一种等离子体快速灰化系统及方法与流程

1.本发明涉及矿物加工技术领域，尤其是涉及一种等离子体快速灰化系统及方法。


背景技术：

2.对于各种煤样的灰分检测迄今为止，烧灼法仍是实验室测灰分的主要方法，这种方法的原理是将测定煤质充分燃烧，根据灼烧之后剩余杂质的含量与灼烧之前的煤质质量之比，可以求得灰分的具体含量。利用这种方法进行灰化测灰，得到结果大约花费数小时，与现代化工业生产已经脱节，无法达到实施测定，也无法应对如今煤炭加工利用的紧张节奏，因此急需一种快速稳定、准确高效的灰化手段。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种等离子体快速灰化系统及方法，解决了传统快速灰化装置加热速度慢、加热温度低、工作周期长的难题，反应过程可在特定气体环境下进行，不产生明焰，反应速度可控，安全性高，处理速度快，流程简单，可适用于大规模工业化生产。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种等离子体快速灰化系统，包括电控系统、炉体和充气排气系统，所述充气排气系统与所述炉体连接，所述炉体内设置有微波发生系统和温度检测模块，所述温度检测模块和所述微波发生系统均与所述电控系统连接；
5.所述炉体包括炉架、设置在所述炉架上的炉壳和底座，所述底座设置在所述炉壳的内部，所述炉壳的进口处设置有炉门，所述炉壳的出口处设置有充气管道和排气管道，所述排气管道和所述充气管道均与所述充气排气系统连接，所述充气管道上设置有充气密封阀，所述排气管道上设置有排气密封阀。
6.优选的，所述炉门上设置有观察窗。
7.优选的，所述炉壳的内壁上设置有保温层，所述保温层的内侧设置有耐火层。
8.优选的，所述微波发生系统设置在所述底座的正上方，所述底座与所述温度检测模块设置在同一侧。
9.一种等离子体快速灰化方法，包括以下步骤：
10.(1)将样品放置于灰皿中称重并记录；
11.(2)打开炉门，将灰皿放置于底座上，关闭炉门，由电控系统设定加热温度、加热时间、充入气体及比例，打开充气密封阀和排气密封阀，将所需气体经充气排气系统由充气管道充入炉体内，由排气管道排出炉体内，充气排气系统检测到由排气管道排出气体符合所需标准后，充气停止，充气密封阀和排气密封阀关闭；
12.(3)当步骤(2)完成后微波发生系统工作，对样品进行加热，设定加热模式，完成设定目标后，电控系统控制微波发生系统停止工作，充气密封阀和排气密封阀打开，使炉体内恢复至常温常压状态，打开炉门，取出灰皿称重并计算灰分。
13.优选的，所述加热模式分为三种，分别为快速灰化模式、缓慢灰化模式和其他模式。
14.优选的，所述步骤(3)中通过微波发生系统进行加热，温度检测模块对炉体内温度进行实时反馈，由电控系统依据反馈对微波发生系统的功率进行控制，使加热速度满足设定要求，微波发生系统的微波功率为0.01-2.8kw连续可调，微波频率为2.45ghz，升温速率≤100℃，温度不超过1200℃。
15.优选的，所述快速灰化模式的炉温每分钟升温100℃，可升温至800℃或900℃或1000℃三个档位，并保持5或10或15或20分钟。
16.优选的，所述缓慢灰化模式的炉温在300℃以下时每分钟升温50℃，升温至300℃后，要求炉温每分钟升温100℃，可升温至800℃或900℃或1000℃三个档位，并保持5或10或15或20分钟。
17.优选的，所述其他灰化模式自行设定升温速度、加热温度与加热时间，由电控系统控制微波发生系统实现设定。
18.在外加交变电磁场的作用下，物体内部极性分子相互摩擦碰撞，由电磁能转变为热能，转化速度快，能量密度高，使得样品可以在短时间内得到大量能量迅速升温，升温过程安全可靠可控，且能达到的最高温度高于传统装置，对于不同样品，升温速度可控。
19.因此，本发明采用上述结构的一种等离子体快速灰化系统及方法，解决了传统快速灰化装置加热速度慢、加热温度低、工作周期长的难题，反应过程可在特定气体环境下进行，不产生明焰，反应速度可控，安全性高，处理速度快，流程简单，可适用于大规模工业化生产。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.图1为本发明一种等离子体快速灰化系统及方法实施例的结构示意图。
具体实施方式
22.本发明提供了一种等离子体快速灰化系统，包括电控系统1、炉体和充气排气系统2，充气排气系统2与炉体连接，炉体内设置有微波发生系统3和温度检测模块4，温度检测模块4和微波发生系统3均与电控系统1连接。炉体包括炉架5、设置在炉架5上的炉壳6和底座7，底座7设置在炉壳6的内部，微波发生系统3设置在底座7的正上方，底座7与温度检测模块4设置在同一侧。炉壳6的进口处设置有炉门8，炉门8上设置有观察窗13。炉壳6的出口处设置有充气管道9和排气管道10，排气管道10和充气管道9均与充气排气系统2连接，充气管道9上设置有充气密封阀11，排气管道10上设置有排气密封阀12。炉壳6的内壁上设置有保温层14，保温层14的内侧设置有耐火层15。
