热解焚烧实验装置的制作方法

1.本技术涉及实验技术领域，尤其涉及一种热解焚烧实验装置。


背景技术：

2.相关技术中，高原地区通常地广人稀，产生的垃圾量相对较少，采用热解焚烧技术对垃圾就地处理是一种较好的处理方式。然而，由于无法得知高原条件对垃圾热解焚烧过程机理及污染物释放规律的影响，使热解焚烧技术在高原地区难以普及。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种热解焚烧实验装置，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
4.作为本技术实施例的一个方面，本技术实施例提供一种热解焚烧实验装置，包括：
5.供气组件，包括供气容器，供气容器用于容纳可调氧浓度的第一气体；
6.热解焚烧模拟组件，热解焚烧模拟组件的输入端连接于供气容器的输出端，热解焚烧模拟组件用于加热待热解焚烧物，以使待热解焚烧物在第一气体中发生热解焚烧反应并产生第二气体；
7.焦油冷凝组件，焦油冷凝组件的输入端连接于热解焚烧模拟组件的输出端，焦油冷凝组件用于冷凝第二气体中携带的焦油。
8.在一种实施方式中，热解焚烧模拟组件包括：
9.连接管，连接管的输入端连接于供气容器的输出端，连接管的输出端连接于焦油冷凝组件的输入端，待热解焚烧物位于连接管内且在第一位置和第二位置之间可移动；
10.加热炉，套设于连接管，第一位置与加热炉对应，第二位置位于加热炉与连接管的输入端之间。
11.在一种实施方式中，连接管内设置有装载件和第一磁吸件，装载件用于盛放待热解焚烧物，第一磁吸件连接于装载件的邻近供气容器的一端；
12.连接管外部设置有与第一磁吸件磁吸的第二磁吸件，在第二磁吸件移动的情况下，第一磁吸件带动待热解焚烧物在第一位置和第二位置之间移动。
13.在一种实施方式中，装载件和第一磁吸件之间连接有连接件。
14.在一种实施方式中，连接管的长度为l1，加热炉的长度为l2，其中，2≤l1/l2≤2.5。
15.在一种实施方式中，热解焚烧模拟组件还包括：
16.两个密封件，分别设置于连接管的输入端和输出端；
17.支撑架，支撑于加热炉和两个密封件的底部。
18.在一种实施方式中，焦油冷凝组件包括：
19.冷凝管，冷凝管内限定出液体流道和气体流道，气体流道的输入端连接于热解焚烧模拟组件的输出端，液体流道内容纳有冷却液，冷却液用于与气体流道内的第二气体换
热，以冷凝第二气体中携带的焦油；
20.烧瓶，烧瓶的输入端连接于气体流道的输出端，烧瓶用于容纳焦油，烧瓶的输出端适于连接于气体采集测试装置。
21.在一种实施方式中，冷凝管上形成有液体进口、液体出口、气体进口和气体出口，液体进口和液体出口分别与液体流道连通，气体进口和气体出口分别与气体流道连通，液体进口和气体出口位于冷凝管的下部，液体出口和气体进口位于冷凝管的下部。
22.在一种实施方式中，供气组件还包括供气管路，供气管路连接于供气容器和热解焚烧模拟组件之间，沿第一气体的流动方向，供气管路上依次设置有减压阀、质量流量计和第一流量调节阀。
23.在一种实施方式中，热解焚烧实验装置还包括：
24.真空泵，真空泵的输入端连接于焦油冷凝组件的输出端，真空泵用于抽取热解焚烧模拟组件内的第二气体，真空泵的输出端适于连接于气体采集测试装置；
25.第二流量调节阀，设置于热解焚烧模拟组件的输出端；
26.压力表，设置于热解焚烧模拟组件的输入端。
27.本技术实施例采用上述技术方案可以模拟垃圾在不同氧浓度的环境下的热解焚烧反应，并对不同氧浓度环境下的热解焚烧产物进行研究，有利于高原环境下垃圾热解焚烧技术的应用。
28.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
29.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
30.图1示出根据本技术实施例的热解焚烧装置的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.10：热解焚烧实验装置；
33.100：供气组件；110：供气容器；120：供气管路；121：减压阀；122：质量流量计；123：第一流量调节阀；
34.200：热解焚烧模拟组件；210：连接管；211：装载件；212：第一磁吸件；213：第二磁吸件；214：连接件；220：加热炉；221：控制面板；230：密封件；240：支撑架；
35.300：焦油冷凝组件；310：冷凝管；320：烧瓶；
36.400：真空泵；500：第二流量调节阀；600：压力表；700：湿式流量计。
