本发明涉及煤化工技术领域，具体而言，尤其涉及一种热解装置。
背景技术：
相关技术中，无法考察电石型球的结构比电阻在热解过程中随温度和时间的变化规律，以便确定最佳的热解条件，确保获得合格的电石冶炼原料。
技术实现要素：
本发明的目的发明一种集成了热解过程和块状物料结构比电阻测量过程的系统和方法，考察电石型球在热解过程中每个温度点和时间点的结构比电阻的变化规律，既是一种测量装置，也是一种热解装置。
根据本发明实施例的热解装置，包括：反应管；加热炉，所述加热炉外套在所述反应管上；上密封组件，所述上密封组件设在所述反应管的上端且密封所述上端；热解气出气管，所述热解气出气管穿设在所述上密封组件上，所述热解气出气管的一端与所述反应管连通；下密封组件，所述下密封组件设在所述反应管的下端且密封所述下端；焦油冷却器，所述焦油冷却器与所述热解气出气管的另一端连通；惰性气体连通管，所述惰性气体连通管穿设在所述下密封组件上且与所述反应管连通；和用于检测热解反应结构比电阻的电阻检测组件。
根据本发明实施例的热解装置，通过设置电阻检测组件，可以实时考察热解过程中的温度点、时间点的物料的结构比电阻的变化规律，从而便于了解热解装置内的热解过程。
在一些实施例中，所述电阻检测组件包括：第一电极组件，所述第一电极组件位于所述反应管内且靠近所述反应管的上端；第二电极组件，所述第二电极组件位于所述反应管内且靠近所述反应管的下端；和位于所述反应管外部的检测主体，所述第一电极组件通过导线与所述检测主体电连接，所述第二电极组件通过导线与所述检测主体电连接。
在一些实施例中，所述第一电极组件的构造与所述第二电极组件的构造相同且包括：刚玉绝缘棒，所述刚玉绝缘棒位于所述反应管内；石墨棒，所述石墨棒位于所述反应管内且插设在所述刚玉绝缘棒上；和与所述反应管内的反应物接触的石墨电极，所述石墨电极位于所述反应管内且插设在所述石墨棒上。
在一些实施例中，热解装置还包括：高温热电偶，所述高温热电偶位于所述反应管内且插设在所述石墨电极上；温度数显表，所述温度数显表位于所述反应管外部且与所述高温热电偶电连接。
在一些实施例中，所述石墨棒与所述石墨电极螺纹连接。
在一些实施例中，所述反应管为陶瓷管。
在一些实施例中，所述加热炉位于所述反应管的中部。
在一些实施例中，所述检测主体为万用表。
在一些实施例中，所述下密封组件的构造与所述上密封组件的构造相同，所述上密封组件包括：卡套，所述卡套套设在所述反应管的上部，所述卡套的上端边缘向外弯折形成环状连接部；上封头，所述上封头盖设在所述反应管的上端，且所述上封头的部分下端面与所述环状连接部的上端面贴合，所述热解气出气管穿设在所述上封头上；和密封套，所述密封套外套在所述环状连接部和所述上封头的外周缘处用以密封所述环状连接部和所述上封头的装配缝隙。
在一些实施例中，所述环状连接部和所述上封头之间夹设有橡胶密封圈。
附图说明
图1是根据本发明实施例的热解装置的结构示意图。
附图标记：
热解装置100，
反应管110，加热炉120，
上密封组件130，
下密封组件130’，
热解气出气管140，
惰性气体连通管160，
焦油冷却器170，外壳体171，冷却介质进口172，冷却介质出口173，
内壳体174，热解气出口175，冷却焦油出口176；
第一电极组件150，刚玉绝缘棒151，石墨棒152，石墨电极153，
第二电极组件150’，刚玉绝缘棒151’，石墨棒152’，石墨电极153’，
检测主体180，导线181，
高温热电偶191，
温度数显表192。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，根据本发明实施例的热解装置100，包括：反应管110、加热炉120、上密封组件130、热解气出气管140、下密封组件130’、电阻检测组件和惰性气体连通管160。需要说明的是，电阻检测组件可以是用于检测物料结构比电阻的检测装置，通过设置电阻检测组件，可以同步测量物料的结构比电阻，结构比电阻指的是物料的结构比电阻，是用于检测物料反应状态的参数。
具体而言，如图1所示，反应管110内可以盛放反应物，例如反应管110内可以盛放用于参加热解反应的煤炭。加热炉120外套在反应管110上，加热炉120可以对反应管110进行加热。为方便控制加热温度，加热炉120可以为电加热装置，便于实现煤炭的全温段热解。上密封组件130设在反应管110的上端且密封反应管110的上端，下密封组件130’设在反应管110的下端且密封反应管110的下端，由此便于对反应管110进行密封。热解气出气管140穿设在上密封组件130上，热解气出气管140的一端与反应管110连通，另一端与焦油冷却器170连通，由此便于收集煤炭热解过程中的热解气和焦油。惰性气体连通管160穿设在下密封组件130’上且与反应管110连通。当需要切换煤炭的热解过程(热解过程可以为包括低温热解，中温热解，高温热解)或者向反应管110内添加反应物时，可以先向反应管110内填充惰性气体。电阻检测组件可以用于检测热解反应的结构比电阻。
