高温气流床气化/热解综合试验装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及煤化工领域，主要涉及煤气化或热解炉领域，具体涉及高温气流 床气化/热解综合试验装置及系统。
【背景技术】
[0002] 我国经济持续高速的发展使得对能源的需求逐年增加，但我国是一个"富煤贫油 少气"的国家，因此加大对煤炭资源的高效洁净利用，发展具有我国特色的煤化工技术势在 必行。气流床气化技术具有气化温度高、生产能力大、资源利用效率高、污染低等优点，非常 适合现代煤化工发展的需要，是未来煤气化技术的重要发展趋势。
[0003] 高温气流床煤气化技术已经大规模应用于工业化生产，气流床煤气化试验是煤气 化装置设计、原料筛选、工艺参数优化不可或缺的环节。但目前煤气化试验仍有很多不足， 煤气化试验装置的结构仍有待改进。为提供一种结构更为合理的加压管式电阻炉，申请号 为CN202630679U的专利提供一种加压管式电阻炉：在炉膛内可拆卸地插设一炉管，在炉管 内部的上端插设燃料喷射枪，燃料喷射枪外部设有水冷夹套，该燃料喷射枪的上端口与加 压管式电阻炉的燃料入口连接;该燃料喷射枪的下端固定在一整流孔板中；插设有燃料喷 射枪的整流孔板以上部分为预热段，燃料喷射枪下方的炉管部分为工作段;通过预热段将 反应气预热至工作温度，使工作段温度均匀。在炉膛上部设有保护气体入口和反应气入口； 加压管式电阻炉的底端可拆卸地插设有一取样枪，该取样枪的外径小于所述炉管的内径； 所述取样枪的长度依需要选择;炉膛与加压管式电阻炉壳体之间设置有保温层。炉膛内安 装有若干个加热体;在炉膛上部还设有测压管;壳体为钢板，保温层为耐火纤维。位于预热 段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶，位于工作段的炉膛侧壁上设有若干测控热电偶及视 察窗，每个测控热电偶对应一个控温区；加热体为电加热，其热端位于炉膛内，冷端埋在保 温层内，加热体沿加压管式电阻炉体的高度方向间隔地安装两根加热体并水平对称且垂直 布置在炉管两侧，相邻两侧加热体之间为控温区，并且相邻两层加热体之间呈交错排列，通 过调整各高度的加热体两端的电压值以控制该控温区的加热功率;取样枪外部设有水冷夹 套。该加压管式电阻炉可解决加热体密封、炉管不承压、加压下停留时间调节等问题，技术 方案简易可行，实施成本低。 【实用新型内容】
[0004] 本发明人发现，目前实验室对煤气化特性的研究多采用热重法，但其实验样品量 少（IOmg数量级），煤颗粒固定不动与气流床颗粒运动方式差异大，研究结果缺乏指导性;常 见的实验室小型气化炉反应温度不高且难以充分模拟气流床高温气化过程；中试或者工业 试烧试验投资巨大，安全要求高，不能充分研究多种工况条件下的气化过程。因此，亟需一 种能采用有代表性试样量、能进行高温条件下（实际运行的气流床气化炉气化温度一般高 于1400°C)固态原料气流床气化试验的装置。
[0005] 即，本实用新型解决的技术问题是:上述专利存在以下技术缺陷：（1)由于采用电 阻丝加热，最高加热温度低（工作温度<1200°C)、进料量不稳定且难以计量、高温气化过程 中不能分段采取气化固体残渣样等，不能实现对气流床高温煤气化反应的模拟；（2)采用燃 料喷射枪输送燃料进入反应管，虽然可以实现对煤粉的进料，但是不能保证连续的进料时 间；（3)使用取样枪取样，虽然可以满足普通样品的采集，但是不能实现对气化灰渣的分离 收集。
[0006] 本实用新型的目的是：（1)通过采用硅钼棒加热，提高了气化炉最高加热温度；同 时，硅钼棒加热炉上边还加有一个电阻加热炉，增大了气化反应器恒温区，延长了原料在反 应器中的停留时间，以实现对高温气流床煤气化反应的充分模拟；（2)通过使用内部带有刮 板的螺旋进料器，保障了原料的连续稳定进料，并且可通过变频器调节螺旋进料器的功率 以实现对进料速率的控制；（ 3)通过在反应管下端连接一个内置过滤装置的灰罐，实现气体 与气化灰渣的分离，并且可以在灰罐后边出口处对气体进行取样分析；（4)灰罐为上下两 段式结构，中间为一个球阀，并可通过一个卡箍实现下段与上段的脱离，可以随时关闭球 阀，从下段取出样品。
