干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法，其中檢測(cè)系統(tǒng)包括一干餾設(shè)備、一積碳設(shè)備以及一積碳分析設(shè)備，通過干餾設(shè)備將原料干餾為半焦與干餾氣體，并且將干餾氣體轉(zhuǎn)化為干餾瓦斯。接著，使干餾瓦斯在積碳設(shè)備的反應(yīng)管內(nèi)形成積碳。然后，裁切反應(yīng)管，并將其置入積碳分析裝置中加熱，使積碳氧化為二氧化碳。接著，再通過積碳分析裝置采集二氧化碳數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)。由于檢測(cè)過程中具有穩(wěn)定的氣源，并且從二氧化碳數(shù)據(jù)得出積碳量、積碳速率和積碳類型等數(shù)據(jù)，此檢測(cè)結(jié)果的精度高，具有相當(dāng)高的實(shí)用性，并且可以作為檢測(cè)不同原料的干餾瓦斯積碳特性的有效工具。
【專利說明】干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體特性檢測(cè)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯全循環(huán)油頁巖干餾工藝采用二級(jí)加熱技術(shù)對(duì)循環(huán)瓦斯進(jìn)行加熱，在此過程中，一級(jí)管式換熱器的水平換熱管道中會(huì)出現(xiàn)積碳的現(xiàn)象，雖然有相關(guān)資料稱此現(xiàn)象與硫腐蝕有很大的關(guān)系，但是只要換熱器管道的材質(zhì)中含有Fe、Co、Ni等過渡型金屬元素，那么當(dāng)干餾瓦斯經(jīng)過時(shí)，一定會(huì)有積碳的產(chǎn)生。積碳不是獨(dú)立的碳原子，而是由若干碳原子稠合而成。當(dāng)其附著在金屬管道壁面時(shí)，不僅會(huì)堵塞管道，影響爐管的傳熱效率，還會(huì)造成壁面剛性下降，影響裝置的使用壽命。
[0003]若要研究抑制積碳的方法，需要對(duì)干餾瓦斯的積碳特性進(jìn)行研究。目前，針對(duì)此類問題還沒有一種完整的試驗(yàn)分析裝置。以往一些試驗(yàn)方法如稱重法、測(cè)直徑法等，只針對(duì)單一的有機(jī)氣體進(jìn)行研究，且程序繁瑣不易操作。最新的測(cè)量積碳方法“積碳折算法”，即將積碳?xì)饣?，通過采集的數(shù)據(jù)折算出積碳的量。此方法操作簡(jiǎn)便，精度高，但其只適用于試驗(yàn)后積碳的檢測(cè)，對(duì)于干餾瓦斯這種多組分氣體積碳過程的研究則缺乏較為穩(wěn)定且持續(xù)的氣源。研究干餾瓦斯積碳特性最為困難的就是氣源問題，解決氣源問題的方法一般有去現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、從現(xiàn)場(chǎng)取氣、自己配氣等。去現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是利用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的氣體進(jìn)行研究。從現(xiàn)場(chǎng)取氣則是利用壓縮設(shè)備將氣體裝入鋼瓶運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。而配氣則是根據(jù)以往檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)干餾瓦斯的組分，將不同組分氣體按照所占百分比進(jìn)行配置。
[0004]但是，以上方法在實(shí)際應(yīng)用中有很大的弊端，如下:
[0005]I)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。雖然現(xiàn)場(chǎng)氣量足夠大，但是由于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備繁瑣、安全性要求很高且很難將現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備與試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，故此種方法難度較大。
[0006]2)現(xiàn)場(chǎng)取氣。現(xiàn)場(chǎng)取氣涉及問題較多，一個(gè)是壓縮設(shè)備以及運(yùn)輸成本問題，在有就是如果將氣體通過壓縮設(shè)備裝入鋼瓶，可能碳原子數(shù)較多的烴類會(huì)附著在鋼瓶的內(nèi)壁，對(duì)試驗(yàn)氣體組分產(chǎn)生影響。
