一种新型高温高压电加热炉的制作方法
【专利摘要】一种新型高温高压电加热炉，包括下料管、反应进气管、联接器、Al2O3陶瓷反应管、壳体、炉衬进气管、硅钼棒、硅酸铝纤维保温棉和排渣管等；Al2O3陶瓷反应管的上端通过所述联接器分别与所述下料管和所述反应进气管连接，采用石墨盘根密封；Al2O3陶瓷反应管的下端通过管道与所述排渣管连接，并采用高温胶密封；硅钼棒垂直悬挂均匀布置于所述Al2O3陶瓷反应管周围；所述壳体与电加热元件之间填充保温材料，并通入一定压力的惰性气体。本发明中采用的Al2O3陶瓷反应管和壳体，可承受1500℃、1.5MPa的温度压力条件，适用于高温高压条件下固体含碳燃料的热解、气化与燃烧中试研究，具有快速升温、稳定加压的优点。
【专利说明】一种新型高温高压电加热炉
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高温高压电加热炉，尤其适用于高压高温条件下固体含碳燃料气化、热解与燃烧中试研究，属于能源化利用领域。
【背景技术】
[0002]高温高压电加热炉不仅具有炉温均匀、传热传质快的特点，而且提高加热炉的操作压力可以使设备紧凑、降低压缩能耗和氧耗。温度和压力是影响化学反应速率的关键参数，例如煤热解过程，随着压力升高，气态和固态产物的生成率增大而液态产物的生成率下降；随着温度升高，气态产率基本呈线性增加，液态产率有所增加；此外炉温提高还可以解决炉内易结焦结渣的问题。
[0003]对于中小型试验装置而言，由于进料量少，试验时难以满足热量自平衡，故需要电加热才能达到反应所需的高温条件。市面上常见不锈钢管在800?1150°C下连续使用时能够承压，但当超过1200°C时，会发生蠕化现象，不能承压。故如果采用不锈钢管作为反应管，通过电加热直接加热不锈钢管，管内只能进行常压反应，不能进行加压反应。鉴于上述原因，传统的加热炉装置因材料限制，往往难以同时满足高压和高温两种条件，市面上也很难找到可连续反应的高温高压电加热炉，因此本发明所提及的高温高压电加热炉具有现实意义。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提供一种结构简单，操作方便，可实现可连续操作的高温高压电加热炉，可满足1500°C、1.5MPa的试验条件。
[0005]技术方案:一种新型高温高压电加热炉装置，包括下料管、反应进气管、上水冷套、若干硅钥棒、Al2O3陶瓷反应管、壳体、下水冷套、排渣管、隔热材料；其中，所述Al2O3陶瓷反应管垂直设置在壳体内部，所述上水冷套和下水冷套分别设置在Al2O3陶瓷反应管的两端位置，Al2O3陶瓷反应管顶端连接下料管和反应进气管，Al2O3陶瓷反应管底端连接排渣管，所述硅钥棒设置在Al2O3陶瓷反应管的四周，硅钥棒与Al2O3陶瓷反应管之间设有耐高温绝缘支架；所述隔热材料填充在壳体内部。
[0006]作为本发明的优选方案，所述Al2O3陶瓷反应管的顶端通过联接器分别与所述下料管和所述反应进气管连接，所述联接器的一端套接在Al2O3陶瓷反应管外部，所述下料管的一端穿过联接器并伸入Al2O3陶瓷反应管，所述反应进气管设置在联接器的侧面。
[0007]作为本发明的改进，所述联接器通过法兰接头与Al2O3陶瓷反应管固定连接，并采用石墨盘根密封。
[0008]作为本发明进一步改进，所述隔热材料为两层结构，外层设置硅酸铝纤维，所述硅钥棒和硅酸铝纤维之间设置含锆型1400陶瓷纤维。
[0009]作为本发明对进一步改进，还包括连通壳体内部的炉衬进气管，所述炉衬进气管内通有惰性气体。[0010]作为本发明进一步改进，所述硅钥棒为六根，采用垂直悬挂方式均匀布置，相邻两娃钥棒所夹圆心角为60°。
[0011]作为本发明更进一步改进，所述硅钥棒冷端紧挨上水冷套。
[0012]作为本发明再进一步改进，所述Al2O3陶瓷反应管与所述下水冷套之间采用高温胶密封。
[0013]有益效果:(I)本发明的高温高压电加热炉中，Al2O3陶瓷反应管能承受1500°C高温，电加热元件采用硅钥棒，硅钥棒最高加热温度可达1500°C ;壳体与电加热元件之间外层为硅酸铝纤维，内层采用含锆型1400陶瓷纤维，并通入一定压力的惰性气体，较低的导热性能可确保外壳温度低于40°C，远低于碳钢蠕变温度，从而能够提供连续稳定的高温高压环境。(2)Al2O3陶瓷反应管两端均设有水冷套，上水冷套可保证燃料在进入硅钥棒有效加热段前，温度低于50°C，不与反应气发生化学反应，以免在下料过程发生堵塞；下水冷套将燃料反应后产生的烟气温度降低到不锈钢管蠕变温度1200°C以下，便于后续连接排渣管。(3)因Al2O3陶瓷反应管和壳体在电加热炉运行过程中存在热胀冷缩现象，为了防止Al2O3陶瓷反应管内反应气串流到壳体内，所述Al2O3陶瓷反应管与上端水冷段采用压石墨盘根方式解决密封，所述Al2O3陶瓷反应管与下端水冷段采用高温胶密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1显示的是本发明中的炉体剖面图；
[0015]附图2显示的是本发明中的炉体截面图；
[0016]附图3显示的是本发明中的上部密封放大图；
[0017]附图4显示的是本发明中的下部密封放大图；
