CN203705288U - 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 - Google Patents
用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203705288U CN203705288U CN201320865252.1U CN201320865252U CN203705288U CN 203705288 U CN203705288 U CN 203705288U CN 201320865252 U CN201320865252 U CN 201320865252U CN 203705288 U CN203705288 U CN 203705288U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermogravimetric
- supercritical water
- bucket
- water gasification
- analysis system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 235000021168 barbecue Nutrition 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 235000021050 feed intake Nutrition 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，包括电子天平、主反应釜及加热炉，反应釜内悬置有一物料吊桶；电子天平一端悬挂物料吊桶，另一端悬挂平衡吊桶，与计算机相连；主反应釜及加热炉为密封体；本系统还包括惰性气体气源，与主反应釜相连；本系统还包括高压泵和去离子水储罐，去离子水进入高压泵，经加压后进入主反应釜；物料吊桶为钢丝网制成。其克服了现有装置只能在常压条件下进行一些热重特性分析研究的不足，同时可以进行大物料(>100g)试样的超临界水气化过程的热重实验研究，对有机固体废弃物气化反应机理及动力学研究的设备技术进行了扩展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超临界水气化热重特性分析的系统和关键装置，尤其是对于大物料量试样超临界水气化过程的热重特性分析系统。
背景技术
热重分析是研究物料特性和反应规律的重要方法。目前，热重分析通常采用的仪器是热天平，其特点是采用电加热试样，一般情况只能对5-10 mg左右的微量物料进行分析，这种方法获得的热重数据不能全面的体现实际大物料量时物料的变化特性；还有一种比较典型的分析方法是微波加热大物料量试样的热重分析，其弥补了热天平只能对于小物料热重分析研究的缺点。不过可以发现，它们都存在一个不足，那就是只能在常压条件下进行一些热重分析。那么，对于有些需要在加压条件下进行的热重分析就无法研究，如超临界水气化的热重特性分析。
因此，针对此问题而提出了一种用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统。
当前国内的污水污泥热解、气化热重特性机理研究产品技术的开发成果中，主要包括：（1）热重分析仪（专利号：CN203011790U），该发明针对现在市场上在售的热重测试仪成本较高（单价可达20-40万元），而对于一些样品的测试精度要求不太高，使用市售热重分析仪来进行测试并不合算。提出了一种热重分析仪，以在实现样品测量的基础上降低成本投入。其特点是测试时通过天平测量坩埚内样品的重量变化，并通过串口连接反馈给控制单元；管式炉可加热样品到所需温度，加热程序通过温控单元设定；控制单元通过反馈回来的温度和重量变化信号自动生成热重曲线，通过热重曲线可直观地看到样品重量随温度的变化情况，在满足测试要求的同时有效降低了样品的测试成本，且操作方便。（2）水平式动态热重分析仪（专利号：CN2490570Y），该发明针对水平式动态热重分析仪在由于经常受高温烧烤的石英丝会变质、老化、变脆、易断且很难修复，乃至报损，且只能进行常规性测试，均不能通腐蚀性及易燃、易爆性气体。不能模拟高温投料，测定出瞬间变化量的TG曲线，以及动态原位测试等问题，提出了一种改进天平梁结构的动态热重分析仪。其特点是改变天平容器与石英测试器的连接件，改进测试器结构，使所通气体不经电天平容器而直接进入测试器，与样品接触。进行气—固反应，保护气可直接进入天平容器，而后进入测试反应器，即可达到保护天平部件不被腐蚀或污染。可使用各种不同的气体进行测试，且可增加测试功能。改进系统气密性结构，使之能达到真空测试的目的。在加热炉增加控温热电偶，进行单独加热，至设定温度，固定天平，移动高温炉套入测试器，即可进行瞬间测试试验，或模拟高温焚烧实验，并能进行快速测试。（3）一种用于热重分析仪的液封连接装置（专利号：CN203037545U），该发明涉及一种液封连接装置，提供了一种适用于特殊气氛条件下较大重量样品的热重测量分析仪器的关键保护部件。其特点是既可以有效的密封炉内气氛，并且同时保证了样品质量测量的精度，还可以有效地用于一般高温实验室设备改造，经济易行。
（4）一种用微波加热试样的热重分析方法和装置（专利号：CN101382478A），该发明弥补了现有热重分析技术的不足，提供了一种利用微波加热在不同加热气氛下能够动态测量质量或体积较大试样的测试技术。其特点是使用微波加热替代常规电加热等外部加热方式，实现较大质量或体积试样的微波热重分析；将微波加热炉、质量测定系统、温度测定系统和气氛调节系统进行有机结合，实现了试样在不同加热气氛下微波加热过程中质量和温度的动态测量；采用悬挂式质量测定系统，测量准确，安装及维护方便，可用于1300℃左右的高温环境；采用红外温度计实时测量试样温度，有效解决了微波场中温度测量问题；采用加热电阻丝加热不锈钢炉壁，有效避免产物在炉壁凝结，有利于后续收集分析和延长设备使用寿命。
以上热重分析测试装置，虽然各有其优势和方案可行性，可以用于某些场合，但都存在一个不足，那就是只能在常压条件下进行一些热重分析。对于有些需要在加压条件下进行的热重分析就无法研究。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可用于大物料量试样超临界水气化过程的热重特性分析系统。
为此，本实用新型采用的技术方案如下：用于大物料量试样超临界水气化过程的热重特性分析系统，包括电子天平、主反应釜及加热炉，反应釜内悬置有一物料吊桶；电子天平一端悬挂物料吊桶，另一端悬挂平衡吊桶，与计算机相连；其特征在于：主反应釜及加热炉为密封体；本系统还包括惰性气体气源，与主反应釜相连；本系统还包括高压泵和去离子水储罐，去离子水进入高压泵，经加压后进入主反应釜；物料吊桶为钢丝网制成。
进一步地，主反应釜还连接有气相冷凝装置和过滤装置。