具体实施方式
37.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
38.随着我国经济的发展以及西部大开发战略的实施，人们在高原地区活动产生的生活垃圾也越来越多，如果不采取有效措施对其进行处理，会对当地环境造成严重的破坏。目前高原地区采取的主要垃圾处理方式是填埋处理，但填埋处理垃圾减量化不明显，填埋场需要很长时间才能消纳完成，并且产生的渗滤液对土壤和地下水会造成严重的污染。而垃圾热解焚烧技术可以最大程度地对垃圾减量化、无害化处理，同时热解过程需要在无氧或者缺氧条件下进行，是一种用来处理少量垃圾的新兴技术。
39.高原地区具有高寒、低压、缺氧的气候特点，西部高原地区地广人稀，产生的垃圾量相对较少，采用热解焚烧技术对垃圾就地处理是一种较好的处理方式。而目前高原地区对此类技术尚未普及开，仅在一些地方开展了小型化试用，主要是因为高原条件对于垃圾热解焚烧过程机理及污染物释放规律的影响还尚未研究清晰。这需要人们在实验室中模拟高原环境特点，通过搭建实验装置研究分析高原与平原两种条件下，不同影响因素对于垃圾热解焚烧性能的影响，从而确定最佳的反应参数。目前对于此类的实验研究相对较少，主要是因为模拟低压缺氧状态需要整个密封的装置系统，且管式炉升温过程是从室温程序升温至指定的温度，难以模拟垃圾从外界进入到炉内高温环境中快速升温的过程。另外，垃圾在热解焚烧过程中会因为燃烧不充分，有焦油产生，影响后面对烟气成分的测试过程。
40.为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种热解焚烧实验装置。图1示出根据本技术实施例的热解焚烧实验装置的结构示意图。如图1所示，该热解焚烧实验装置10包括：供气组件100、热解焚烧模拟组件200和焦油冷凝组件300。
41.其中，供气组件100包括供气容器110，供气容器110用于容纳可调氧浓度的第一气体。示例性地，供气容器110可以为气瓶。第一气体可以包括氧气和氮气，气瓶可以根据高原不同海拔的氧气浓度进行配比，模拟高原的气体组分。
42.热解焚烧模拟组件200的输入端连接于供气容器110的输出端，热解焚烧模拟组件200用于加热待热解焚烧物，以使待热解焚烧物在第一气体中发生热解焚烧反应并产生第二气体，焦油冷凝组件300的输入端连接于热解焚烧模拟组件200的输出端，焦油冷凝组件300用于冷凝第二气体中携带的焦油。
43.由此，焦油冷凝组件300可以将热解焚烧反应后产生的第二气体中的焦油冷凝下来，以对焦油进行测试分析，并且可以对第二气体中剩余的气体进行气体分析检测，从而可以更加准确地对反应产物进行分类采集测试。
44.根据本技术实施例的热解焚烧实验装置10，通过设置上述的供气组件100、热解焚烧模拟组件200和焦油冷凝组件300，供气组件100能够提供不同浓度的第一气体，从而可以模拟垃圾在不同氧浓度的环境下的热解焚烧反应，并对不同氧浓度环境下的热解焚烧产物进行研究，从而可以在平原地区进行模拟高海拔环境下的垃圾热解焚烧实验，有利于高原环境下垃圾热解焚烧技术的应用。另外，焦油冷凝组件300能够冷凝第二气体中携带的焦油，从而避免影响对热解焚烧反应后的气体成分的测试。
45.在一种实施方式中，参照图1，热解焚烧模拟组件200包括连接管210和加热炉220。其中，连接管210的输入端连接于供气容器110的输出端，连接管210的输出端连接于焦油冷凝组件300的输入端，待热解焚烧物位于连接管210内且在第一位置和第二位置之间可移动。加热炉220套设于连接管210，第一位置与加热炉220对应，第二位置位于加热炉220与连接管210的输入端之间。
46.示例性地，加热炉220的温度范围可以为0～1400℃(包括端点值)，加热炉220上可以设置有控制面板221，通过操作控制面板221上设定的程序，可以使加热炉220内温度从室温升至设定温度。连接管210可以为石英管，石英管材料可以为sio2耐高温材料。实验前，待热解焚烧物例如垃圾样品可以位于第二位置。在加热炉220内温度上升至设定温度后，使待热解焚烧物从第二位置移动至第一位置，使其产生热解焚烧反应。
47.由此，通过使待热解焚烧物在第一位置和第二位置之间可移动，能够在密闭的实验装置中快速将热解焚烧实验装置10推送至已经升至设定温度的加热炉220内，可以有效模拟垃圾进入热解焚烧炉快速升温的过程。
48.在一种实施方式中，结合图1，连接管210内设置有装载件211和第一磁吸件212，装载件211用于盛放待热解焚烧物，第一磁吸件212连接于装载件211的邻近供气容器110的一端，连接管210外部设置有与第一磁吸件212磁吸的第二磁吸件213，在第二磁吸件213移动的情况下，第一磁吸件212带动待热解焚烧物在第一位置和第二位置之间移动。
