一种煤恒温反应实验装置的制作方法

本发明涉及恒温反应技术领域，具体是一种煤恒温反应实验装置。

背景技术：

煤炭是我国的主要能源，但煤炭采用直接燃烧的方式，由于其污染性较大，产生粉尘较多，因此，随着环境的不断重视，其应用越来越受到限制。而随着煤化工技术的不断发展，煤气化是一种较佳的转化方式，煤气化是一个热化学过程，以煤或煤焦为原料，以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料或下游原料的过程。尤其是采用水蒸气对煤进行气化的过程，由于生成产物是水煤气，水煤气是水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气、燃烧后排放水和二氧化碳，有微量co、烃和nox。对于煤的水煤气化来说，煤的反应温度至关重要，而且恒温性能对于煤的反应也产生较大的影响，如果温度不稳定，则生成的气体可能不稳定，也可能会无法最佳的利用，因此，如何设计一种恒温的方式对煤进行反应，以便提高反应装置的性能。

因此，本领域技术人员提供了一种煤恒温反应实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种煤恒温反应实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤恒温反应实验装置，包括预热气路系统、恒温箱、煤样箱、导气装置、检测装置，其特征在于，其中，所述恒温箱、检测装置分别布设在基座的两侧，所述煤样箱位于所述恒温箱内，且所述预热气路系统连接至水蒸气发生器，其特征在于，

所述预热气路系统包括换热管和输气管，所述换热管与所述水蒸气发生器之间采用输气管连接，且所述换热管连接所述煤样箱的前侧，所述换热管置于所述恒温箱内，且所述换热管为螺旋盘绕结构；

所述煤样箱置于所述恒温箱内的加热炉腔内，且所述恒温箱内的加热炉腔内设置有加热器；

所述煤样箱包括外箱体、内箱体、熔融腔、加热熔融腔和内加热器，其中，所述外箱体套设在所述内箱体的外侧，所述内箱体的内腔构设为煤样腔，所述外箱体与所述内箱体之间设置有所述熔融腔，所述外箱体的底内壁与所述内箱体的底外壁之间设置有加热熔融腔，所述加热熔融腔与熔融腔连通，所述内加热器设置在所述加热熔融腔内，所述换热管伸入所述煤样箱内的端部设置有使得水蒸气均匀喷射的喷射组件；

所述煤样箱的顶部采用导气装置连接至所述检测装置。

作为本发明再进一步的方案：所述加热熔融腔内部填充设置有低熔点的金属，所述低熔点金属采用钎、铅或锡。

作为本发明再进一步的方案：所述喷射组件包括多个喷射嘴，所述喷射嘴伸入煤样腔内，所述喷射嘴为锥形结构，且锥形的小端连接至所述所述换热管，所述内加热器采用控制线缆连接至控制器，所述内箱体的底部采用耐热防护座对所述内加热器进行固定。

作为本发明再进一步的方案：所述导气装置包括左端的第一连接法兰、与第一连接法兰上部固定连接的导气管、连接于导气管右端的连接头、套于连接头外侧的紧固套，所述第一连接法兰与恒温箱顶部的第二连接法兰固定连接，所述紧固套与连接头之间设有密封垫，所述连接头上连接有注气针，所述注气针穿过气样口与检测装置相连通。

作为本发明再进一步的方案：所述预热气路系统还包括稳压阀和压力表，所述稳压阀和压力表位于所述输气管上.

作为本发明再进一步的方案：所述恒温箱包括固定连接于加热炉腔右侧的温控箱，所述加热炉腔周围设有隔热层，所述加热炉腔内顶部固定所述加热器，所述加热器与温控箱电性连接，所述加热炉腔顶部设有与煤样箱通过导气管连接的第二连接法兰，所述温控箱前侧设有显示屏、位于显示屏下方的温控按键。

作为本发明再进一步的方案：所述检测装置包括气象色谱仪、位于气象色谱仪内的氢火焰离子化检测器、与氢火焰离子化检测器通过输气管连接的氢气瓶，所述气象色谱仪顶部设有气样口。

作为本发明再进一步的方案：所述连接头底部设有外紧固螺纹，所述外紧固螺纹与注气针上的内紧固螺纹连接，所述连接头外侧设有圆形的挡盘，所述挡盘的外径小于紧固套的外径且大于连接头的直径，所述紧固套形状为顶端设有通孔的圆柱桶形且其通孔的直径与连接头直径相同，所述紧固套内侧设有内连接螺纹。