所述的惰性气体气源为氮气瓶。
所述的高压泵为高压手动计量泵，设置有安全防爆阀。
本系统还包括废液储罐，连接在高压泵与主反应釜之间的管路上。
本系统还包括一温控仪及伸入主反应釜内的热电偶，热电偶与温控仪相连。
本实用新型是针对于高温高压条件下大物料量试样气化过程提出，适用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析的系统，其克服了现有装置只能在常压条件下进行一些热重特性分析研究的不足，同时可以进行大物料(>100g)试样的超临界水气化过程的热重实验研究。氮气瓶提供惰性气体源，为大物料热解提供气体环境；高压手动计量泵用于提供超临界气化反应所需的高压条件，配有安全防爆装置，压力超过设定压力时防爆装置自动打开；去离子水储罐及旋拧阀提供气化反应的气体介质及控制；废液储罐用于收集反应过程产生的废液；热电偶测量反应釜温度；温控仪可以时时监测反应釜内的温度变化；物料吊桶主要用于装入大试样进行气化，采用耐高温钢丝网制成，钢丝网能够保证超临界水充分与物料进行接触，吊桶通过一根非常细的耐高温钢丝悬挂于电子天平一端，天平的另一端悬挂一个装有祛码的平衡吊桶；与之相连的计算机可实时监测样品重量的变化；主反应釜及加热炉用于提供热解气化反应场所和热源；钢制吊篮在炉膛中的位置可以通过改变其连接钢丝的长度变化。
试验时，去离子水经脱氧处理后与试样混合放在主反应釜内的物料吊桶中，物料吊桶置于加热炉内，物料吊桶采用耐高温钢丝网制成，钢丝网能够保证超临界水充分与物料进行接触。吊桶通过一根非常细的耐高温钢丝悬挂于电子天平水平杆一端，天平杆的另一端悬挂一个装有砝码的平衡吊桶。反应釜内压力和温度可控，温度测定系统的测量范围为室温~1100 ℃，精度为1℃，压力测量范围为常压~40 MPa。反应温度和升温速率由PID温控仪控制。加热过程中，热电偶测量反应釜温度，经温控仪可以时时监测反应釜内的温度变化，电子天平可以时时监测样品重量的变化，同样将数据传入计算机进行分析，得出热重曲线等。整套系统需要高压泵的自增压系统，并配有安全防爆装置，压力超过设定压力时防爆装置自动打开。反应釜升温前用10 MPa的高纯氮气进行系统检漏并置换反应器中的空气，然后在常压氮气气氛下加热反应釜。达到设定温度后开始计时，恒温一定时间后停止加热,打开高压阀、快速降压。由于炉内温度的变化和炉内温度场分布的不均匀将会造成“虚假增重”和“虚假失重”两种现象，试验前对试验系统进行标定。
本实用新型具有如下优点：
采用了高压手动计量泵，反应釜内的压力和温度可调可控，可以实现压力在常压~40Mp下，反应温度为室温~1100℃的大物料超临界水气化热重特性分析。采用耐高温的钢丝网状吊桶放置试样，能够保证超临界水充分与物料进行接触。采用外置电子天平及质量采集支撑系统，测量准确，安装及维护方法，可用于高温环境下监测试样质量变化。可以研究超临界水条件下的多种气化介质的大物料反应特性分析，对有机固体废弃物气化反应机理及动力学研究的设备技术进行了扩展。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
图中：1-氮气瓶；2-高压手动计量泵；3-去离子水储罐及旋拧阀；4-废液储罐；5-温控仪；6-压力表及流量计；7-针阀；8-安全阀；9-物料吊桶；10-热电偶；11-主反应釜及加热炉；12-多孔陶瓷；13-冷却水进口；14--电子天平；15-平衡吊桶；16-计算机；17-气相冷凝系统；18-过滤装置；19-气体出口；20-加料口。
具体实施方式
参见附图。本实施例包括密封的主反应釜及加热炉11，内置有多孔陶瓷12和热电偶10，热电偶10连接到温控仪5上；氮气瓶通过管路与主反应釜连接；去离子水储罐及旋拧阀3连接在高压手动计量泵2上，进而通过管路伸入主反应釜中，管路上带有压力表及流量计6、针阀7，在该管路上还旁路连接有安全阀8与废液储罐4。电子天平14的一端悬挂有物料吊桶9，悬置入主反应釜及继而炉11内部，另一端为平衡吊桶15，与计算机16相连；主反应釜上还连接有冷却水进口13，以及气相冷凝装置17、过滤装置18和气体出口19。
本实施例工作时，去离子水加压后进入主反应釜，试样物料放在物料吊桶9中悬置于主反应釜内，经加热后，主反应釜内的去离子水在高温高压状态下成为超临界水，并与物料吊桶中的试样物料接触。加热过程中，热电偶测量反应釜温度，温控仪实时监测反应釜内的温度变化，电子天平实时监测样品重量的变化，同样将数据传入计算机进行分析，得出热重曲线。
Claims (6)
1.用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，包括电子天平、主反应釜及加热炉，反应釜内悬置有一物料吊桶；电子天平一端悬挂物料吊桶，另一端悬挂平衡吊桶，与计算机相连；其特征在于：主反应釜及加热炉为密封体；本系统还包括惰性气体气源，与主反应釜相连；本系统还包括高压泵和去离子水储罐，去离子水进入高压泵，经加压后进入主反应釜；物料吊桶为钢丝网制成。
2.按照权利要求1所述的用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，其特征在于：主反应釜还连接有气相冷凝装置和过滤装置。
3.按照权利要求1所述的用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，其特征在于：所述的惰性气体气源为氮气瓶。
4.按照权利要求1所述的用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，其特征在于：所述的高压泵为高压手动计量泵，设置有安全防爆阀。
5.按照权利要求1所述的用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，其特征在于：本系统还包括废液储罐，连接在高压泵与主反应釜之间的管路上。
6.按照权利要求1所述的用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统，其特征在于：本系统还包括一温控仪及伸入主反应釜内的热电偶，热电偶与温控仪相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320865252.1U CN203705288U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320865252.1U CN203705288U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203705288U true CN203705288U (zh) | 2014-07-09 |
Family