[0007]3)自己配氣。由于干餾瓦斯成分復(fù)雜，配氣成本很高并且也會(huì)存在碳原子數(shù)較多的烴類殘留在鋼瓶?jī)?nèi)壁的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法，從而解決現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)與方法的設(shè)備繁瑣、無法提供穩(wěn)定的氣源以及碳原子容易在檢測(cè)過程中殘留，造成試驗(yàn)氣體的組分不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致檢測(cè)成本高以及檢測(cè)結(jié)果的精度低等問題。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，包括一干懼設(shè)備、一積碳設(shè)備以及一積碳分析設(shè)備。干懼設(shè)備包括一干懼爐、一氣體導(dǎo)出管以及一第一冷卻水浴。氣體導(dǎo)出管連接于干餾爐與第一冷卻水浴之間，其中干餾爐用以干餾一原料為半焦與干餾氣體，氣體導(dǎo)出管用以輸送干餾氣體，第一冷卻水浴用以冷卻干餾氣體為干餾瓦斯。積碳設(shè)備包括一積碳反應(yīng)爐以及一反應(yīng)管，反應(yīng)管可拆卸的設(shè)置于積碳反應(yīng)爐上，且反應(yīng)管的一端連接于第一冷卻水浴，另一端穿過積碳反應(yīng)爐，并且露出于積碳反應(yīng)爐夕卜，其中積碳反應(yīng)爐用以加熱反應(yīng)管，干餾瓦斯通過反應(yīng)管，并且于反應(yīng)管的內(nèi)壁面形成積碳。積碳分析設(shè)備包括一積碳氧化爐、一分析裝置以及一第二冷卻水浴。積碳氧化爐用以加熱具有積碳的反應(yīng)管，并且氧化積碳為二氧化碳；分析裝置用以采集二氧化碳的數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)；第二冷卻水浴連接于積碳氧化爐與分析裝置之間，用以冷卻二氧化碳，并且輸送二氧化碳至分析裝置。
[0010]本發(fā)明還公開了一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，包括以下步驟:a)輸送一原料至一干餾設(shè)備的一干餾爐內(nèi)，干餾原料為半焦與干餾氣體山)冷卻干餾氣體為干餾瓦斯；
c)輸送干餾瓦斯至一積碳設(shè)備的一反應(yīng)管內(nèi)，加熱反應(yīng)管，使干餾瓦斯于反應(yīng)管的內(nèi)壁面形成積碳；d)取出具有積碳的反應(yīng)管，并且裁切成預(yù)定長(zhǎng)度；e)將裁切后的反應(yīng)管置入于一積碳分析設(shè)備的一積碳氧化爐內(nèi)，加熱裁切后的反應(yīng)管，使積碳氧化為二氧化碳；f)冷卻二氧化碳，并且輸送冷卻后的二氧化碳至積碳設(shè)備的一分析裝置；以及g)采集冷卻后的二氧化碳的數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)。
[0011]與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明所獲得的技術(shù)效果:
[0012]在本發(fā)明的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)及方法中，檢測(cè)系統(tǒng)包括干餾、積碳以及積碳分析三部分，干餾部分采用連續(xù)運(yùn)行方式產(chǎn)出干餾氣體，原料干餾完全，所產(chǎn)干餾氣體具有很高的代表性，完全能夠滿足試驗(yàn)用氣量的需要，很好的解決了試驗(yàn)氣源問題。后續(xù)的積碳部分采用連續(xù)流動(dòng)的反應(yīng)方式，與工廠中實(shí)際運(yùn)行的條件很相近。積碳分析部分通過數(shù)據(jù)采集儀器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的方式可快速準(zhǔn)確檢測(cè)干餾瓦斯在反應(yīng)管內(nèi)的積碳情況，再配合紅外、掃描電鏡和氣相色譜等相應(yīng)儀器還可對(duì)干餾瓦斯反應(yīng)前后的組分變化、干餾瓦斯中的主要成碳物質(zhì)以及干餾瓦斯積碳的微觀形態(tài)等相應(yīng)問題進(jìn)行分析和研究，檢測(cè)結(jié)果精度高，具有很大的實(shí)用價(jià)值，并且可做為檢測(cè)不同種類原料的干餾瓦斯積碳特性的一種有效工具。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的干餾設(shè)備的平面圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例的積碳設(shè)備的平面圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例的積碳分析設(shè)備的平面圖；以及