需要说明的是，当利用热解装置100热解煤炭时，可以将参加热解反应的煤炭等反应物放入到反应管110内，同时利用上密封组件130和下密封组件130’分别密封反应管110的上端和下端，利用加热炉120对反应管110进行加热，在反应过程中产生的气体可以利用热解气出气管140导出至反应管110外部，从而便于收集反应产物。通过控制加热炉120的温度可以使热解装置100进行低温热解、中温热解或高温热解。当需要向反应管110内添加反应物或需要取出物料或料渣时，可以先通过惰性气体连通管160向反应管110内通入惰性气体(例如氮气)，当惰性气体充满整个反应管110、且满足其他适合打开上密封组件130的条件时，可以取下上密封组件130，从而可以从反应管110的上端取出反应管110内部的部件、物料或料渣等。
根据本发明实施例的热解装置100，通过设置电阻检测组件，可以实时考察热解过程中的温度点、时间点的物料的结构比电阻的变化规律，从而便于了解热解装置100内的热解过程。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，电阻检测组件包括第一电极组件150、第二电极组件150’和检测主体。具体地，第一电极组件150位于反应管110内且靠近反应管110的上端，第二电极组件150’位于反应管110内且靠近反应管110的下端。检测主体180位于反应管110外部，第一电极组件150通过导线181与检测主体180电连接，第二电极组件150’通过导线181与检测主体180电连接。由此，便于实时检测反应管110内部的结构比电阻。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，第一电极组件150的构造与第二电极组件150’的构造相同。由此可以简化热解装置100结构，节约生产成本。例如，第一电极组件150位于反应管110的上端且包括刚玉绝缘棒151、石墨棒152和石墨电极153。其中，刚玉绝缘棒151位于反应管110内且位于靠近其上端的位置处，石墨棒152位于反应管110内且插设在刚玉绝缘棒151的下端。石墨电极153与反应管110内的反应物接触，石墨电极153位于反应管110内且插设在石墨棒152的下端。
第一电极组件150’位于反应管110的下端且包括刚玉绝缘棒151’、石墨棒152’和石墨电极153’。其中，刚玉绝缘棒151’位于反应管110’内且靠近其下端的位置处，石墨棒152’位于反应管110内且插设在刚玉绝缘棒151’的上端。石墨电极153’与反应管110’内的反应物接触，石墨电极153’位于反应管110内且插设在石墨棒152’的上端。由此不但可以提升第一电极组件150的结构稳定性，还可以提升电阻检测组件所检测到的结构比电阻的精度。
可以理解的是，正负电极采用的是导电且耐高温的石墨材料，每块电极厚度约为20-50mm；由于测量过程处于高温环境，最高温度可达2000℃，故需要充分考虑保证导线不被高温环境烧蚀，从而避免测量电路断路，无法进行测量，故设置了导线保护模块，导线保护模块由刚玉绝缘棒和石墨棒组成，刚玉绝缘棒开一个贯穿孔，将石墨棒插入贯穿孔，一端与石墨电极接触，一端与连接检测主体180(如万用表)的导线181接触，石墨棒与石墨电极接触方式为：在石墨电极中央开一深度为2cm，直径与石墨棒相同的凹槽，凹槽壁有螺纹，将同样带有螺纹的石墨棒拧入凹槽；下端石墨棒和下端石墨电极与绝缘刚玉棒中心处需额外开一直径约为10mm的贯穿孔，以便将高温热点偶插入物料中，实时监测物料的温度。
为简化石墨棒152与石墨电极153的装配工序，在本发明的一个实施例中，石墨棒152与石墨电极153可以通过螺纹连接。根据本发明的一个实施例，检测主体180可以为万用表。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，热解装置100还可以包括高温热电偶191和温度数显表192。其中，高温热电偶191位于反应管110内且插设在石墨电极153上，温度数显表192位于反应管110外部且与高温热电偶191电连接。由此可以实时监测反应管110内部的反应物的温度。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，热解装置100还可以包括：焦油冷却器170。其中，焦油冷却器170与热解气出气管140连通。可以理解的是，热解气出气管140的一端与反应管110内部连通，另一端与焦油冷却器170连通，热解装置100在反应的过程中，热解装置100产生的热解气以及其他物质可以通过热解气出气管140进入到焦油冷却器170内，从而便于收集热解气和热解油水，进而可以获得热解反应所得到油水产率、煤气产率以及固体产物产率。
