申请/专利权人：中电华创电力技术研究有限公司

申请日：2017-12-26

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN109696338B

主分类号：G01N1/28

分类号：G01N1/28;G01N33/00;G01N33/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.04.30#公开

摘要：本发明涉及一种煤质活性炭制备活化试验装置，包括给水模块、反应模块、控制模块和数据采集模块，所述的给水模块、控制模块和数据采集模块分别与反应模块连接，所述的反应模块用于水蒸气和炭化料的反应，所述的反应模块包括加热器、装样容器8和旋转驱动机构，所述的给水模块与加热器连接，用于产生水蒸气输送至装样容器8，所述的装样容器8位于加热器的加热环境中，所述的旋转驱动机构与装样容器8连接。与现有技术相比，本发明提供了一种设计合理、结构简单且试验重复性好的活化试验装置，用于煤质活性炭实验室制备，具有现实意义。

主权项：1.一种煤质活性炭制备活化试验装置，包括给水模块、反应模块、控制模块和数据采集模块，所述的给水模块、控制模块和数据采集模块分别与反应模块连接，所述的反应模块用于水蒸气和炭化料的反应，其特征在于，所述的反应模块包括加热器、装样容器8和旋转驱动机构，所述的给水模块与加热器连接，用于产生水蒸气输送至装样容器8，所述的装样容器8位于加热器的加热环境中且不与加热器接触，所述的旋转驱动机构与装样容器8连接；所述的加热器包括低功率管式电阻炉5和高功率管式电阻炉6，所述的给水模块与低功率管式电阻炉5连接，所述的装样容器8位于高功率管式电阻炉6中；所述的低功率管式电阻炉5和高功率管式电阻炉6的内膛放置不锈钢管7，所述的给水模块的给水端和装样容器8均位于所述的不锈钢管7中；所述的给水模块的给水端为螺旋毛细管11，所述给水模块包括依次连接的纯水罐1、蠕动泵2和乳胶管3，所述乳胶管3与所述螺旋毛细管11连接，所述螺旋毛细管11穿入所述不锈钢管7且螺旋部分位于所述低功率管式电阻炉5内膛中部。