[0016]圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將配合圖式及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0018]如圖1至3所示，本發(fā)明的一實(shí)施例所揭露的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)包括一干餾設(shè)備10、一積碳設(shè)備20以及一積碳分析設(shè)備30。
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D1，干餾設(shè)備10主要包括一干餾爐110、一氣體導(dǎo)出管120以及一第一冷卻水浴130。此外，干餾設(shè)備10還包括一支架140、一給料裝置150以及一排渣裝置160。
[0020]支架140用以供其他構(gòu)件設(shè)置其上，并且支撐其他構(gòu)件于地面或工作平臺(tái)等工作面上，其中支架140具有相對(duì)的一頂部141與一底部142，支架140通過底部142支撐于工作面上。
[0021]給料裝置150包括一給料機(jī)151 (例如螺旋輸送機(jī))、一給料斗152與一給料調(diào)頻電機(jī)153，給料機(jī)151設(shè)置于支架頂部141，并且連接于干餾爐110，用以輸送所欲進(jìn)行干餾的原料(例如油頁巖)至干餾爐110內(nèi)。給料斗152設(shè)置于給料機(jī)151上，用以進(jìn)料。給料調(diào)頻電機(jī)153則電性連接于給料機(jī)151，用以調(diào)節(jié)給料機(jī)151的給料速率。
[0022]干餾爐110設(shè)置于支架140上，并且沿支架140的頂部141朝底部142的方向配置，使原料從干餾爐110相鄰于支架頂部141的一端進(jìn)入干餾爐110內(nèi)，并且當(dāng)原料在干餾爐110內(nèi)干餾為半焦與干餾氣體后，使干餾氣體保留在干餾爐110的上部，以及使半焦從干餾爐110的下部，也就是相鄰于支架底部142的一端排出于干餾爐110外。其中，干餾爐110上設(shè)置有一第一控溫單元111、一第二控溫單元112、一第三控溫單元113以及一料位探測(cè)單元114，依序沿支架的頂部141朝底部142的方向設(shè)置，使第一控溫單元111與第三控溫單元113分別設(shè)置于干餾爐110的相對(duì)二端，分別用以偵測(cè)及調(diào)控干餾爐110的上部與下部的爐內(nèi)溫度，而第二控溫單元112介于第一控溫單元111與第三控溫單元113之間，用以偵測(cè)及調(diào)控干餾爐110中部的爐內(nèi)溫度，且各個(gè)控溫單元可以是由控溫儀表、測(cè)溫管115、熱電偶與電阻絲116的組合，或者是其他可用以監(jiān)測(cè)及調(diào)節(jié)溫度的組件組合而成，并不以上述組合為限，其中控溫儀表電性連接于熱電偶，測(cè)溫管115連接于干餾爐110的外壁面，并且與干餾爐110的內(nèi)部環(huán)境相連通，熱電偶設(shè)置于測(cè)溫管115內(nèi)，并且電性連接于電阻絲116，用以配合控溫儀表控制圍繞設(shè)置于干餾爐110壁面上的電阻絲116對(duì)干餾爐110的內(nèi)部環(huán)境加熱，從而對(duì)輸送至干餾爐110內(nèi)的原料進(jìn)行干餾程序。
[0023]干餾爐110的料位探測(cè)單元114設(shè)置于第一控溫單元111與支架140的頂部141之間，并且分別電性連接于給料裝置150與排渣裝置160，用以偵測(cè)原料在干餾爐110內(nèi)的累積高度，并協(xié)同給料裝置150與排渣裝置160調(diào)節(jié)原料的給料速率與排渣速率。
[0024]排楂裝置160包括一排渣器161、一排渣調(diào)頻電機(jī)162與一排渣桶163，排渣桶163設(shè)置于支架底部142，用以收集干餾后的半焦，并且在排渣桶163上還設(shè)置有一尾氣導(dǎo)出管164，用以將累積于排渣桶163內(nèi)的尾氣排出至外界環(huán)境，例如后續(xù)處理程序的尾氣處理設(shè)備。排洛器161連接于干餾爐110與排渣桶163之間，用以將干餾后的半焦從干餾爐110內(nèi)輸送至排渣桶163。排渣調(diào)頻電機(jī)162則電性連接于排渣器161，用以調(diào)節(jié)排渣器161的排渣速率。