49.示例性地，第一磁吸件212可以为磁铁池，第二磁吸件213可以为圆环形，且第二磁吸件213套设于连接管210外。实验前，可以通过移动第二磁吸件213使待热解焚烧物保持在第二位置。在加热炉220内温度上升至设定温度后，可以将第二磁吸件213朝向加热炉220移动，第一磁吸件212在磁吸作用下随第二磁吸件213一起移动。由于装载件211连接于第一磁吸件212，第一磁吸件212可以带动装载件211和装载于装载件211的待热解焚烧物移动，直至待热解焚烧物移动至第一位置，以发生热解焚烧反应。
50.由此，通过上述设置，可以通过第一磁吸件212和第二磁吸件213之间的磁吸作用使待热解焚烧物在第一位置和第二位置之间移动，在有效模拟垃圾进入热解焚烧炉快速升温的过程的同时，结构简单，方便操作。
51.在一种可选的实施方式中，如图1所示，装载件211和第一磁吸件212之间连接有连接件214。如此设置，装载件211和第二磁吸件213在连接管210轴向上的间距较大，从而在第二磁吸件213与加热炉220距离相对较大的情况下就能够将装载件211推送至第一位置，可以降低操作难度，使装载件211和第一磁吸件212的布置可以更加灵活。可选地，连接件214可以为横截面形状为圆形的铁杆，但不限于此。
52.在一种实施方式中，连接管210的长度为l1，加热炉220的长度为l2，其中，2≤l1/l2≤2.5。其中，加热炉220的长度指的是加热炉220沿连接管210的延伸方向的尺寸。示例性地，加热炉220与连接管210的输出端之间的间距可以小于加热炉220与连接管210的输入端之间的间距。
53.具体地，例如，当l1/l2＜2时，连接管210的长度与加热炉220的长度比值过小，可能导致加热炉220与连接管210的输入端之间的距离过小，从而导致第二磁吸件213的操作空间过小，且第一位置和第二位置之间的距离过近，可能会升高第二位置的温度，从而无法模拟垃圾的快速升温过程；当l1/l2＞2.5时，连接管210的长度与加热炉220的长度比值过大，可能导致第一气体和/或第二气体在连接管210内的流动路径过长，可能会提升气体的流动阻力。
54.由此，通过使2≤l1/l2≤2.5，连接管210的长度与加热炉220的长度比值合理，在保证能过有效模拟垃圾的快速升温过程的同时，是第二磁吸件213的操作空间相对较大，且可以减小第一气体和/或第二气体的流动阻力。
55.在一种实施方式中，如图1所示，焦油冷凝组件300包括冷凝管310和烧瓶330。冷凝管310内限定出液体流道和气体流道，气体流道的输入端连接于热解焚烧模拟组件200的输出端，液体流道内容纳有冷却液，冷却液用于与气体流道内的第二气体换热，以冷凝第二气体中携带的焦油。烧瓶330的输入端连接于气体流道的输出端，烧瓶330用于容纳焦油，烧瓶330的输出端适于连接于气体采集测试装置。
56.示例性地，气体流道的两端可以分别连接于连接管210的输出端和烧瓶330的输入端。热解焚烧反应后产生的第二气体从连接管210流入气体流道，并与液体流道内的冷却液例如冷凝水发生热交换，冷凝出第二气体中携带的焦油，焦油沿气体流道流入烧瓶330内。由此，通过设置上述的冷凝管310和烧瓶330，在有效冷凝出第二气体中携带的焦油的同时，可以通过烧瓶330对焦油进行收集，从而方便对焦油进行测试分析。
57.在一种实施方式中，冷凝管310上形成有液体进口、液体出口、气体进口和气体出口，液体进口和液体出口分别与液体流道连通，气体进口和气体出口分别与气体流道连通，液体进口和气体出口位于冷凝管310的下部，液体出口和气体进口位于冷凝管310的下部。
58.例如，结合图1，烧瓶330可以为锥形烧瓶，烧瓶330的瓶口处可以设有木塞。冷凝管310的下端可以插入木塞中，以使液体流道内的焦油可以流动至烧瓶330内部。焦油凝结完成后，干燥的气体可以通过木塞中的另一玻璃管引出。冷却液例如冷凝水可以从液体进口流入，流经液体流道并吸收第二气体的热量后，从液体出口流出。
59.由此，液体进口与烧瓶330的距离较近，从而邻近烧瓶330的冷却液的温度更低，保证能够完全冷凝第二气体中携带的焦油，使反应后的产物气液分离，从而更加准确地测试反应后的烟气成分。
60.在一种实施方式中，如图1所示，供气组件100还包括供气管路120，供气管路120连接于供气容器110和热解焚烧模拟组件200之间，沿第一气体的流动方向，供气管路120上依次设置有减压阀121、质量流量计122和第一流量调节阀123。可选地，第一流量调节阀123可以为针阀。