作为本发明再进一步的方案：所述密封垫为弹性橡胶材料制成的环状垫片，密封垫的外径大于固定套的内径且密封垫内径小于连接头直径。

作为本发明再进一步的方案：所述气样口包括塞套、塞套内部的橡胶气塞、端部套有橡胶气塞的气样管，所述塞套与气样管螺纹连接且塞套外径与气样管端部横截面直径相同，所述橡胶气塞夹于塞套与气样管之间，所述气样管外侧设有外连接螺纹。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明将煤样箱设置在恒温箱内，可以保证煤样箱内的温度稳定性，而且换热管可以将水蒸气进行预热，不仅使其以最佳的温度与煤样进行接触反应，而且，降低水蒸气直径低温进入所述煤样造成对煤样温度的影响，提高恒温效果；

(2)本发明的煤样箱内采用熔融进水的熔融腔，可以实现煤样箱内的温度分布均匀，提高其恒温的效果，使得煤样的温度均布，降低温度加热出现的过热点或者过冷点的问题；

(3)本发明将煤样箱通过导气管与第二连接法兰连接，第二连接法兰与第一连接法兰连接使恒温箱中的反应所生成的气体与外部的导气管连通，导气管与连接头连接，通过连接头与注气针螺纹连接，注气针穿过橡胶气塞将气体注入气样口中，实现反应气体的注射，将恒温箱与检测装置通过导气管连接，可使反应生成气体通过导气管进入检测设备中，直通的方式避免反应气体受到污染，从而保证实验的准确性，同时通过紧固套与气样口螺纹连接，将连接头与气样口之间固定，从而使注气针与气样口之间相固定，螺纹连接的方式使连接较为稳定，同时拆卸较为方便，操作简单，更换气塞更加省时省力，提高了实验效率。

附图说明

图1为一种煤恒温反应实验装置的结构示意图；

图2为一种煤恒温反应实验装置的煤样箱的内部结构示意图；

图3为一种煤恒温反应实验装置中恒温箱的结构示意图；

图4为一种煤恒温反应实验装置中导气装置、进样口的爆炸图；

图5为一种煤恒温反应实验装置中紧固套、密封垫、连接头的爆炸图；

图6为一种煤恒温反应实验装置中进样口的爆炸图。

具体实施方式

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种煤恒温反应实验装置，包括预热气路系统34、恒温箱6、煤样箱17、导气装置16、检测装置33，其特征在于，其中，所述恒温箱6、检测装置33分别布设在基座的两侧，所述煤样箱17位于所述恒温箱6内，且所述预热气路系统34连接至水蒸气发生器1，其特征在于，

所述预热气路系统34包括换热管36和输气管3，所述换热管36与所述水蒸气发生器1之间采用输气管3连接，且所述换热管36连接所述煤样箱17的前侧，所述换热管36置于所述恒温箱6内，且所述换热管36为螺旋盘绕结构；

所述煤样箱17置于所述恒温箱6内的加热炉腔19内，且所述恒温箱6内的加热炉腔19内设置有加热器32；

所述煤样箱17包括外箱体170、内箱体172、熔融腔171、加热熔融腔178和内加热器2，其中，所述外箱体170套设在所述内箱体172的外侧，所述内箱体的内腔构设为煤样腔，所述外箱体与所述内箱体之间设置有所述熔融腔171，所述外箱体170的底内壁与所述内箱体的底外壁之间设置有加热熔融腔178，所述加热熔融腔178与熔融腔171连通，所述内加热器2设置在所述加热熔融腔178内，所述换热管36伸入所述煤样箱17内的端部设置有使得水蒸气均匀喷射的喷射组件；

所述煤样箱17的顶部采用导气装置16连接至所述检测装置33。

在本实施例中，所述加热熔融腔178内部填充设置有低熔点的金属，所述低熔点金属采用钎、铅或锡。

作为较佳的实施例，所述喷射组件包括多个喷射嘴177，所述喷射嘴177伸入煤样腔内，所述喷射嘴177为锥形结构，且锥形的小端连接至所述所述换热管36，所述内加热器2采用控制线缆176连接至控制器，所述内箱体的底部采用耐热防护座175对所述内加热器2进行固定。

其中，所述导气装置16包括左端的第一连接法兰7、与第一连接法兰7上部固定连接的导气管8、连接于导气管8右端的连接头22、套于连接头22外侧的紧固套9，所述第一连接法兰7与恒温箱6顶部的第二连接法兰20固定连接，所述紧固套9与连接头22之间设有密封垫21，所述连接头22上连接有注气针23，所述注气针23穿过气样口10与检测装置33相连通，本发明通过连接头22与注气针23螺纹连接，注气针23穿过橡胶气塞25将气体注入气样口10中，实现反应气体的注射，将恒温箱6与检测装置33通过导气管8连接，可使反应生成气体通过导气管8进入检测设备中，直通的方式避免反应气体受到污染，从而保证实验的准确性，同时通过紧固套9与气样口10螺纹连接，将连接头22与气样口10之间固定，从而使注气针23与气样口10之间相固定，螺纹连接的方式使连接较为稳定，同时拆卸较为方便，操作简单，更换气塞更加省时省力，提高了实验效率。

作为更佳的实施例，所述预热气路系统34还包括稳压阀4和压力表5，所述稳压阀4和压力表5位于所述输气管3上.

此外，所述恒温箱6包括固定连接于加热炉腔19右侧的温控箱18，所述加热炉腔19周围设有隔热层35，所述加热炉腔19内顶部固定所述加热器32，所述加热器32与温控箱18电性连接，所述加热炉腔19顶部设有与煤样箱17通过导气管8连接的第二连接法兰20，所述温控箱18前侧设有显示屏13、位于显示屏13下方的温控按键14，加热炉腔19中的加热器32与控制箱电性连接，通过控制箱上的温控按键14与显示屏13将加热器32温度调整至预定值，使加热炉腔19内的而温度保持在一定值。

其中，所述检测装置33包括气象色谱仪12、位于气象色谱仪12内的氢火焰离子化检测器11、与氢火焰离子化检测器11通过输气管3连接的氢气瓶15，所述气象色谱仪12顶部设有气样口10。所述连接头22底部设有外紧固螺纹29，所述外紧固螺纹29与注气针23上的内紧固螺纹30连接，所述连接头22外侧设有圆形的挡盘28，所述挡盘28的外径小于紧固套9的外径且大于连接头22的直径，所述紧固套9形状为顶端设有通孔的圆柱桶形且其通孔的直径与连接头22直径相同，所述紧固套9内侧设有内连接螺纹27，检测装置33包括气象色谱仪12、位于气象色谱仪12内的氢火焰离子化检测器11、与氢火焰离子化检测器11通过输气管3连接的氢气瓶15，气象色谱仪12顶部设有气样口10，气象色谱仪12(型号为7890b)使不同的含碳成分的分子速度不同，从而使混合气体在色谱柱中分离，氢火焰离子化检测器11(型号为bwzj-13)可将含碳成分的分子离子化，将化学信号转化为电信号从而使混合气体中的含碳元素的分子含量检测出来，氢气瓶15为氢火焰离子化检测器11提供燃气。

所述密封垫21为弹性橡胶材料制成的环状垫片，密封垫21的外径大于固定套的内径且密封垫21内径小于连接头22直径。本发明通过连接头22底端的外紧固螺纹29与注气针23顶端内侧的内紧固螺纹30连接，使连接头22与注气针23紧固连接，将注气针23穿过气样口10使混合气体注入，通过紧固套9与气样口10连接使连接头22与气样口10保持固定连接，同时避免气样口10内外两侧的气压差造成漏气；气样口10包括塞套24、塞套24内部的橡胶气塞25、端部套有橡胶气塞25的气样管26，塞套24与气样管26螺纹连接且塞套24外径与气样管26端部横截面直径相同，橡胶气塞25夹于塞套24与气样管26之间，气样管26外侧设有外连接螺纹31，气样口10上的橡胶气塞25用于封闭气样口10使内部气体向同一方向流动，塞套24固定于气样管26端部避免橡胶气塞25在气压差作用力下被弹出。

本发明的工作原理是：在连接恒温箱6与气象色谱仪12时，只需通过导气装置16上连接头22与注气针23螺纹连接，将注气针23穿过气样口10上的橡胶气塞25，从而能够使导气管8中的混合气体通过注气针23进入气样管26内，同时将紧固套9上的内螺纹与气样管26上的外连接螺纹31连接，紧固套9内部与连接头22上的挡盘28相卡接使连接头22与紧固套9相固定，从而使注气针23位于气样口10与连接头22之间保持固定，螺纹连接的方式拆卸更换气样管26端部的橡胶气塞25更加方便，同时也保证了气样口10与导气装置16之间连接的密封性，避免因反应气体泄漏导致实验数据不准确或导致实验失败，在实验时，将样品煤放入煤样箱17中，将煤样箱17置于加热炉腔19内，通过温控按键14调节恒温箱6的温度，其温度可在显示屏13上观察，将水蒸气发生器1上的总阀打开，之后通过稳压阀4调节使气流稳定进入换热管36内预热，之后进入煤样箱17中，通过导气管8进入导气装置16，之后通过导气装置16由气样口10进入气象色谱仪12中，混合气体在气象色谱仪12中分离后进入气象色谱仪12中的氢火焰离子化检测器11，氢气瓶15提供燃气，与空气反应在氢火焰离子化检测器11中使分离的混合气体依次反应，生成不同的色谱图，以便于对不同含碳物质含量进行测量。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。