[0025]如圖1所示，干餾設(shè)備10的氣體導(dǎo)出管120的一端連接于干餾爐110相鄰于支架頂部141的一側(cè)，并且對(duì)應(yīng)于料位探測(cè)單元114，另一端連接于第一冷卻水浴130，且氣體導(dǎo)出管120分別連通于干餾爐110與第一冷卻水浴130，用以從干餾爐110輸送干餾瓦斯至第一冷卻水浴130。
[0026]第一冷卻水浴130可以是直接設(shè)置于支架140上或者是通過一水浴支座170架設(shè)于支架140上，第一冷卻水浴130包括一水浴槽、多個(gè)氣體容器以及一抽氣泵(圖中未示)，其中多個(gè)氣體容器可以是但并不局限于廣口冷卻瓶。多個(gè)氣體容器部分浸入于水浴槽內(nèi)的冷卻液體中，且多個(gè)氣體容器彼此間通過橡膠軟管連接，其中多個(gè)氣體容器中排列于首、尾的兩個(gè)氣體容器，一個(gè)連接于氣體導(dǎo)出管120，另一個(gè)連接于抽氣泵，使干餾氣體從氣體導(dǎo)出管120輸送至多個(gè)氣體容器后，依序通過各個(gè)氣體容器，從而在水浴槽內(nèi)通過熱交換作用降溫，并且在氣體容器中冷卻收油后，形成干餾瓦斯。抽氣泵即連接于氣體容器與積碳裝置20之間，用以輸送干餾瓦斯至積碳裝置20。
[0027]請(qǐng)參照?qǐng)D2，積碳裝置20包括一積碳反應(yīng)爐210以及一反應(yīng)管220，其中積碳反應(yīng)爐210包括一反應(yīng)爐體211與多個(gè)加熱單元212。反應(yīng)爐體211可以是但并不局限于通過多個(gè)固定支架230支撐于工作面上，反應(yīng)管220即可拆卸的設(shè)置于反應(yīng)爐體211內(nèi)，其中，反應(yīng)管220的一端連接于第一冷卻水浴130的抽氣泵，另一端沿反應(yīng)爐體211的軸心方向貫穿反應(yīng)爐體211而露出于反應(yīng)爐體211外。多個(gè)加熱單元212沿反應(yīng)爐體211的軸心方向間隔設(shè)置于反應(yīng)爐體211上，并且分別連接于反應(yīng)管220的外壁面。各個(gè)加熱單元212可以是壓簧式熱電偶、電阻絲、控溫儀表與溫度顯示器的組合，或者是其他可用以調(diào)控反應(yīng)爐體內(nèi)溫度的組件所構(gòu)成，并不以上述的組合為限。并且，在多個(gè)加熱單元212中，部分用以加熱反應(yīng)爐體211內(nèi)的溫度，其余用以測(cè)量反應(yīng)管220不同位置的壁面溫度。
[0028]此外，在積碳設(shè)備20中，反應(yīng)管220用以供干餾瓦斯通過，并且讓干餾瓦斯在反應(yīng)管的內(nèi)壁面形成積碳，因此反應(yīng)爐體211內(nèi)可以視實(shí)際需求組裝不同材質(zhì)的反應(yīng)管220。在本實(shí)施例中，是以反應(yīng)管220為不銹鋼管,例如,材質(zhì)為304、310S的不銹鋼管作為舉例說明，但并不以此為限。
[0029]請(qǐng)參照?qǐng)D3，積碳分析設(shè)備30包括一積碳氧化爐310、一第二冷卻水浴320以及一分析裝置330。積碳氧化爐310用以加熱管體內(nèi)形成有積碳的反應(yīng)管220，并且氧化積碳為二氧化碳。積碳氧化爐310包括一本體311、一中空管312以及一加熱器313，其中本體311可以是但并不局限于通過多個(gè)固定支架340支撐于工作面上，而中空管312穿過本體，且中空管312的一端連接于第二冷卻水浴，另一端露出于本體311外，用以供具有積碳的反應(yīng)管220置入中空管212內(nèi)。此外，在中空管312露出于本體311的一端還設(shè)置有一端蓋，用以封閉中空管312的管口，從而保持中空管312內(nèi)的氣密性。其中，為了進(jìn)一步提升中空管312內(nèi)的氣密性，還可以將中空管312的相對(duì)二端的管口設(shè)置為磨砂接口，使中空管312的管口與端蓋之間，以及中空管312與第二冷卻水浴320相連接的位置緊密接合，從而保證中空管312的氣密性。
[0030]積碳氧化爐310的加熱器313設(shè)置于本體311上，并且連接于中空管312。加熱器313可以是熱電偶、電阻絲與控溫儀表的組合，也可以是由其他可用以監(jiān)測(cè)及控制加熱溫度的組件組成。加熱器313用以加熱中空管312，使中空管312內(nèi)部環(huán)境的溫度上升，從而使反應(yīng)管220內(nèi)的積碳被加熱氧化而轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
