[实用新型]一种可控的高温高压下落床气化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种可控的高温高压下落床气化装置。

背景技术

下落床是研究煤等含碳固体燃料反应过程的重要动力学实验装置，开发高温高压下落床进行高温、高压、高升温速率气化动力学研究，已成为必不可少的研究环节。

下落床(Drop Tube Furnace, DTF)中的固体反应物依靠气流夹带进入反应器。下落床装置具有升温快速、气化温度接近工业条件、样品分散程度好等优点。国内浙江大学、清华大学目前国内的滴管炉装置均为常压设计，最高操作温度在1400℃左右。但高温高压下落床已成为发展的方向，国外于上世纪90年代以后所研制的滴管炉基本都是高温高压下落床，典型的是日本京都大学。目前，给料器作为DTF 的重要组成部分，准确、实时、适量地向滴管炉内输送煤粉的问题仍未能得到很好的解决。

专利CN102564129A（一种可控制调节滴管炉装置及使用方法）公开了一种可控制调节燃料和助燃剂变化量的滴流床装置及使用方法，其在下落床内插入两个或多个可以在炉内上下移动的进料通道，分别为燃料进料通道和助燃剂进料通道，通道的出口设计为喷头结构，通过进料通道在炉内的上下自由移动和调节通道内的物质的量，控制调节炉内产物的生成量及浓度变化。专利CN101954263A（制备间苯二甲胺的滴流床设备）公开了一种制备间苯二甲胺的滴流床设备，其滴流床设计了原料进料口，进料口与将气、液原料混合后送入进料口的气液混合器连接，使气体和液体在进入分布器前就可以充分混合，改善了滴流床内部的气液分布状况，提高间苯二甲胺的摩尔收率。这两个专利公开了有关滴流床（下落床）应用于燃烧和产品制备方面的研究，但均未涉及加压条件下的滴流床设计，对加压下的给料器精准定量给料未做研究。下落床应用于气化，又与应用于燃烧和产品制备研究有较大的差异，气化研究涉及水蒸气、二氧化碳等特殊的反应气氛的进料，并对高温高压的反应条件有着更严格的要求，这两方面决定了气化研究对下落床的结构设计有特殊的要求，目前未见有涉及下落床在煤气化高温高压下的应用的报道。

发明内容

针对以上问题，本实用新型目的在于提供一种可控制调节高温高压下落床装置。

本实用新型的下落床装置，它包括进料系统、下落床炉体，其特征在于所述进料系统包括固体物料加压输送装置、进气系统和进水系统，固体物料加压输送装置包括料仓，垂直搅拌螺旋，无轴水平输送螺旋，金属振动杆，出料仓，电机，支架，吹送气入口，料仓内有垂直搅拌螺旋，料仓底端是下料口，下料口与下面无轴水平输送螺旋连接，料仓顶端为进料口，垂直搅拌螺旋由电机驱动，无轴水平输送螺旋的一端连接电机，另一端是出料仓，无轴水平输送螺旋底部固定有支架，出料仓的上部有吹送气入口，底部有出料管，出料管从炉体进料口进入内刚玉管内；进气系统包括质量流量计、双柱塞蠕动泵、混合器、预热器，进气系统的气体线路分为三路，一路经混合器混合后与固体物料加压输送装置中吹送气入口连接；另一路经混合器混合，再进入预热器预热后与下落床炉体中是反应气入口连接；第三路平衡氮气与下落床炉体中的平衡氮气入口相连；进水系统是水经双柱塞蠕动泵进入预热器预热后与下落床炉体的反应气入口连接；

所述的下落床炉体为一筒体结构，带水冷夹套的金属炉壳内壁有耐火隔热材料，带水冷夹套的金属炉壳中央有外刚玉管和内刚玉管，冷却水进口和冷却水出口分别位于带水冷夹套的金属炉壳的上下两侧，外刚玉管和内刚玉管的顶端高出带水冷夹套的金属炉壳的顶端，外层刚玉管的底端位于带水冷夹套的金属炉壳的底端，内层刚玉管的底端高于带水冷夹套的金属炉壳的底端，在外层刚玉管与耐火隔热材料之间有硅钼棒，在位于外层刚玉管与耐火隔热材料之间的带水冷夹套的金属炉壳底端有平衡N₂入口，外刚玉管和内刚玉管的上部有反应气体入口，外刚玉管和内刚玉管的顶端是进料口，上取样管从带水冷夹套的金属炉壳底端的固体取样口进入内刚玉管内，固体取样盒位于上取样管和下取样管之间。

如上所述的上取样管的顶端是一圆锥形。

如上所述的无轴水平输送螺旋是无轴水平输送螺旋，其无中心轴干扰，对于输送带状、易缠绕物料有特殊的优越性。在无轴螺旋中空部分有一根金属振动杆，金属振动杆一端与无轴螺旋顶部的推力轴承连接，另一端为自由端。

如上所述的固体取样盒中间装有过滤元件，用以收集下落床反应后得物料。下取样管与分析仪器GC-MS 连接，反应尾气与固体物料采样系统共用同一管路，固体物料在固体取样盒内过滤收集后，经过滤的气体送至GC-MS分析。