[發(fā)明專利]一種焦炭與水蒸氣和二氧化碳共氣化反應(yīng)檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210089070.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN114486794A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫章;竇明輝;郭瑞;梁英華;韓嘉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/3504
• 分類號(hào): G01N21/3504;G01N5/04;G01N33/22
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11961
• 代理人: 王立普

本發(fā)明公開了一種焦炭與水蒸氣和二氧化碳共氣化反應(yīng)檢測(cè)裝置及方法，該裝置包括：氣體供應(yīng)裝置、水蒸氣發(fā)生裝置、氣化反應(yīng)裝置、氣體冷卻裝置、氣體凈化裝置、紅外氣體檢測(cè)儀和處理器，氣體供應(yīng)裝置包括N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐，水蒸氣發(fā)生裝置包括高溫加熱裝置、連續(xù)注射泵，連續(xù)注射泵、N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐分別連接高溫加熱裝置的進(jìn)口；氣化反應(yīng)裝置包括加熱爐、剛玉反應(yīng)管、控溫?zé)犭娕迹磻?yīng)氣體上進(jìn)下出，高溫加熱裝置與剛玉反應(yīng)管相連通；氣化反應(yīng)裝置連接氣體冷卻裝置，氣體冷卻裝置連接氣體凈化裝置，氣體凈化裝置連接紅外氣體檢測(cè)儀，紅外氣體檢測(cè)儀、控溫?zé)犭娕肌㈦姶刨|(zhì)量流量計(jì)分別連接處理器。本發(fā)明可準(zhǔn)確分辨出碳溶反應(yīng)和水煤氣反應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焦炭化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種焦炭與水蒸氣和二氧化碳共氣化反應(yīng)檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

焦炭是高爐煉鐵的主要原料之一，在高爐中起著供熱、滲碳、還原劑和料柱骨架的重要作用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，為了降低能源消耗、減少CO₂排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的，鋼鐵冶金行業(yè)的高爐煉鐵工段逐漸采用富氫冶煉工藝，然而富氫爐料燃燒和H₂還原鐵礦石生成大量的水蒸氣，導(dǎo)致高爐內(nèi)H₂O和CO₂同時(shí)與焦炭發(fā)生氣化反應(yīng)而消耗碳素，直接影響焦炭的質(zhì)量。現(xiàn)有的焦炭反應(yīng)性測(cè)試方法和實(shí)驗(yàn)裝置主要是在純CO₂條件下進(jìn)行焦炭溶損實(shí)驗(yàn)，并不能準(zhǔn)確有效的模擬焦炭在富氫高爐內(nèi)的氣化反應(yīng)過程，部分測(cè)定設(shè)備雖然實(shí)現(xiàn)了在CO₂氣體中配入H₂O的目標(biāo)，但是仍然存在加水不穩(wěn)定以及不能清晰分辨出焦炭在CO₂-H₂O混合氣氛中發(fā)生的碳溶反應(yīng)和水煤氣反應(yīng)等弊端，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，需要對(duì)目前使用的焦炭反應(yīng)性測(cè)定方法和裝置進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種焦炭與水蒸氣和二氧化碳共氣化反應(yīng)檢測(cè)裝置及方法，能夠檢測(cè)焦炭與H₂O和CO₂同時(shí)反應(yīng)過程中焦炭氣化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和氣化反應(yīng)速率，并且可以準(zhǔn)確分辨出碳溶反應(yīng)和水煤氣反應(yīng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種焦炭與水蒸氣和二氧化碳共氣化反應(yīng)檢測(cè)裝置，所述裝置包括氣體供應(yīng)裝置、水蒸氣發(fā)生裝置、氣化反應(yīng)裝置、氣體冷卻裝置、氣體凈化裝置、紅外氣體檢測(cè)儀和處理器，所述氣體供應(yīng)裝置包括N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐，所述N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐的出氣管道上分別設(shè)置有氣體干燥裝置和電磁質(zhì)量流量計(jì)，所述水蒸氣發(fā)生裝置包括高溫加熱裝置和連續(xù)注射泵，所述連續(xù)注射泵連接所述高溫加熱裝置的第一進(jìn)口，所述N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐的出氣管道合并后連接所述高溫加熱裝置的第二進(jìn)口；所述氣化反應(yīng)裝置包括加熱爐以及設(shè)置在加熱爐內(nèi)的剛玉反應(yīng)管、控溫?zé)犭娕迹鰟傆穹磻?yīng)管內(nèi)設(shè)置有兩層高鋁球以及夾在兩層高鋁球之間的焦炭，所述高溫加熱裝置的出口與所述剛玉反應(yīng)管的反應(yīng)進(jìn)口相連通，所述控溫?zé)犭娕加糜诓杉驼{(diào)控樣品中心溫度；所述氣化反應(yīng)裝置的進(jìn)氣方式為上進(jìn)下出，避免氣體傳輸過程中水蒸氣發(fā)生冷凝；所述剛玉反應(yīng)管的反應(yīng)出口通過管道連接所述氣體冷卻裝置，所述氣體冷卻裝置連接所述氣體凈化裝置，所述氣體凈化裝置的出氣口與所述紅外氣體檢測(cè)儀相連接，所述紅外氣體檢測(cè)儀用于實(shí)時(shí)檢測(cè)采集CO、H₂和CO₂濃度；所述紅外氣體檢測(cè)儀、控溫?zé)犭娕肌㈦姶刨|(zhì)量流量計(jì)分別與所述處理器電性連接。

進(jìn)一步的，所述N₂儲(chǔ)存罐、CO₂儲(chǔ)存罐的出氣口上分別設(shè)置有氣壓監(jiān)測(cè)表。