[0031]值得說明的是，在積碳氧化爐310中還可以選擇性的配置一氣體供應(yīng)裝置315。氣體供應(yīng)裝置315的一端連接于中空管312，并且與中空管312的內(nèi)部環(huán)境相連通，用以供應(yīng)氧氣或氮?dú)庵林锌展?12內(nèi)，從而讓積碳氧化爐310可選擇性的通過程序升溫氧化或者是恒溫氧化的方式將積碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。另外，為了讓反應(yīng)管220內(nèi)的積碳能夠外完全的轉(zhuǎn)化為二氧化碳，還可以選擇性的在中空管312與第二冷卻水浴320之間設(shè)置一催化劑填充管314，用以添加催化劑，從而提升積碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳的轉(zhuǎn)化效率。
[0032]積碳分析設(shè)備30的第二冷卻水浴320連接于連接于積碳氧化爐310與分析裝置330之間。第二冷卻水浴320包括一水浴槽321與一冷卻管322，冷卻管322設(shè)置于水浴槽321內(nèi)，并且浸入于水浴槽321的冷卻液中，其中冷卻管322的相對(duì)二端分別連接于積碳氧化爐310的催化劑填充管314與分析裝置330，用以冷卻二氧化碳，并且輸送冷卻后的二氧化碳至分析裝置330。并且，在本實(shí)施例中，冷卻管322可以是石英螺旋冷卻管，而積碳氧化爐310的中空管312與催化劑填充管314可以是石英管，從而讓三者間可以通過磨砂接口緊密接合，而形成密閉的氧化反應(yīng)體系。惟，冷卻管322、中空管312與催化劑填充管314的組成材質(zhì)并不以所述為限。
[0033]積碳分析設(shè)備30的分析裝置330至少包括二氧化碳紅外線分析儀與計(jì)算器(圖中未示)。此外，分析裝置330還可以包括紅外、掃描電鏡和氣相色譜等相應(yīng)儀器(圖中未示)。分析裝置330的二氧化碳紅外線分析儀的一端連接于第二冷卻水浴320的冷卻管322，另一端電性連接于計(jì)算器，用以采集二氧化碳的數(shù)據(jù)，然后通過計(jì)算器上的輔助軟件得出積碳量、積碳速率和積碳類型等積碳數(shù)據(jù)。
[0034]請(qǐng)參照?qǐng)D1至4，本發(fā)明的一實(shí)施例所揭示的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0035]步驟a，輸送原料至干餾設(shè)備10的干餾爐110內(nèi)，干餾原料為半焦與干餾氣體；
[0036]步驟b，冷卻干餾氣體為干餾瓦斯；
[0037]步驟C，輸送干餾瓦斯至積碳設(shè)備20的反應(yīng)管220內(nèi)，加熱反應(yīng)管220，使干餾瓦斯于反應(yīng)管220的內(nèi)壁面形成積碳；
[0038]步驟d,取出具有積碳的反應(yīng)管220,并且裁切成預(yù)定長(zhǎng)度；
[0039]步驟e，將裁切后的反應(yīng)管220置入于積碳分析設(shè)備30的積碳氧化爐310內(nèi)，加熱裁切后的反應(yīng)管220，使積碳氧化為二氧化碳；
[0040]步驟f，冷卻二氧化碳，并且輸送冷卻后的二氧化碳至積碳分析設(shè)備30的分析裝置330 ;以及
[0041]步驟g，采集冷卻后的二氧化碳的數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)，流程結(jié)束。
[0042]以下通過一應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0043]請(qǐng)參照?qǐng)D1至4，首先，輸送原料至干餾設(shè)備10的干餾爐110內(nèi)，通過干餾爐將原料干餾為半焦與干餾氣體(SlOl)，例如，以油頁巖顆粒作為原料，將原料從給料裝置150的給料斗152送入給料機(jī)151中，通過給料調(diào)頻電機(jī)153調(diào)節(jié)給料機(jī)151的給料速率，使原料被輸送至干餾爐110內(nèi)。其中，干餾爐110的粒位探測(cè)單元114偵測(cè)原料在干餾爐110內(nèi)的累積高度，也就是原料在干餾爐110內(nèi)的料位，并且配合給料機(jī)151的給料速率，將原料的料位控制在第二控溫單元112與第三控溫單元113的中間位置附近，并且由第一控溫單元111中設(shè)置于測(cè)溫管115內(nèi)的熱電偶配合控溫儀表控制電阻絲116進(jìn)行加熱，使氣體導(dǎo)出管120與干餾爐110相連通的進(jìn)氣口附近的溫度維持在400°C左右，用以達(dá)到理想的干餾效果。值得說明的是，干餾爐110的初始工作狀態(tài)為固定床，即料位到達(dá)指定位置后停止送料，并對(duì)其進(jìn)行加熱。所產(chǎn)生的干餾氣體冷凝后直接放空，且干餾后的半焦不立即排出，為后續(xù)反應(yīng)料位提供一個(gè)有效的高度。