[0007] 具体来说，针对现有技术的不足，本实用新型提供了如下技术方案：
[0008] -种高温气流床气化/热解综合试验装置，其特征在于，包括两段式加热炉1、螺旋 进料器2、灰罐3和温度控制设备；
[0009] 其中，所述两段式加热炉1包括相连的第一段加热炉和第二段加热炉，所述第一段 加热炉为电阻丝加热炉11，第二段加热炉为硅钼棒加热炉12,在电阻丝加热炉11和硅钼棒 加热炉12中心贯穿设置有反应管13,所述电阻丝加热炉11包括炉壁和设置于炉壁与反应管 13之间的第一保温层，所述第一保温层内部设置有电阻丝加热体;所述硅钼棒加热炉12包 括炉壁和设置于炉壁与反应管13之间的第二保温层，所述第二保温层内部设置有硅钼棒加 热体124;
[0010] 所述螺旋进料器2与反应管13的入口通过进料管道6连通；
[0011] 所述灰罐3与反应管13出口连通；
[0012] 所述温度控制设备内部安装有温度测控系统，与所述电阻丝加热体和所述硅钼棒 加热体连接。
[0013] 优选的，上述综合试验装置中，所述硅钼棒加热炉12包括炉壁121、设置于中心的 炉膛122和设置于炉壁与炉膛之间的第二保温层123,所述反应管13贯穿炉膛122,所述硅钼 棒加热体124围绕反应管13设置于炉膛122内部。
[0014] 优选的，上述综合试验装置中，所述反应管13在硅钼棒加热炉12中的长度与反应 管13在电阻丝加热炉11中的长度之比为(4-6): 1。
[0015] 优选的，上述综合试验装置中，所述螺旋进料器2包括料斗21、进料筒22、第一电机 23和第二电机24，所述进料筒22内部沿轴心方向设置有由第一电机23驱动的转动轴和由转 动轴带动、围绕转动轴设置的螺旋叶片221，进料筒22侧壁的一端与料斗21连通，另一端设 置有贯通筒壁的出料管222,所述出料管222与所述进料管道6连通。
[0016] 优选的，上述综合试验装置中，所述料斗21底部设置有绕轴心旋转的刮板211，所 述刮板211由第二电机24驱动。
[0017]优选的，上述综合试验装置中，所述螺旋进料器2的第一电机23连接有变频器。
[0018]优选的，上述综合试验装置中，所述灰罐3为两段式灰罐，包括可拆分的上段灰罐 31和下段灰罐32,所述上段灰罐31与所述反应管13的出口连通，上段灰罐31侧壁连接有出 气管道9。
[0019] 优选的，上述综合试验装置中，所述上段灰罐31内部设置有与出气管道9连通的过 滤装置33。
[0020] 优选的，上述综合试验装置中，所述反应管13在电阻丝加热炉11段的管内设置有 第一热电偶，所述反应管13在硅钼棒加热炉12段的管内设置有第二热电偶，所述反应管13 在硅钼棒加热炉12段的管外设置有第三热电偶。
[0021] 优选的，上述综合试验装置，其中，所述温度控制设备包括第一温度控制箱41和第 二温度控制箱42;
[0022] 所述第一温度控制箱41内部安装有电阻丝温度测控系统，与所述电阻丝加热体、 第一热电偶和第二热电偶连接；
[0023]所述第二温度控制箱42内部安装有硅钼棒温度测控系统和变压器，所述硅钼棒温 度测控系统与硅钼棒加热体124和第三热电偶连接。
[0024] 本实用新型还提供一种高温气流床气化/热解综合试验系统，其特征在于，包括上 述高温气流床气化/热解综合试验装置和气路单元，所述气路单元通过进气管道7与进料管 道6连通；
[0025] 所述气路单元包括并联设置的去离子水管路和一条或两条以上的气体管路;所述 去离子水管路依次连接有储水器81和高压栗82;所述气体管路依次连接有气瓶、流量计和 阀门。
[0026] 优选的，上述综合试验系统中，所述进气管道7上设置有电加热汽化器5。