[發明專利]一種易于三態產物分離的高升溫速率熱處理反應器

有效

• 申請號: 201410200556.5
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103962066A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 姚洪;劉歡;胡紅云;胡曉煒;張強
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J8/08
• 分類號: B01J8/08;B01J8/12;C10B47/18;C10J3/48;C10J3/50;C09C1/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于固體燃料熱工技術領域，具體涉及一種易于三態產物分離的高升溫速率熱處理反應器。

背景技術

燃燒、熱解、氣化是固體燃料利用的常規技術，為了提高能源化系統的運行效率，減少熱利用過程中污染物的排放，研究優化是必不可少的步驟。目前，在高校及科研單位，單獨采用沉降爐或固定床反應器進行固體燃料(包括煤、生物質、污泥及固體廢棄物)的熱工實驗均為常用方法。

在使用沉降爐時，固、液、氣三態產物在取樣槍中迅速冷卻，液相產物，如焦油，會部分附著在固相產物及取樣槍內壁上，導致三態產物相互分離困難，且無法精確定量。

在使用固定床時，燃料的升溫速率慢，堆積效應顯著，且不適于連續給料，導致實驗過程與實際工程應用過程存在較大差異。

發明內容

本發明目的在于克服上述不足，提供一種能夠連續進樣、燃料升溫速率快、各相產物易于分離并精確定量的熱處理反應器。

一種易于三態產物分離的熱處理反應器，包括

進樣槍，用于將燃料由反應氣體低溫導入中間反應管；

中間反應管，其套放于所述進樣槍的外部，中間反應管與進樣槍之間形成燃料反應段，中間反應管的上部分側壁設有進氣口，中間反應管的底部設有出氣口，中間反應管靠近出氣口的管壁設有用于截留反應產物中固態產物的環形分離篩和用于承接固態產物的底座，反應產物中的揮發分通過出氣口進入外部套管；

外部套管，其套放于所述中間反應管的外部，外部套管與中間反應管之間形成揮發分通道，外部套管的上部分側壁設有進氣口，外部套管的底部設有出氣口；以及

U形管，其與外部套管的底部出氣口連通，U形管的底部設有收集瓶，揮發分從揮發分通道進入U形管，揮發分中的液態產物沉積于收集瓶內，揮發分中的氣態產物從U形管排出。

所述進樣槍包括進樣口、進水口、出水口、雙層水冷套管、進樣段和溢水孔；雙層水冷套管靠近上端的兩側分別設有進水口和出水口，進水口連通雙層水冷套管的內層管，出水口連通雙層水冷套管的外層管，內、外層管之間的管壁靠近下端處加工有溢水孔；雙層水冷套管內放置有進樣段，進樣段與進樣口連通。

所述進樣口為寶塔形、圓柱形、倒置圓臺形等形狀，為減少固體燃料粘附內壁、并使得進樣口易與給粉器連接，優選寶塔形。

所述U形管包括豎直的第一U形管和第二U形管，第一U形管與外部套管以密封口相連，第一U形管與收集瓶以密封口相連，第一U形管與第二U形管以密封口相連，第二U形管設排氣口。

所述進樣槍與中間反應管相接處、中間反應管與外部套管相接處、外部套管與U形管相接處采用密封口連接。

所述進樣槍、中間反應管、外部套管和U形管可由耐高溫、保溫的材料制成，如石英、剛玉等。密封口可自由拆卸，如磨口等。分離篩為燒結板狀的耐高溫材料，如石英燒結板、剛玉燒結板等。

本發明的技術效果體現在：

(1)水冷進樣槍與中間反應管上段組成的系統，具有沉降爐的特性，在反應管中，連續給入燃料的升溫速率可達到1×10³K/s～1×10⁵K/s，接近于實際煤粉爐及流化床的運行狀態；

(2)設在中間反應管底部管壁上的分離篩能截留固態產物，并使揮發分自由通過，從而實現高溫下揮發分與焦或灰的分離；

(3)中間反應管的底座用于承接固態產物，具有固定床的特性，有利于固相產率的精確定量；

(4)U形管設有收集瓶，能有效防止連續運行過程中焦油冷凝過多而堵塞氣路，導致反應器內部壓力過高而造成危險；

(5)各組件之間以密封口相接，能夠在保證整個反應器氣密性的基礎上，靈活拆卸，便于稱量定量。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明進樣槍的結構示意圖；

圖3為本發明中間反應管的結構示意圖；

圖4為本發明外部套管的結構示意圖；

圖5為本發明U形管的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

下面結合實施例并對照附圖對本發明作進一步詳細說明。

實施例1