[0044]當(dāng)干餾程序連續(xù)運(yùn)行時(shí)，通過給料裝置150的給料機(jī)151輸送原料至干餾爐110內(nèi)，并且通過給料調(diào)頻電機(jī)153調(diào)節(jié)原料的給料速率；以及通過排渣裝置160的排渣器161自干餾爐110內(nèi)排出半焦，并且通過排渣調(diào)頻電機(jī)163調(diào)節(jié)半焦的排渣速率，其中給料速率與原料的累積高度成反比，而排渣速率與原料的累積高度成正比，從而使原料在干餾爐110內(nèi)的料位維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0045]干餾后的半焦通過排渣裝置160的排渣器161 (例如螺旋排渣器)排入排渣桶162內(nèi)，其間所產(chǎn)生的尾氣則由尾氣導(dǎo)出管164導(dǎo)出。干餾氣體則由氣體導(dǎo)出管120導(dǎo)出并輸送至第一冷卻水浴130，并且在第一冷卻水浴130中通過熱交換作用后，冷卻為干餾瓦斯(S102)。
[0046]接著，輸送干餾瓦斯至積碳設(shè)備20的反應(yīng)管220內(nèi)，并且加熱反應(yīng)管220，使干餾瓦斯于反應(yīng)管220的內(nèi)壁面形成積碳(S103)。其中，冷卻后的干餾瓦斯由抽氣泵送入積碳設(shè)備20的反應(yīng)管220內(nèi)，通過部分加熱單元212中的壓簧式熱電偶配合控溫儀表控制反應(yīng)爐體211上的電阻絲進(jìn)行加熱，其余加熱單元212的熱電偶用來測(cè)量反應(yīng)管220不同位置的壁面溫度，并顯示在溫度顯示器，從而調(diào)控反應(yīng)管220的溫度，使反應(yīng)管220被加熱到預(yù)定溫度，并且使干餾氣體與反應(yīng)管220的內(nèi)壁面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而在反應(yīng)管220的內(nèi)壁面形成積碳，且反應(yīng)后的干餾瓦斯排出于反應(yīng)管220外。
[0047]接著，從反應(yīng)爐體211內(nèi)取出具有積碳的反應(yīng)管220，使其冷卻，并且以截管器將反應(yīng)管220裁切成預(yù)定長(zhǎng)度(S104)。
[0048]然后，將裁切后的反應(yīng)管220置入于積碳分析設(shè)備30的積碳氧化爐310內(nèi)，并且加熱裁切后的反應(yīng)管220,使反應(yīng)管220內(nèi)的積碳氧化為二氧化碳(S105),其中冷卻后的反應(yīng)管220按設(shè)定尺寸截成小段后，放入積碳氧化爐310的中空管312內(nèi)，并且將加熱器313的熱電偶(例如WRNK-161型熱電偶)，用細(xì)電阻絲固定在中空管312外壁，依據(jù)裁切后的反應(yīng)管220在中空管312內(nèi)的相對(duì)位置進(jìn)行溫度控制，其中溫度控制是由熱電偶配合控溫儀表控制電阻絲加熱來實(shí)現(xiàn)，從而讓裁切后的反應(yīng)管220內(nèi)的積碳受熱氧化為二氧化碳。此夕卜，在反應(yīng)開始后，還可以根據(jù)實(shí)際分析需要切換氣體供應(yīng)裝置315提供的氣體為高純氧氣或者高純氮?dú)庖赃_(dá)到程序升溫氧化或者恒溫氧化的目的。同時(shí)，為了使積碳完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳，還可以在催化劑填充管314中添加催化劑，從而通過催化劑的催化作用促進(jìn)所述積碳氧化為所述二氧化碳。
[0049]接著，冷卻二氧化碳，并且輸送冷卻后的二氧化碳至積碳分析設(shè)備30的分析裝置330(S106)。其中，積碳通過氧化作用后所形成的二氧化碳被輸送至積碳分析設(shè)備30的第二冷卻水浴320，并且通過第二冷卻水浴320中的冷卻管322，在水浴槽321內(nèi)進(jìn)行熱交換作用而降溫、冷卻，然后再通過冷卻管322輸送至分析裝置330。
[0050]最后，通過分析裝置330的紅外線分析儀進(jìn)行二氧化碳的數(shù)據(jù)采集，并通過計(jì)算機(jī)上的輔助軟件對(duì)應(yīng)得出積碳數(shù)據(jù)，例如積碳量、積碳速率和積碳類型等數(shù)據(jù)(S107)。
