一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，包括用于加热及控制温度调节的温控系统、用于放置粉尘试样及实现高压直流供电的试样系统、用于电压电流控制的测量系统、以及用于实现不同气氛测试环境的气氛调节系统；电流通过若干个不同精度并联的电流表测量，并装有电流表保护的旁路电路，气体经过多孔材料的缓冲均匀地进入炉体内部，形成所需的炉内气氛，炉门通过扣压式开关阀密封，并且炉门与箱体之间加密封圈，炉门处设有冷却水循环系统，保证测试系统的安全可靠。本实用新型有效地解决了高温下不同气氛粉尘比电阻的测量问题，克服了常规粉尘比电阻测试装置只能测试空气气氛中粉尘比电阻的缺陷。
【专利说明】—种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种比电阻测试装置，尤其是涉及一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置。
【背景技术】
[0002]粉尘比电阻是指单位粉尘厚度、单位面积的粉尘层的电阻值，是粉尘的物理特性，与粉尘水分含量、化学组成及温度等众多因素有关。粉尘比电阻在静电除尘领域具有非常重要的意义，只有当粉尘比电阻在适宜静电除尘的范围内才能被静电除尘器高效脱除。
[0003]如今煤炭资源化利用成为能源高效利用的研究重点，整体煤气化联合循环(IGCC)、增压流化床联合循环(PFBC)及煤炭多联产等是煤炭资源化利用的典型技术，目前高温静电除尘是IGCC、PFBC及煤炭多联产的关键技术问题，因此测量不同气氛下(特别是煤气化炉还原性气氛)粉尘高温比电阻具有十分重要的意义。IGCC、煤炭多联产等系统中烟气气氛是由CO、H2, CH4等气体组成的还原性气氛，为确保高温静电除尘器在此条件下高效运行，测试还原性气氛下不同温度时的粉尘比电阻具有必要性，高温下要在加热炉内形成还原性气氛对装置密封性提出了很高的要求。需要对加热炉箱体密封性进行精密设计，这就对比电阻测量装置提出了新的要求。
[0004]粉尘比电阻的测量一般是在温度可调的电极箱内进行的，测量时把粉尘试样放于电极箱内的高低压电极之间，并将直流高压电源的高压输出端与电极箱内的高压极链接，低压极则与电流测量仪表连接，然后在设定的温度和电压下进行测量。
[0005]传统粉尘比电阻测量装置的高压电极部分与电极箱箱体之间的绝缘采用常规的绝缘方法，即两者之间利用一些绝缘材料(如聚四氟乙烯、瓷套管等)实施绝缘。研究表明，绝大多数固体材料具有负的温度比电阻系数，即温度越高其比电阻越低，这主要是由于材料本身的离子、电子的运动在高温下越趋活跃的原因。当温度达到200?300°C时，其绝缘性开始降低，而且其下降幅度将随温度的升高而增大，即使是高温陶瓷、石英玻璃、氟晶云母等这样的特殊高温绝缘材料也不例外。因此，目前国内外粉尘比电阻测量设备的最高工作温度仅限于200?300°C。当温度达到1000°C以上时，许多绝缘材料即使机械性能没被破坏，但其电气性能不可避免地大幅度下降，甚至有可能成为半导体。因此，现有测量装置所采用的绝缘方法显然不可能满足上千摄氏度超高温条件下的测量要求。
[0006]中国专利CN102043094B公开了一种超高温高压粉尘比电阻测量装置，它包括电加热器、高压直流电源、高温电炉、低压电极、盘状高压电极、低压电极吊挂机构、高压电极支架，所述低压电极与盘状高压电极均位于高温电炉内，低压电极位于盘状高压电极的上方，二者之间放置粉尘试样，低压电极通过低压电极吊挂机构和微电流检测仪表接高压直流电源负极，所述高压电极支架固定在高温电炉的下方并与高压直流电源的正极连接，其上端穿过高温电炉底板上的通孔顶在盘状高压电极的底部，高压电极支架与高温电炉底板之间相隔离。本实用新型有效解决了传统测量装置因固体绝缘材料在高温条件下绝缘性能下降而不能对高压电极采取有效绝缘的问题，可在1000°c超高温条件下准确测量粉尘的比电阻、击穿电压和漏泄电流。但是，一方面，该粉尘比电阻测试装置的高压电极支架固定在高温电炉的下方的转动托盘上，并穿过高温电炉底板，该部分结构设计繁琐，高温下螺纹易老化受损，不易调节，；另一方面，该粉尘比电阻测试装置只能测试空气气氛中粉尘比电阻，不能模拟粉尘所处的真实气氛，然而不同气氛对粉尘比电阻影响较大；同时，高温静电除尘器运行状况下粉尘的含碳量较高，高温空气气氛下特性极易发生改变，空气气氛中测得的粉尘比电阻并不能代表高温静电除尘实际运行时的粉尘比电阻。
实用新型内容
