涡流加热超声波雾化水解炉的制作方法

本发明涉及一种煤样水解设备，尤其涉及涡流加热超声波雾化水解炉。

背景技术：

现有高温水解炉以硅碳管加热石英管及煤样，电炉加热蒸馏水产生水蒸气的方式进行水解工作，即利用电阻加热元件发出的热量对煤样及蒸馏水进行加热。例如，GB/T3558及GB/T4633中规定了高温燃烧水解装置，其采用硅碳管进行加热，但因燃烧水解过程分为若干个阶段进行，每个阶段所需的温度及蒸汽量不尽相同，因此，实验时需通过改变煤样在石英管中的位置调节加热温度，通过改变加热盘加热功率改变蒸汽发生量。这种水解炉存在着如下缺陷，第一，由于每个燃烧阶段所需温度不同，所以恒温区位置难以掌握，且随着加热元件的老化，恒温区的位置也在发生着变化；第二，通过改变加热盘加热功率调节蒸汽量存在滞后的问题，既加热盘升温降温需要一定时间，导致蒸汽量的调节不够准确、及时。以上两点缺陷容易造成煤样水解程度不一致，导致测定结果不准确和重复性差的问题。其次，硅碳管长时间处于高温工作状态，还缩短了硅碳管及石英管的使用寿命，浪费了大量能源。

技术实现要素：

为了克服现有技术煤样水解过程中恒温区位置不易确定，蒸气量难以控制，能源浪费的问题，本发明提供一种采用涡流对煤样进行加热，由超声波振荡器进行水的雾化并瞬间加热为水蒸气进而完成煤样的高温水解过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种涡流加热超声波雾化水解炉,包括加热保温装置，加热保温装置的两侧分别连接石英管路，石英管路的一端为氧气入口，氧气入口与加热保温装置之间竖直设有蒸馏水存储瓶，蒸馏水存储瓶的上方设有雾化装置，氧气气路中安装流量控制器；石英管路另一侧连接冷凝器，冷凝器连接收集瓶；

加热保温装置内设有燃烧腔体，燃烧腔体连接可移动的加热线圈，加热线圈固定块上安装红外测温装置，燃烧腔体及石英管路外部包裹保温装置。

优选的，所述加热线圈竖直放置，加热线圈的上部固定坩埚。

另一种实施方式为，所述加热线圈水平放置，加热线圈内部设有船形结构的燃烧瓷舟，外部设有耐高温的套管。

优选的，所述收集瓶为锥形瓶，下部为吸收液。

优选的，所述加热线圈连接可变频的高频发生器，加热线圈由中空螺旋铜管制成，中间通冷却水，线圈上安装陶瓷托架，用于放置燃烧坩埚。高频线圈可上下或前后移动，便于取放燃烧坩埚。

优选的，所述加热保温装置中空结构的长方体或圆柱体，左右两侧开口，通过耐高温垫圈及法兰与石英管路连接；燃烧腔体上、下、前、后四侧任一侧开口，以便安装可移动的所述涡流加热装置的线圈。

优选的，所述蒸馏水雾化装置为超声波雾化器，其陶瓷雾化片通过吸水棉条或毛细管与蒸馏水连通，通过调节震荡频率以改变蒸馏水雾化量。

优选的，所述流量控制器为可调式转子流量计或可调式电子流量计，安装在氧气气路中，控制氧气气体流量。

本发明的有益之处在于，采用高频涡流加热煤样，有效的控制了煤样的水解温度，有助于程序的自动化控制，并且较少了能源损耗；采用可调式超声波雾化器进行蒸馏水的雾化，并由氧气携带，通过加热保温装置迅速汽化，能够及时的控制水解的蒸汽量，保证了煤样水解程度的一致性，减少了人为操作对试验重复性及准确度的影响。

附图说明

图1 本发明实施例一的结构示意图；

图2 本发明实施例二的结构示意图；

图中1冷凝水出口，2冷凝水入口，3冷凝器，4收集瓶，5坩埚，51燃烧瓷舟，6加热线圈 ，7红外测温装置，8加热保温装置，9雾化装置，10氧气入口，11蒸馏水存储瓶,12套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示本发明提供一种涡流加热超声波雾化水解炉,加热保温装置的两侧分别连接石英管路，石英管路的一端为氧气入口10，氧气入口与加热保温装置8之间竖直设有蒸馏水存储瓶11，蒸馏水存储瓶的上方设有雾化装置9，氧气气路中安装流量控制器；石英管路另一侧连接冷凝器3，冷凝器连接收集瓶4。冷凝器为螺旋式冷凝器，用于冷凝水解后的水蒸气，分别设有冷凝水入口2和冷凝水出口1。

加热保温装置内设有燃烧腔体，燃烧腔体连接可移动的加热线圈6，加热线圈固定块上安装红外测温装置7，燃烧腔体及石英管路外部包裹保温装置。加热线圈竖直放置，加热线圈的上部固定坩埚5。

加热线圈连接可变频的高频发生器，加热线圈由中空螺旋铜管制成，中间通冷却水，线圈上安装陶瓷托架，用于放置燃烧坩埚。高频线圈可上下或前后移动，便于取放燃烧坩埚，收集瓶为锥形瓶，下部为吸收液。

加热保温装置中空结构的长方体或圆柱体，左右两侧开口，通过耐高温垫圈及法兰与石英管路连接；燃烧腔体上、下、前、后四侧任一侧开口，以便安装可移动的所述涡流加热装置的线圈。

蒸馏水雾化装置为超声波雾化器，其陶瓷雾化片通过吸水棉条或毛细管与蒸馏水连通，通过调节震荡频率以改变蒸馏水雾化量。

为了精准控制流量控制器为可调式转子流量计或可调式电子流量计，安装在氧气气路中，控制氧气气体流量。压缩机制冷或半导体制冷，为冷凝器和高频线圈提供冷却用水。

水解炉工作时，蒸馏水雾化后，由氧气携带通过石英管路进入燃烧腔体，腔体及石英管路外侧包裹保温装置，以使水雾迅速蒸发成水蒸气，煤样盛放在耐高温金属坩埚中，由红外测温装置进行测温，由涡流加热装置进行加热并控温，从而使煤样进行水解，水解后的气体通过另一段石英管路进入冷凝器中冷凝，并收集在冷凝器下端收集瓶中。

实施例二

本实施例与实施例一的区别之处在于，加热线圈6水平放置，加热线圈内部设有船形结构的燃烧瓷舟51，外部设有耐高温的套管12，套管外侧包裹绝缘材料。套管由95%白金和5%的黄金制成。

红外测温装置其探头方向正对金属管中未包裹绝缘材料部位，保证测温精度。套管12外侧设有陶瓷套管，陶瓷套管比套管12稍粗，套在耐高温金属管外面起到绝缘作用，陶瓷套管在红外测温装置探头部位开口，便于红外测温。