23.一种等离子体快速灰化方法，包括以下步骤：
24.(1)将样品放置于灰皿中称重并记录；
25.(2)打开炉门，将灰皿放置于底座上，关闭炉门，由电控系统设定加热温度、加热时间、充入气体及比例，打开充气密封阀和排气密封阀，将所需气体经充气排气系统由充气管道充入炉体内，由排气管道排出炉体内，充气排气系统检测到由排气管道排出气体符合所需标准后，充气停止，充气密封阀和排气密封阀关闭；
26.(3)当步骤(2)完成后微波发生系统工作，对样品进行加热，温度检测模块对炉体
内温度进行实时反馈，由电控系统依据反馈对微波发生系统的功率进行控制，使加热速度满足设定要求，微波发生系统的微波功率为0.01-2.8kw连续可调，微波频率为2.45ghz，升温速率≤100℃，温度不超过1200℃，炉升温至1000℃后，煤样中灰分极少部分可能会发生反应，但不影响灰分的测量，此时快速灰化炉所测灰分与国家标准间的对应转换公式为：灰分＝所测灰分。设定加热模式，所述加热模式分为三种，分别为快速灰化模式、缓慢灰化模式和其他模式，完成设定目标后，电控系统控制微波发生系统停止工作，充气密封阀和排气密封阀打开，使炉体内恢复至常温常压状态，打开炉门，取出灰皿称重并计算灰分。
27.快速灰化模式的炉温每分钟升温100℃，可升温至800℃或900℃或1000℃三个档位，并保持5或10或15或20分钟。缓慢灰化模式的炉温在300℃以下时每分钟升温50℃，升温至300℃后，要求炉温每分钟升温100℃，可升温至800℃或900℃或1000℃三个档位，并保持5或10或15或20分钟。其他灰化模式自行设定升温速度、加热温度与加热时间，由电控系统控制微波发生系统实现设定。
28.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
29.实施例1
30.一种等离子体快速灰化方法，包括以下步骤：
31.(1)将样品放置于灰皿中称重得21g；
32.(2)打开炉门，将灰皿放置于底座上，关闭炉门，由电控系统设定加热温度为800℃、加热时间为10分钟、充入75％的氮气，打开充气密封阀和排气密封阀，将所需气体经充气排气系统由充气管道充入炉体内，由排气管道排出炉体内，充气排气系统检测到由排气管道排出气体符合所需标准后，充气停止，充气密封阀和排气密封阀关闭；
33.(3)当步骤(2)完成后微波发生系统工作，对样品进行加热，温度检测模块对炉体内温度进行实时反馈，由电控系统依据反馈对微波发生系统的功率进行控制，使加热速度满足设定要求，微波发生系统的微波功率为0.01-2.8kw连续可调，微波频率为2.45ghz，升温速率≤100℃，温度不超过1200℃，炉升温至1000℃后，煤样中灰分极少部分可能会发生反应，但不影响灰分的测量，此时快速灰化炉所测灰分与国家标准间的对应转换公式为：灰分＝所测灰分。设定加热模式，所述加热模式为快速灰化模式，完成设定目标后，电控系统控制微波发生系统停止工作，充气密封阀和排气密封阀打开，使炉体内恢复至常温常压状态，打开炉门，取出灰皿称重为20.1735g，并计算灰分为17.35％。
34.实施例2
35.一种等离子体快速灰化方法，包括以下步骤：
36.(1)将样品放置于灰皿中称重得21.1g；
37.(2)打开炉门，将灰皿放置于底座上，关闭炉门，由电控系统设定加热温度为900℃、加热时间为50分钟、充入75％的二氧化碳气体，打开充气密封阀和排气密封阀，将所需气体经充气排气系统由充气管道充入炉体内，由排气管道排出炉体内，充气排气系统检测到由排气管道排出气体符合所需标准后，充气停止，充气密封阀和排气密封阀关闭；
38.(3)当步骤(2)完成后微波发生系统工作，对样品进行加热，温度检测模块对炉体内温度进行实时反馈，由电控系统依据反馈对微波发生系统的功率进行控制，使加热速度满足设定要求，微波发生系统的微波功率为0.01-2.8kw连续可调，微波频率为2.45ghz，升温速率≤100℃，温度不超过1200℃，炉升温至1000℃后，煤样中灰分极少部分可能会发生
反应，但不影响灰分的测量，此时快速灰化炉所测灰分与国家标准间的对应转换公式为：灰分＝所测灰分。设定加热模式，所述加热模式为缓慢灰化模式，完成设定目标后，电控系统控制微波发生系统停止工作，充气密封阀和排气密封阀打开，使炉体内恢复至常温常压状态，打开炉门，取出灰皿称重为20.1493g，并计算灰分为13.57％。
39.因此，本发明采用上述结构的一种等离子体快速灰化系统及方法，解决了传统快速灰化装置加热速度慢、加热温度低、工作周期长的难题，反应过程可在特定气体环境下进行，不产生明焰，反应速度可控，安全性高，处理速度快，流程简单，可适用于大规模工业化生产。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。