[0007]为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种可以测量不同气氛下高温粉尘比电阻的测试装置，有效地解决了高温下不同气氛粉尘比电阻的测试问题。
[0008]一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，所述装置包括用于加热及控制温度调节的温控系统、用于放置粉尘试样及实现高压直流供电的试样系统、用于电压电流控制的测量系统、以及用于实现不同气氛测试环境的气氛调节系统。
[0009]优选地，所述温控系统包括电加热炉和温度控制器，所述电加热炉包括炉门和炉体，炉门与炉体之间通过扣压式开关密封，并且炉门与炉体之间设有密封圈，为了防止密封圈在高温下老化，密封性能变差，炉门处设有冷却水循环系统；所述温度控制器包括电加热器和温度探头，所述电加热器和温度探头设置在电加热炉内，电加热炉通过电加热器以及温度探头与温度控制器相连。
[0010]优选地，所述试样系统包括低压接地电极、高压盘状电极和高压直流电源，所述低压接地电极、高压盘状电极均位于电加热炉内，低压接地电极位于高压盘状电极上方，二者之间设置有放置粉尘试样的底盘，低压接地电极通过悬挂机构与电流表相连，所述高压盘状电极设置在耐高温底座上，所述耐高温底座通过绝缘垫层与电加热炉的底板隔离，高压直流电源的输出端通过传递杆从电加热炉后部穿过电加热炉的保温层接入高压盘状电极。
[0011]优选地，所述测量系统包括若干个不同量程并联的电流表和若干个不同量程并联的电压表，所述电流表与接地端相连，为了保护电流表，电流表边上还设有与接地端相连的旁路电路，低压接地电极通过悬挂机构与旁路电路相连，电压表一端与高压直流电源的输出端相连，另一端与接地端相连。
[0012]优选地，所述气氛调节系统包括进气口和保温层，所述进气口和保温层均设置在炉体四周，所述保温层由多孔保温材料构成，气体通过多孔保温材料渗透进入炉膛，保证气流的均匀。
[0013]优选地，所述炉门处设有压力表和出气口，所述电加热炉通过出气口与真空泵相连；所述扣压式开关设置在炉门四周。
[0014]优选地，所述悬挂机构包括悬挂梁和吊杆，所述悬挂梁位于电加热炉内并与电流表或接地端相连，所述吊杆一端与低压接地电极中部固接，另一端穿过悬挂梁；所述耐高温底座与传递杆之间通过螺纹连接。
[0015]优选地，所述传递杆与电加热炉之间通过刚玉套管绝缘，绝缘距离为60?70mm，刚玉套管外直径为120mm，中间孔直径为6?8mm。
[0016]优选地，所述低压接地电极外部还设有环形接地电极，两者之间设有2?3mm的环形间隙。环形接地电极目的是保证粉尘试样测试部分场强均匀。[0017]优选地，所述测量系统包括三个不同量程且并联的电流表和两个不同量程且并联的电压表。
[0018]本实用新型所述绝缘垫层可以采用80_的高铝陶瓷层，所述传递杆、耐高温底座均可以采用2520不锈钢材质。该材料在1100°C下使用不会发生高温氧化和变形。
[0019]本实用新型密封结构采用扣压式炉门夹密封圈密封，关好炉门后调节好炉门四周的扣压式开关处于平衡状态，即可保证炉内完全密封，同时设有炉内出气口和炉内压力表，可以通过真空泵从出气口抽气形成真空,根据炉内真空度保持的时间来判断箱体内密封性能，并设有冷却水系统，在高温下对炉门及密封圈进行冷却。
[0020]气氛调节系统由气瓶配气供气，通过流量计控制好流量进入炉内，炉门处设有压力表显示炉体内压力。由于炉内保温层材料为多孔材料,对排入的气体有一定的缓冲作用，可以保证气体均匀稳定地进入测试箱体，避免流速过大或不稳定造成的吹散粉尘试样等问题。
[0021]本实用新型结构简单，设计合理，有效地解决了高温下不同气氛粉尘比电阻的测量问题，克服了常规粉尘比电阻测试装置只能测试空气气氛中粉尘比电阻，不能模拟实际气氛的缺陷，可实现在1100°C以下测量各种气氛中粉尘比电阻及击穿电压；本实用新型为高温静电除尘【技术领域】提供基础理论数据，对各领域中高温静电除尘器的设计应用具有重要的参考意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型装置的结构示意图。
[0023]1:炉体，2:炉门，3:绝缘垫层，4-1:悬挂梁，4_2:吊杆，5:低压接地电极，6:环形接地电极，7:放置粉尘试样的底盘，8:高压盘状电极，9:耐高温底座，10:传递杆，11:温度探头，12:保温层，13:温度控制器，14:电加热器，15:进气口，16:冷却水循环系统，17:压力表，18:真空泵，19密封垫。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0025]实施例1
