[实用新型]一种物料超高速升温系统

说明书

技术领域

本实用新型属于能源、农业、化工、钢铁冶金、航空航天、环保和实 验科学研究等行业的物料快速加热升温装置领域，更具体地，涉及一种物 料超高速升温系统。

背景技术

常用的固体燃料主要包括生物质、煤粉和固体废弃物，固体的燃烧尤 其是煤粉的燃烧作为能源利用的最常用方式，受到了人们的广泛关注。煤 粉在锅炉中的实际燃烧过程主要传热方式为辐射和对流换热，其升温速率 达到10000K/S，通过实验装置模拟煤粉燃烧，以研究煤粉的燃烧特性，对 揭示火焰的燃烧反应和污染物生成机理具有重要的指导作用，能够为提出 新型燃烧技术提供理论基础。

现有技术中关于固体燃料的实验燃烧装置给出了如下一些方案：

专利CN101038276B公开了一种煤粉燃烧性能检测方法及其装置，其采 用恒定升温方式，将煤粉固定在炉膛内，通过CO₂出现和消失判断燃烧起始 温度和燃烧终了温度，用CO₂含量的变化判断煤粉燃尽时间，实现了煤粉的 起燃点和燃烧过程的测定。然而该装置模拟的加热速率过低与实际的锅炉 升温速率10000K/S不符，所用的炉膛温度300-1200℃也较实际的炉膛温度 2000K低；另一方面采用CO₂气体作为燃烧指标也不准确。

专利CN104880448A公开了一种煤粉火焰燃烧诊断试验装置，该装置利 用平流火焰产生了与锅炉相似的烟气环境，并用PLIF检测煤粉的荧光信号， 从而判断煤粉的着火。然而该装置存在以下问题：1)利用平流火焰产生高 温烟气，其烟气二氧化碳的浓度较大，与实际烟气不符，且既要控制其烟 气温度又要考虑控制其烟气成分，操作难度较大；2)该装置采用PLIF对 煤粉进行光学测量，只能检测到煤粉的局部点火特性，对于煤粉的点火温 度，点火机理(均相或是异相燃烧)，燃烧时间等燃烧特性并不能检测；3) 该装置采用通透的燃烧室，但并未用任何的保温装置，不利于煤粉的燃尽。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种物料超 高速升温系统，其用等离子体作为高温热源，适用于能源、化工、钢铁、 冶金等领域的快速加热，也适用于物料快速加热科学研究，如快速加热固 体燃料气化燃烧等领域，特别适用于检测在不同等离子体气氛、不同反应 温度以及不同升温速率下的物料燃烧特性的实验研究。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种物料超高速升温系统，其特 征在于，所述系统包括反应装置、进气装置、给粉装置和烟气分析装置， 其中：

所述反应装置包括反应器热电偶、摄像单元和等离子发生器，所述反 应器装入保温炉内，其上设有观察窗口，所述热电偶从反应器的顶端插入， 所述摄像单元设于所述观察窗口处以及反应器的顶部，所述等离子发生器 与反应器密封连接；

所述进气装置包括混气单元和多个供气单元，每个供气单元向所述混 气单元供给一种气体，并通过流量计调节气体流量；所述混气单元内设有 对气体进行加热的电加热元件，其与所述等离子发生器相连；

所述给粉装置包括漏斗、给粉器和不锈钢钢管，所述给粉器向漏斗中 供给物料，物料在载气携带下经不锈钢钢管输送至反应器中；

所述烟气分析装置与所述反应器的顶部相连，其用于收集并分析燃烧 后的物料和烟气。

作为进一步优选的，所述烟气分析装置包括依次相连的引风机、粉尘 收集单元、粉尘过滤单元和尾气处理单元，所述粉尘过滤单元还与烟气分 析仪相连。

作为进一步优选的，所述烟气分析仪通过数据线与计算机相连。

作为进一步优选的，所述物料的给粉量为0.01g/min-100g/min，所述 不锈钢钢管外套有水冷套管。

作为进一步优选的，所述反应器采用耐高温透明材料制成，其与所述 等离子发生器采用密封垫圈密封连接。

作为进一步优选的，所述摄像单元包括高速摄像机和CCD相机，其中 所述高速摄像机设于观察窗口处，所述CCD相机设于反应器的顶部。

作为进一步优选的，所述反应装置还设有整流器，所述整流器嵌入所 述反应器内。

作为进一步优选的，所述保温炉由内至外依次包括加热元件、固定式 保温层和可拆卸式保温层。