[0018]如图所示有:下料管I ;联接器2 ;反应进气管3 ;上水冷套4 ;冷却水进水管5 ;冷却水出水管6 ;硅钥棒7 ；A1203陶瓷反应管8 ;炉衬进气管9 ;壳体10 ;下水冷套11 ;冷却水进水管12 ;冷却水出水管13 ;排渣管14 ;硅酸铝纤维15 ;含锆型1400陶瓷纤维16 ;石墨盘根17 ;垫片18 ;高温胶19。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]如图1所示，一种新型高温高压电加热炉装置，包括下料管1、联接器2、反应进气管3、上水冷套4、上冷却水进口管5、上冷却水出口管6、若干硅钥棒7、A1203陶瓷反应管8、炉衬进气管9、壳体10、下水冷套11、下冷却水进口管12、下冷却水出口管13、排渣管14、硅酸铝纤维15、含锆型1400陶瓷纤维16。如图2所示，其中壳体10为碳钢材质的柱体结构，Al2O3陶瓷反应管8垂直设置在壳体10内部，硅钥棒7为六根，采用垂直悬挂方式均匀布置在Al2O3陶瓷反应管8的四周，相邻两硅钥棒所夹圆心角为60°，硅钥棒7与Al2O3陶瓷反应管8之间设有耐高温绝缘支架，这样的结构确保Al2O3陶瓷反应管能够受热均匀。在壳体10内部填充隔热材料，该隔热材料为两层结构，外层设置硅酸铝纤维15，硅钥棒7和硅酸铝纤维15之间设置含锆型1400陶瓷纤维16。在壳体10设有炉衬进气管9，通过炉衬进气管9向壳体10内通入一定压力惰性气体。
[0021]如图3所示，上水冷套4和下水冷套11分别设置在Al2O3陶瓷反应管8的两端位置。其中，Al2O3陶瓷反应管8的顶端通过联接器2分别与下料管I和反应进气管3连接。联接器2套接在Al2O3陶瓷反应管8外部，并与Al2O3陶瓷反应管8通过法兰接头固定连接；联接器2与Al2O3陶瓷反应管8之间采用石墨盘根17密封，石墨盘根17下部安装有支撑垫片18，防止其掉落。。下料管I的一端穿过联接器2并伸入Al2O3陶瓷反应管8，下料管I伸入Al2O3陶瓷反应管8的部分与Al2O3陶瓷反应管8管壁之间留有空隙。反应进气管3设置在联接器2的侧面。
[0022]上水冷套4为由内筒、外筒、上端板、下端板、上冷却水进水管5、上冷却水出水管6焊接而成的柱状结构。内筒包裹Al2O3陶瓷反应管8，外筒直径与壳体10直径一致，下端板与壳体10固定连接。为了控制所述硅钥棒7冷端温度，硅钥棒7冷端紧挨上水冷套4的下端板，确保硅钥棒7接线冷端不超过200°C。
[0023]本发明中的高温高压电加热炉可适用于固体含碳燃料的热解、气化和燃烧中试研究，含碳固体燃料和反应进气管3输入的反应气体在Al2O3陶瓷反应管8中混合加热，在高温高压作用下，进行物料的热解、气化和燃烧等相关反应，反应产物通过排渣管14排出燃料与反应气体。
[0024]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:包括下料管(I)、反应进气管(3)、上水冷套(4)、若干硅钥棒(7)、A1203陶瓷反应管(8)、壳体(10)、下水冷套(11)、排洛管(14)、隔热材料；其中，所述Al2O3陶瓷反应管(8)垂直设置在壳体(10)内部，所述上水冷套(4)和下水冷套(11)分别设置在Al2O3陶瓷反应管(8)的两端位置，Al2O3陶瓷反应管(8)顶端连接下料管(I)和反应进气管(3)，Al2O3陶瓷反应管(8)底端连接排渣管(14)，所述硅钥棒(7)设置在Al2O3陶瓷反应管⑶的四周，硅钥棒(7)与Al2O3陶瓷反应管⑶之间设有耐高温绝缘支架；所述隔热材料填充在壳体(10)内部。
2.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述Al2O3陶瓷反应管(8)的顶端通过联接器(2)分别与所述下料管(I)和所述反应进气管(3)连接，所述联接器(2)的一端套接在Al2O3陶瓷反应管(8)外部，所述下料管(I)的一端穿过联接器(2)并伸入Al2O3陶瓷反应管(8)，所述反应进气管(3)设置在联接器(2)的侧面。
3.根据权利要求2所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述联接器(2)通过法兰接头与Al2O3陶瓷反应管(8)固定连接，并采用石墨盘根(17)密封。
4.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述隔热材料为两层结构，外层设置硅酸铝纤维(15)，所述硅钥棒(7)和硅酸铝纤维(15)之间设置含锆型1400陶瓷纤维(16)。
5.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:还包括连通壳体(10)内部的炉衬进气管(9)，所述炉衬进气管(9)内通有惰性气体。
6.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述硅钥棒(7)为六根，米用垂直悬挂方式均勻布置，相邻两娃钥棒所夹圆心角为60°。
7.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述硅钥棒(7)冷端紧挨上水冷套(4)。
8.根据权利要求1所述的一种新型高温高压电加热炉装置，其特征在于:所述Al2O3陶瓷反应管(8)与所述下水冷套(11)之间采用高温胶(19)密封。
【文档编号】F27B17/02GK103743241SQ201410020404
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】邵志伟, 黄亚继, 严玉朋, 刘长奇, 杨高强, 伏启让 申请人:东南大学