ID=51055709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320865252.1U Expired - Fee Related CN203705288U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203705288U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103712877A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 浙江工业大学 | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 |
| CN105424540A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-23 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置 |
| WO2023214420A1 (en) * | 2022-05-06 | 2023-11-09 | Council Of Scientific And Industrial Research An Indian Registered Body Incorporated Under The Regn. Of Soc. Act (Act Xxi Of 1860) | A thermogravimetric reactor (tgr) to study weight changes of solids and a process thereof |
-
2013
- 2013-12-25 CN CN201320865252.1U patent/CN203705288U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103712877A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 浙江工业大学 | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 |
| CN105424540A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-23 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种燃煤烟气中硫酸氢铵挥发特性的测试装置 |
| WO2023214420A1 (en) * | 2022-05-06 | 2023-11-09 | Council Of Scientific And Industrial Research An Indian Registered Body Incorporated Under The Regn. Of Soc. Act (Act Xxi Of 1860) | A thermogravimetric reactor (tgr) to study weight changes of solids and a process thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020102549A4 (en) | Experimental platform for measuring characteristic parameters of spontaneous combustion of coal | |
| CN108007809B (zh) | 一种快速升温宽量程热重分析仪 | |
| CN103712877A (zh) | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 | |
| CN202024941U (zh) | 微波场中物料失重在线监测装置 | |
| CN102353763A (zh) | 一种测试煤炭自燃发火期小型模拟装置 | |
| CN107014864B (zh) | 高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法 | |
| CN106124357A (zh) | 一种自动取样的多功能煤样升温氧化规律测试平台 | |
| CN203705376U (zh) | 一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置 | |
| CN104458400A (zh) | 一种高温高压水汽环境结构材料试验装置 | |
| CN103712881A (zh) | 一种克级物料热重与产气特性研究实验装置 | |
| AU2014101562A4 (en) | Adiabatic autoignition testing device | |
| CN106680417B (zh) | 一种快速检测煤质灰分和热值的装置及方法 | |
| CN203705288U (zh) | 用于大物料量试样超临界水气化的热重特性分析系统 | |
| CN206235585U (zh) | 一种煤样升温氧化测试装置 | |
| CN106290703A (zh) | 煤绝热自燃发火实验装置及方法 | |
| CN105445321A (zh) | 一种程序温控条件下可燃材料热性能的检测装置 | |
| CN105080427B (zh) | 一种高温高压水冷式可称重反应釜 | |
| CN107345886A (zh) | 测定煤热失重性能和热导性能以及测定煤或焦炭反应性的装置和方法 | |
| CN102937606A (zh) | 可燃气体在高温条件下爆炸极限测试装置 | |
| CN106769637A (zh) | 炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法 | |
| CN106153487A (zh) | 一种新型热重分析装置 | |
| CN207516197U (zh) | 一种快速升温宽量程热重分析仪 | |
| CN107621480A (zh) | 基于引领绝热的煤自燃发火周期检测装置及方法 | |
| CN205643334U (zh) | 一种基于热重的煤自燃特性测定装置 | |
| RU134650U1 (ru) | Комплекс для исследования процессов терморазложения неметаллического материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140709 Termination date: 20161225 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |