外加热炉炉体内用于对石英玻璃反应器加热，特制孔板设置在石英玻璃反应器内，测量煤样中心温度的热电偶用于测量石英玻璃反应器内的温度，测量炉膛温度的热电偶用于测量红外加热灯管与石英玻璃反应器之间的温度。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，红外加热灯管采用的是红外加热的方式，能够实现不同升温速率线性升温。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，红外加热灯管的升温速率最快50℃/s。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，石英玻璃反应器为定制的石英玻璃管。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，气液分离系统的冷源为液氮。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，气液分离系统的冷源为冰水混合物。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，工作时，包括以下步骤：
[0019]1)将煤样品破碎至粒度均匀后，将其放置于石英玻璃反应器中的特制孔板上；
[0020]2)通过配气供气系统持续向热解反应系统通入载气；
[0021]3)红外加热灯管对石英玻璃反应器中的煤样品按照设定的升温速率进行快速加热升温，热解产生的气体和焦油竖直流入气液分离系统进行气液分离处理；
[0022]4)分离出的气体通过气袋收集后在GC中进行检测或者直接将气体通入 FTIR中进行在线监测。
[0023]本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0024]1、利用红外射线高能量特性的加热方式，能够对煤样品快速加热且温度梯度小、受热均匀。
[0025]2、能够研究最大30mm的宏量碎煤样品。
[0026]3、能够全面的研究煤粒径、升温速率、氛围等多因素对煤热解特性的影响。
[0027]4、能够定性定量分析热解产物，更准确地获取热解产物的信息。
附图说明
[0028]图1为一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台的工艺设备连接图；
[0029]图2为设计的热解反应系统中石英玻璃反应器示意图；
[0030]图3位气液分离系统中的U形管示意图；
[0031]图4为反应器和U形管连接件的俯视图。
[0032]图5为反应器和U形管连接件的A
‑
A向剖视图。
[0033]附图标记说明：
[0034]1、配气供气系统；1
‑
1、高压气瓶；1
‑
2减压阀；1
‑
3、高精度质量流量计； 2、热解反应系统；2
‑
1、石英玻璃反应器；2
‑
2、测量煤样中心温度的热电偶；2
‑ꢀ
3、红外加热炉炉体；2
‑
4、特制孔板；2
‑
5、红外加热灯管；2
‑
6、测量炉膛温度的热电偶；3、气液分离系统；3
‑
1、液氮杯；3
‑
2、U形管；4、气体收集/检测仪器；5
‑
1、支撑件；5
‑
2、反应器入口；5
‑
3、氛围载气入口；5
‑
4、反应器出口；6
‑ꢀ
1、U形管入口；6
‑
2、气体出口；7、反应器和U形管连接件；7
‑
1、U形管端； 7
‑
2、反应器端。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
[0036]以利用红外快速加热的碎煤热解实验平台为实施例，阐明本专利技术的结构组成及使用方法。
[0037]由附图1
‑
3可知，本专利技术设计了一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，包括配气供气系统、热解反应系统、气液分离系统以及气体收集/检测系统。配气供气系统主要包括高压气瓶1
‑
1、减压阀1
‑
2和高精度质量流量计1
‑
3。热解反应系统主要包括石英玻璃反应器2
‑
1、测量煤样中心温度的热电偶2
‑
2、红外加热炉炉体2
‑
3、特制孔板2
‑
4、红外加热灯管2
‑
5和测量炉膛温度的热电偶 2
‑
6；其中石英玻璃反应器如图2所示，特制孔板2
‑
4为烧结在反应器中的带有特定规格小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，其特征在于，包括配气供气系统(1)、热解反应系统(2)、气液分离系统(3)和气体收集/检测系统；配气供气系统(1)用于向热解反应系统(2)通入热解氛围载气；热解反应系统(2)用于进行煤热解；气液分离系统(3)对热解反应系统(2)煤热解后的产物进行气液分离；气体收集/检测系统用于对气液分离系统(3)气液分离后的气相产物进行收集/检测。2.根据权利要求1所述一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，其特征在于，配气供气系统(1)包括高压气瓶(1
‑
1)，高压气瓶(1
‑
1)的进出口处设置有减压阀(1
‑
2)和高精度质量流量计(1
‑
3)，多个高压气瓶(1
‑
1)能够配出多种热解氛围载气。3.根据权利要求1所述一种利用红外快速加热的碎煤热解实验平台，其特征在于，热解反应系统(2)包括石英玻璃反应器(2
‑
1)、测量煤样中心温度的热电偶(2
‑
2)、红外加热炉炉体(2
‑
3)、特制孔板(2
‑
4)、红外加热灯管(2
‑
5)和测量炉膛温度的热电偶(2
‑
6)；石英玻璃反应器(2
‑
1)的进气口与配气供气系统(1)相连，且石英玻璃反应器(2
‑
1)设置在红外加热炉炉体(2
‑
3)内，红外加热灯管(2
‑
5)设置在红外加热炉炉体(2
‑
3)内用于对石英玻璃反应器(2
‑
1)加热，特制孔板(2
‑
4)设置在石英玻璃反应器(2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡二江，刘新，殷阁媛，黄佐华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：