61.由此，可以通过减压阀121将供气容器110内的高压气体减压并释放至供气管路120中，质量流量计122可以检测进入至连接管210内的第一气体的质量流量，第一流量调节阀123可以调节进入加热炉220内的第一气体流量大小，从而可以模拟垃圾在不同空气流速的环境下热解焚烧的产物，有效分析气体质量流量对于垃圾热解焚烧过程的影响。
62.在一种实施方式中，参照图1，热解焚烧实验装置10还包括真空泵400、第二流量调节阀500和压力表600。其中，真空泵400的输入端连接于焦油冷凝组件300的输出端，真空泵400用于抽取热解焚烧模拟组件200内的第二气体，真空泵400的输出端适于连接于气体采集测试装置。第二流量调节阀500设置于热解焚烧模拟组件200的输出端。压力表600设置于热解焚烧模拟组件200的输入端。例如，真空泵400可以为无油隔膜真空泵400，用于抽取连接管210内的气体，第二流量调节阀500可以为针阀。真空泵400和烧瓶330的输出端之间可以设有湿式流量计700，湿式流量计700用于测量排出外界的气体流量大小。
63.具体实验过程如下：供气容器110内容纳有配比实验所需氧含量的第一气体，调节第一流量调节阀123开度大小，使通入连接管210内的气体流量为实验所需值；将加热炉220温度设定并维持在实验所需值；将盛有待热解焚烧物例如垃圾的装载件211放于石英管中，并通过法兰密封；启动无油隔膜真空泵400，调节第二流量调节阀500开度，使压力表600示
数显示至实验所需的压力条件；推动第二磁吸件213，使装载件211将垃圾推至第一位置；开启样品气体采集测试装置，分析垃圾热解焚烧产生的气体成分，锥形瓶内的焦油物质可待反应完成后取出进行测试分析。
64.如此设置，真空泵400可以用于抽取热解焚烧模拟组件200例如连接管210内的气体，用于形成低压状态；第二流量调节阀500可以通过调节开度大小来改变抽气量，以改变连接管210内压力大小；压力表600可以用于显示当前连接管210内的压力大小，从而可以调控不同的大气压环境，模拟不同压力环境下的热解焚烧产物。
65.在一种实施方式中，参照图1，热解焚烧模拟组件200还包括支撑架240和两个密封件230。具体地，两个密封件230分别设置于连接管210的输入端和输出端，支撑架240支撑于加热炉220和两个密封件230的底部。例如，密封件230可以为法兰，各密封件230上可以形成有贯通的通孔，以用于连接进气软管(即供气管路120)和排气软管，从而向连接管210内通排气。支撑架240可以用于支撑加热炉220和密封件230，从而使整个热解焚烧实验装置10的结构更加稳定。
66.根据本技术实施例的热解焚烧实验装置10，可在低海拔平原地区模拟高原环境的垃圾热解焚烧，为研究高原条件下垃圾热解焚烧机理提供实验条件，为垃圾热解焚烧技术在高原上的应用提供技术支持。
67.在本说明书的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”、“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技术和简化描述，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技术的限制。
68.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一个或者多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
69.在本技术中，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，还可以是通信；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。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技术中的具体含义。
70.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
71.上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，
这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
72.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。