[0051]上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一干餾設(shè)備，包括一干餾爐、一氣體導(dǎo)出管以及一第一冷卻水浴，所述氣體導(dǎo)出管連接于所述干餾爐與所述第一冷卻水浴之間，其中所述干餾爐用以干餾一原料為半焦與干餾氣體，所述氣體導(dǎo)出管用以輸送所述干餾氣體，所述第一冷卻水浴用以冷卻所述干餾氣體為干餾瓦斯； 一積碳設(shè)備，包括一積碳反應(yīng)爐以及一反應(yīng)管，所述反應(yīng)管可拆卸的設(shè)置于所述積碳反應(yīng)爐上，且所述反應(yīng)管的一端連接于所述第一冷卻水浴，另一端穿過所述積碳反應(yīng)爐，并且露出于所述積碳反應(yīng)爐外，其中所述積碳反應(yīng)爐用以加熱所述反應(yīng)管，所述干餾瓦斯通過所述反應(yīng)管，并且于所述反應(yīng)管的內(nèi)壁面形成積碳；以及 一積碳分析設(shè)備，包括一積碳氧化爐、一分析裝置以及一第二冷卻水浴，所述積碳氧化爐用以加熱具有所述積碳的反應(yīng)管，并且氧化所述積碳為二氧化碳，所述分析裝置用以采集所述二氧化碳的數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)，所述第二冷卻水浴連接于所述積碳氧化爐與所述分析裝置之間，用以冷卻所述二氧化碳，并且輸送所述二氧化碳至所述分析裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述積碳反應(yīng)爐包括一反應(yīng)爐體與多個(gè)加熱單元，所述反應(yīng)管貫穿所述反應(yīng)爐體，所述多個(gè)加熱單元間隔設(shè)置于所述反應(yīng)爐體上，并且分別連接于所述反應(yīng)管的外壁面。
3.如權(quán)利要求1所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述積碳氧化爐包括一本體、一中空管以及一加熱器，所述中空管穿過所述本體，用以容納具有所述積碳的所述反應(yīng)管，所述加熱器設(shè)置于所述本體上，并且連接于所述中空管。
4.如權(quán)利要求3所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述積碳氧化爐還包括一氣體供應(yīng)裝置，連接于所述中空管，且所述氣體供應(yīng)裝置的一端與所述中空管的內(nèi)部環(huán)境相連通。
5.如權(quán)利要求3所述的干 餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二冷卻水浴包括一水浴槽與一冷卻管，所述冷卻管設(shè)置于所述水浴槽內(nèi)，且所述冷卻管的一端連接于所述中空管，另一端連接于所述分析裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述積碳氧化爐還包括一催化劑填充管，連接于所述中空管與所述冷卻管路之間。
7.如權(quán)利要求5所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)管為不銹鋼管，所述中空管為石英管以及所述冷卻管為螺旋石英冷卻管。
8.如權(quán)利要求1所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述干餾設(shè)置還包括: 一支架，具有相對(duì)的一頂部與一底部，所述干餾爐沿所述頂部朝所述底部的方向設(shè)置于所述支架上，且所述氣體導(dǎo)出管連接于所述干餾爐相鄰于所述頂部的一端； 一給料裝置，設(shè)置于所述頂部，并且連接于所述干餾爐，用以提供所述原料至所述干餾爐；以及 一排渣裝置，設(shè)置于所述底部，并且連接于所述干餾爐，用以排除所述半焦。
9.如權(quán)利要求8所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述給料裝置包括一給料斗、一給料機(jī)與一給料調(diào)頻電機(jī)，所述給料斗設(shè)置于給料機(jī)上，所述給料機(jī)連接于所述干餾爐，用以自給料斗輸送所述原料至所述干餾爐，所述給料調(diào)頻電機(jī)電性連接于所述給料機(jī)，用以調(diào)節(jié)所述給料機(jī)的給料速率。
10.如權(quán)利要求8所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述排渣裝置包括一排渣器、一排渣調(diào)頻電機(jī)與一排渣桶，排渣器連接于所述干餾爐與所述排渣桶之間，用以自所述干餾爐輸送所述半焦至所述排渣桶，所述排渣調(diào)頻電機(jī)電性連接于所述排渣器，用以調(diào)節(jié)所述排渣器的排渣速率。
11.如權(quán)利要求8所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述干餾裝置還包括一水浴支座，設(shè)置于所述支架上，所述第一冷卻水浴設(shè)置于所述水浴支座上。