[0026]参照图1，一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，所述装置包括用于加热及控制温度调节的温控系统、用于放置粉尘试样及实现高压直流供电的试样系统、用于电压电流控制的测量系统、以及用于实现不同气氛测试环境的气氛调节系统。
[0027]所述温控系统包括电加热炉和温度控制器，所述电加热炉包括炉门2和炉体1，炉门2与炉体I之间通过扣压式开关密封，并且炉门2与炉体I之间设有密封圈19，为了防止密封圈在高温下老化，密封性能变差，炉门2处设有冷却水循环系统16 ;所述扣压式开关设置在炉门2四周。所述温度控制器13包括电加热器14和温度探头11，所述电加热器14和温度探头11设置在电加热炉内，电加热炉通过电加热器14以及温度探头11与温度控制器13相连。
[0028]所述试样系统包括低压接地电极5、高压盘状电极8和高压直流电源15，所述低压接地电极5、高压盘状电极8均位于电加热炉内，低压接地电极5位于高压盘状电极8上方，二者之间设置有放置粉尘试样的底盘7，低压接地电极5通过悬挂机构与电流表相连。为了保证测试段粉尘处于均匀电场中，所述低压接地电极5外部还设有环形接地电极6，两者之间设有2?3mm的环形间隙；所述悬挂机构包括悬挂梁4_1和吊杆4-2,所述悬挂梁4_1位于电加热炉内并与电流表或接地端相连，悬挂梁的作用是为了保证整个低压接地电极的重量为行业标准中所规定的粉尘表面的压强值。所述吊杆4-2 —端与低压接地电极5中部固接，另一端穿过悬挂梁4-1与电流表或接地端相连。所述高压盘状电极8设置在耐高温底座9上，所述耐高温底座9通过80mm的高铝陶瓷绝缘垫层3与电加热炉的底板隔离；高压直流电源(H-TC)的输出端通过传递杆10从电加热炉后部穿过电加热炉的保温层12接入高压盘状电极8 ;耐高温底座9与传递杆10之间通过螺纹连接；所述传递杆10与电加热炉之间由刚玉套管绝缘，绝缘距离为60?70mm,刚玉套管外直径为120mm,中间孔直径为6mm。所述传递杆、耐高温底座均采用2520不锈钢材质。
[0029]所述测量系统包括三个不同量程且并联的电流表和两个不同量程且并联的电压表，所述电流表与接地端相连，为了保护电流表，电流表边上还设有与接地端相连的旁路电路，低压接地电极通过悬挂机构与旁路电路相连，电压表一端与高压直流电源(H-TC)的输出端相连，另一端与接地端相连。
[0030]所述气氛调节系统包括进气口 15和保温层12，所述进气口 15和保温层15均设置在炉体I四周，所述保温层15由多孔保温材料构成，气体通过多孔保温材料渗透进入炉膛，保证气流的均匀。
[0031]所述炉门2处设有压力表17和出气口，所述电加热炉通过出气口与真空泵18相连。
[0032]本实用新型负直流高压施加于装有粉尘的底盘上，上端低压接地电极接地，试样系统置于高温电加热炉内，电加热炉与温控系统通过设定升温程序用于控制测试温度，保证测试过程中粉尘试样处于恒温状态。为了确保安全性与准确性，电流通过三个不同精度并联的电流表测量，并装有电流表保护的旁路电路。气体通过进气孔进入炉内多孔保温层，经过多孔保温材料的缓冲均匀地进入炉体内部，形成所需的炉内气氛，炉门通过扣压式开关密封，并且炉门与炉体之间加设有密封圈，炉门处设有冷却水循环系统，温度高于300°C则打开冷却水对炉门处密封圈及炉门进行冷却，保证测试系统的安全可靠。密封设计完全满足各种气氛要求，特别是负压还原性气氛。
[0033]本实用新型有效解决了高温下含碳量较高的粉尘比电阻测量时的氧化问题，可实现在1100°c以下各种气氛中粉尘比电阻，以及含碳量较高粉尘比电阻的测试。
[0034]实施例2
[0035]参照图1，将某燃煤电厂静电除尘器灰样放置在底盘7上，关闭炉门2，空气通过流量计控制好流量并通过进气孔进入炉内多孔保温层，经过多孔保温材料的缓冲均匀地进入炉体内部，形成所需的炉内气氛，炉门处设有压力表显示炉体内压力。由于炉内保温层材料为多孔材料，对排入的气体有一定的缓冲作用，可以保证气体均匀稳定地进入测试箱体，避免流速过大或不稳定造成的吹散粉尘试样等问题。