进一步地，如图1所示，焦油冷却器170包括：外壳体171和内壳体174。其中，外壳体171具有冷却介质进口172和冷却介质出口173，冷却介质可以从冷却介质进口172进入到外壳体171内部，从冷却介质出口173从外壳体171流出。内壳体174设在外壳体171内，内壳体174与热解气出气管140连通，且内壳体174具有与外界(这里的“外界”可以指外壳体171的外部)连通的热解气出口175和冷却焦油出口176，经过冷却的热解气可以从热解气出口175流出，内壳体174内的杂质等物质可以从冷却焦油出口176流出。
需要说明的是，热解气通过热解气出气管140进入到内壳体174内，而冷却介质填充在外壳体171和内壳体174之间的空间区域内，以对内壳体174以及内壳体174内的热解气等物质进行冷却，也就是说，焦油冷却器170采用间接冷却的方式对热解气等物质进行冷却。另外，冷却介质可以是水，也可以是氮气，冷却负荷可通过调节冷却介质的流率进行调节。
在本发明的一个示例中，反应管110可以为陶瓷管。可选地，采用绝缘、耐高温陶瓷材料，直径是120-150mm，高度是300-400mm。
在本发明的一个示例中，加热炉120位于反应管110的中部。当加热炉120位于反应管110的中部时，加热炉120的加热效果较佳。
为方便安装上密封组件130和下密封组件130’，在本发明的一些实施例中，如图1所示，反应管110的端部设有向外弯折的翻边112，上密封组件130和下密封组件130’分别套设在相应的翻边112上。翻边112可以沿反应管110的周向方向延伸且呈环状，由此不但便于实现反应管110的密封，还可以增强翻边112与上密封组件130和下密封组件130’之间的连接强度和稳定性。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，上密封组件130包括：卡套131、上封头132和紧固件133。其中，卡套131套设在反应管110的上部，卡套131的上端边缘向外弯折形成环状连接部1311。上封头132盖设在反应管110的上端，且上封头132的部分下端面与环状连接部1311的上端面贴合，热解气出气管140穿设在上封头132上。紧固件133外套在环状连接部1311和上封头132的外周缘处用以密封环状连接部1311和上封头132的装配缝隙。由此可以将反应管110的上端密封连接。
进一步地，如图1所示，环状连接部1311和上封头132之间夹设有橡胶密封圈134。由此可以进一步提升环状连接部1311和上封头132之间密封性。
为了简化热解装置100的结构，减少零部件的个数，下密封组件130’的构造与上密封组件130的构造相同。由此可以降低热解装置100的生产成本。例如，如图1所示，下密封组件130’包括：卡套131’、上封头132’和紧固件133’。其中，卡套131’套设在反应管110’的下部，卡套131’的下端边缘向外弯折形成环状连接部1311’。上封头132’盖设在反应管110’的下端，且上封头132’的部分上端面与环状连接部1311’的下端面贴合，惰性气体连通管160穿设在上封头132’上。紧固件133’外套在环状连接部1311’和上封头132’的外周缘处用以密封环状连接部1311’和上封头132’的装配缝隙。由此可以将反应管110’的上端密封连接。如图1所示，环状连接部1311和上封头132之间夹设有橡胶密封圈134。由此可以进一步提升环状连接部1311和上封头132之间密封性。
下面介绍热解装置100的试验方法与步骤：
第一，将反应管110下端卡套131与上封头132之间设置橡胶密封圈134，并且通过紧固件133将卡套131、橡胶密封圈134与下封头132’固定在反应管110的下端，惰性气体连通管160穿设在下密封组件130’上；
第二，惰性气体连通管160与反应管110连通；
第三，将装有称量好的物料放入反应管110内；
第四，将上端刚玉绝缘棒151与石墨棒152及石墨电极153组装好放入反应管110内，并用直尺测量上端刚玉绝缘棒151距反应管110上端的距离，以便计算料柱的高度；
第五，将组装好的装置放入反应管110中固定好，然后将上密封组件130紧固好，根据需要设定好加热炉的升温程序；
第六，接通电路，万用表可实时显示物料的电阻值，温度数显表可实时显示物料的温度，可根据需要，读取任意温度点下料柱的电阻值；
第七，根据电阻值以及料柱的几何尺寸，计算得出料柱的结构比电阻值。
由此，通过设置上述的热解装置还带来了以下有益效果：
1.集成耦合了热解过程和块状物料结构比电阻测量过程，可以实时考察热解过程中每一个温度点、时间点的物料的结构比电阻的变化规律；
2.该实施例将高温反应区设置在了中间位置，大大降低了高温环境下的密封难度；
3.通过巧妙的设计组合，克服了高温环境带来的诸多缺点和不便，打通了电通路；
4.可以同时得到比电阻热解过程中固体物料的结构比电阻数据，同时可以得到气、液、固产品热解产率数据，一举多得；
5.结构简单，易操作，测量精度高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。