12.如權(quán)利要求1所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述干餾爐包括一第一控溫單元、一第二控溫單元以及一第三控溫單元，分別用以控制所述干餾爐的爐內(nèi)溫度，其中所述第二控溫單元設(shè)置于所述第一控溫單元與所述第三控溫單元之間，所述第一控溫單元與所述第三控溫單元分別設(shè)置于所述干餾爐的相對(duì)二端，且所述第一控溫單元設(shè)置于所述干餾爐相鄰于所述氣體導(dǎo)出管的一側(cè)。
13.如權(quán)利要求1所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述干餾爐包括一料位探測(cè)單元，設(shè)置于所述干餾爐相鄰于所述氣體導(dǎo)出管的一側(cè)，并且對(duì)應(yīng)于所述氣體導(dǎo)出管，用以偵測(cè)所述原料于所述干餾爐內(nèi)的累積高度。
14.一種干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: a)輸送一原料至一干餾設(shè)備的一干餾爐內(nèi)，干餾所述原料為半焦與干餾氣體； b)冷卻所述干餾氣體為干餾瓦斯； c)輸送所述干餾瓦斯至一積碳設(shè)備的一反應(yīng)管內(nèi)，加熱所述反應(yīng)管，使所述干餾瓦斯于所述反應(yīng)管的內(nèi)壁面形成積碳； d)取出具有所述積碳的所述反應(yīng)管，并且裁切成預(yù)定長(zhǎng)度； e)將裁切后的所述反應(yīng)管置入于一積碳分析設(shè)備的一積碳氧化爐內(nèi)，加熱裁切后的所述反應(yīng)管，使所述積碳氧化為二氧化碳； f)冷卻所述二氧化碳，并且輸送冷卻后的所述二氧化碳至所述積碳分析設(shè)備的一分析裝置；以及 g)采集冷卻后的所述二氧化碳的數(shù)據(jù)，并且對(duì)應(yīng)產(chǎn)生積碳數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟b包括以下步驟: 通過所述干餾設(shè)備的一氣體導(dǎo)出管輸送所述干餾氣體至所述干餾設(shè)備的一第一冷卻水?。灰约? 通過所述第一冷卻水浴冷卻所述干餾氣體為所述干餾瓦斯。
16.如權(quán)利要求14所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟e包括以下步驟: 將裁切后的所述反應(yīng)管置入于所述積碳氧化爐的一中空管內(nèi)；以及 通過所述積碳氧化爐的一加熱器加熱裁切后的所述反應(yīng)管。
17.如權(quán)利要求14所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟e還包括:添加一催化劑于所述積碳氧化爐的一催化劑填充管內(nèi)，通過催化劑促進(jìn)所述積碳氧化為所述二氧化碳。
18.如權(quán)利要求14所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟f包括以下步驟: 輸送所述二氧化碳至所述積碳分析設(shè)備的一第二冷卻水?。? 通過所述第二冷卻水浴的一冷卻管冷卻所述二氧化碳；以及。 通過所述冷卻管輸送冷卻后的所述二氧化碳至所述分析裝置。
19.如權(quán)利要求14所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟a還包括以下步驟: 通過所述干餾設(shè)備的一給料裝置輸送所述原料至所述干餾爐內(nèi)，并且調(diào)節(jié)所述原料的給料速率；以及 通過所述干餾設(shè)備的一排渣裝置排除所述半焦，并且調(diào)節(jié)所述半焦的排渣速率。
20.如權(quán)利要求19所述的干餾瓦斯積碳特性檢測(cè)方法，其特征在于，還包括以下步驟: 通過所述干餾爐的一料位探測(cè)單元偵測(cè)所述原料于所述干餾爐內(nèi)的累積高度； 所述給料裝置依據(jù)所述累積高度調(diào)節(jié)所述給料速率，其中所述給料速率與所述累積高度成反比；以及 所述排渣裝置依據(jù)所述累積高度調(diào)節(jié)所述排渣速速率，其中所述排渣速率與所述累積高度成正比。
【文檔編號(hào)】G01N33/22GK103472203SQ201310431980
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】孫佰仲, 李少華, 王虎 申請(qǐng)人:中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司