[0036]本实用新型负直流高压施加于装有粉尘的底盘上，上端低压接地电极接地，试样系统置于高温电加热炉内，电加热炉与温控系统通过设定升温程序用于控制测试温度，保证测试过程中粉尘试样处于恒温状态。为了确保安全性与准确性，电流通过三个不同精度并联的电流表测量，并装有电流表保护的旁路电路。气体通过进气孔进入炉内多孔保温层，经过多孔保温材料的缓冲均匀地进入炉体内部，形成所需的炉内气氛，炉门通过扣压式开关密封，并且炉门与炉体之间加设有密封圈，炉门处设有冷却水循环系统，温度高于300°C则打开冷却水对炉门处密封圈及炉门进行冷却，保证测试系统的安全可靠。
[0037]利用本实用新型可变气氛高温粉尘比电阻测试装置在空气气氛下测试了不同温度下某燃煤电厂静电除尘器灰样比电阻值，其结果如表1所示，并进行了重复性实验，其结果如表2所示，从结果可以看出本实用新型装置可以很好的实现高温(1100°C)下的比电阻的测试，而且其重复性好，可稳定实现低温及高温下的灰样比电阻测试。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述装置包括用于加热及控制温度调节的温控系统、用于放置粉尘试样及实现高压直流供电的试样系统、用于电压电流控制的测量系统、以及用于实现不同气氛测试环境的气氛调节系统。
2.根据权利要求1所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述温控系统包括电加热炉和温度控制器，所述电加热炉包括炉门和炉体，炉门与炉体之间通过扣压式开关密封，并且炉门与炉体之间设有密封圈，炉门处设有冷却水循环系统；所述温度控制器包括电加热器和温度探头，所述电加热器和温度探头设置在电加热炉内，电加热炉通过电加热器以及温度探头与温度控制器相连。
3.根据权利要求1所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述试样系统包括低压接地电极、高压盘状电极和高压直流电源，所述低压接地电极、高压盘状电极均位于电加热炉内，低压接地电极位于高压盘状电极上方，二者之间设置有放置粉尘试样的底盘，低压接地电极通过悬挂机构与电流表相连，所述高压盘状电极设置在耐高温底座上，所述耐高温底座通过绝缘垫层与电加热炉的底板隔离，高压直流电源的输出端通过传递杆从电加热炉后部穿过电加热炉的保温层接入高压盘状电极。
4.根据权利要求1所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述测量系统包括若干个不同量程并联的电流表和若干个不同量程并联的电压表，所述电流表与接地端相连，电流表边上还设有与接地端相连的旁路电路，低压接地电极通过悬挂机构与旁路电路相连，电压表一端与高压直流电源的输出端相连，另一端与接地端相连。
5.根据权利要求1所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述气氛调节系统包括进气口和保温层，所述进气口和保温层均设置在炉体四周，所述保温层由多孔保温材料构成。
6.根据权利要求2所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述炉门处设有压力表和出气口，所述电加热炉通过出气口与真空泵相连；所述扣压式开关设置在炉门四周。
7.根据权利要求3所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述悬挂机构包括悬挂梁和吊杆，所述悬挂梁位于电加热炉内并与电流表或接地端相连，所述吊杆一端与低压接地电极中部固接，另一端穿过悬挂梁与电流表或接地端相连；所述耐高温底座与传递杆之间通过螺纹连接。
8.根据权利要求3所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述传递杆与电加热炉之间通过刚玉套管绝缘，绝缘距离为60?70mm，刚玉套管外直径为120mm，中间孔直径为6?8mm。
9.根据权利要求3所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述低压接地电极外部还设有环形接地电极，两者之间设有2?3mm的环形间隙。
10.根据权利要求4所述的可变气氛高温粉尘比电阻测试装置，其特征在于:所述测量系统包括三个不同量程且并联的电流表和两个不同量程且并联的电压表。
【文档编号】G01R27/22GK203479910SQ201320555427
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】高翔, 郑成航, 骆仲泱, 岑可法, 倪明江, 张涌新, 施正伦, 周劲松, 方梦祥, 程乐鸣, 王勤辉, 王树荣, 余春江 申请人:浙江大学