全文数据：一种煤质活性炭制备活化试验装置技术领域本发明涉及一种活性炭制备装置，尤其是涉及一种煤质活性炭制备活化试验装置。背景技术目前，在煤质活性炭实验室制备工作中，管式电阻炉是常用设备，其工作原理是：待活化的炭化料从管式电阻炉的不锈钢管一端送入，将炭化料送至不锈钢管中间，并用两个橡皮塞分别塞住不锈钢管口。其中一个橡皮塞钻孔并联接给水装置，另一个橡皮塞钻孔并插入不锈钢管用于排放废气。将管式电阻炉加热至设定的活化温度后，调节给水装置将水定量送入管式电阻炉，水加热转化成水蒸气在高温下与炭化料进行反应，一段时间后制得活性炭样品。然而，经试验研究发现，该试验装置易导致活化反应不稳定、试验重复性差等不利因素，进而影响活性炭质量。发明内容本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设计合理、结构简单且试验重复性好的煤质活性炭制备活化试验装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种煤质活性炭制备活化试验装置，包括给水模块、反应模块、控制模块和数据采集模块，所述的给水模块、控制模块和数据采集模块分别与反应模块连接，所述的反应模块用于水蒸气和炭化料的反应，所述的反应模块包括加热器、装样容器和旋转驱动机构，所述的给水模块与加热器连接，用于产生水蒸气输送至装样容器，所述的装样容器位于加热器的加热环境中且不与加热器接触，所述的旋转驱动机构与装样容器连接。所述的加热器包括低功率管式电阻炉和高功率管式电阻炉，所述的给水模块与低功率管式电阻炉连接，所述的装样容器位于高功率管式电阻炉中。所述的低功率管式电阻炉和高功率管式电阻炉的内膛放置不锈钢管，所述的给水模块的给水端和装样容器均位于所述的不锈钢管中。所述的旋转驱动机构为电机齿轮传动机构。所述的电机齿轮传动机构包括电机、小齿轮、大齿轮和不锈钢杆，所述的电机的旋转输出轴与小齿轮同轴连接，所述的小齿轮与大齿轮啮合，所述的大齿轮与不锈钢杆同轴连接，所述的不锈钢杆与装样容器固定连接。所述的控制模块包括电脑，所述的电脑与数据采集模块连接，并通过热电阻与加热器连接。所述的给水模块的给水端为螺旋毛细管。所述的装样容器为圆柱形，一端为可开闭结构。所述的反应模块的反应末端设有排气管和吸风罩。与现有技术相比，本发明具有以下优点：1装样容器位于加热器的加热环境中且不与不锈钢管接触，旋转驱动机构与装样容器连接，带动装样容器转动，确保炭化料与水蒸气在高温下接触反应均匀，最终有利于提高活性炭质量，试验重复性更佳。2给水模块与低功率管式电阻炉连接，装样容器位于高功率管式电阻炉中，可使水蒸气缓慢产生，有利于控制反应速度和活化程度。3装样容器为圆柱形，方便旋转；一端为可开闭结构。附图说明图1是本发明实施例中煤质活性炭制备活化试验装置的结构示意图。图2是本发明实施例中装样容器、不锈钢杆及大齿轮的结构示意图。图3是本发明实施例中螺旋毛细管的结构示意图。图中，1、纯水罐；2、蠕动泵；3、乳胶管；4、橡皮塞；5、低功率管式电阻炉；6、高功率管式电阻炉；7、不锈钢管；8、装样容器；9、小齿轮；10、电机；11、螺旋毛细管；12、不锈钢杆；13、大齿轮；14、电脑；15、数据采集器；16、一号热电阻；17、二号热电阻；18、不锈钢排气管；19、吸风罩。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例参见图1至图3，一种煤质活性炭制备活化试验装置包括纯水罐1、蠕动泵2、乳胶管3、橡皮塞4、低功率管式电阻炉5、高功率管式电阻炉6、不锈钢管7、装样容器8、小齿轮9、电机10、螺旋毛细管11、不锈钢杆12、大齿轮13、电脑14、数据采集器15、一号热电阻16、二号热电阻17、不锈钢排气管18和吸风罩19。纯水罐1通过乳胶管3分别与蠕动泵2、螺旋毛细管11相连，橡皮塞4与不锈钢管7一端连接，不锈钢管7置于低功率管式电阻炉5与高功率管式电阻炉6内膛中，螺旋毛细管11穿过橡皮塞4进入不锈钢管7内且螺旋部分位于低功率管式电阻炉5内膛中部，装样容器8固定于不锈钢杆12一端，不锈钢杆12与装样容器8进入不锈钢管7并使装样容器8位于高功率管式电阻炉6内膛中部，装样容器8不与不锈钢管7发生直接接触，不锈钢杆12另一端为圆盘形状并与大齿轮13联接并固定，大齿轮13紧贴不锈钢管7外侧但不接触，大齿轮13与小齿轮9啮合，小齿轮9与电机10连接，电脑14分别与低功率管式电阻炉5、高功率管式电阻炉6及数据采集器15连接，数据采集器15分别与一号热电阻16、二号热电阻17连接，一号热电阻16、二号热电阻17分别垂直插入低功率管式电阻炉5与高功率管式电阻炉6中部并与不锈钢管7外壁靠近但不接触，不锈钢排气管18穿过不锈钢杆12一端圆盘与大齿轮13并进入不锈钢管7，吸风罩19位于不锈钢排气管18正上方。作为优选，装样容器8为圆柱形，由耐高温不锈钢网制成，一端可打开或关闭，另一端可固定于不锈钢杆12。本实施例中的试验装置的设计合理、结构简单且试验重复性好，利用蠕动泵2精确控制纯水流量，通过螺旋毛细管11与低功率管式电阻炉5的配合产生定量稳定的水蒸气活化剂；同时，通过电机10与小齿轮9、大齿轮13、不锈钢杆12带动装样容器8在不锈钢管7内缓慢转动，确保炭化料与水蒸气在高温下接触反应均匀，最终有利于提高活性炭质量，试验重复性更佳。本实施例中的一种煤质活性炭实验室制备活化试验装置的运行过程如下：①称取50.0g炭化料置于装样容器8中，并按照图1安装试验装置。②在电脑设置升温程序，根据数据采集器15采集的二号热电阻17测定的温度，控制高功率管式电阻炉6缓慢升温至活化温度。③由蠕动泵2精确控制去离子水流量为0.55mL·min-1，在电脑设置升温程序，根据数据采集器15采集的一号热电阻16测定的温度，控制低功率管式电阻炉5缓慢升温至设定温度，使得螺旋毛细管11中水流受热蒸发而制得定量稳定的水蒸气。④试验过程中，电机10与小齿轮9、大齿轮13、不锈钢杆12带动装样容器8在不锈钢管7内缓慢转动，确保炭化料与水蒸气在高温下接触反应均匀。活化时间由所需制备活性炭的活化程度而确定。活化结束后关闭试验装置电源，待冷却至室温后取出不锈钢管7中的装样容器8，打开装样容器8并取出活性炭样品。⑤整个活化试验过程须在通风性良好的环境下进行，试验过程中产生的CO2、CO及H2等尾气与未反应完的水蒸气通过不锈钢管7尾端的不锈钢排气管18排出，同时开启吸风罩19将排出气体吸收。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种煤质活性炭制备活化试验装置，包括给水模块、反应模块、控制模块和数据采集模块，所述的给水模块、控制模块和数据采集模块分别与反应模块连接，所述的反应模块用于水蒸气和炭化料的反应，其特征在于，所述的反应模块包括加热器、装样容器8和旋转驱动机构，所述的给水模块与加热器连接，用于产生水蒸气输送至装样容器8，所述的装样容器8位于加热器的加热环境中且不与加热器接触，所述的旋转驱动机构与装样容器8连接。2.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的加热器包括低功率管式电阻炉5和高功率管式电阻炉6，所述的给水模块与低功率管式电阻炉5连接，所述的装样容器8位于高功率管式电阻炉6中。3.根据权利要求2所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的低功率管式电阻炉5和高功率管式电阻炉6的内膛放置不锈钢管7，所述的给水模块的给水端和装样容器8均位于所述的不锈钢管7中。4.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的旋转驱动机构为电机齿轮传动机构。5.根据权利要求4所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的电机齿轮传动机构包括电机10、小齿轮9、大齿轮13和不锈钢杆12，所述的电机10的旋转输出轴与小齿轮9同轴连接，所述的小齿轮9与大齿轮13啮合，所述的大齿轮13与不锈钢杆12同轴连接，所述的不锈钢杆与装样容器8固定连接。6.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的控制模块包括电脑14，所述的电脑14与数据采集模块连接，并通过热电阻与加热器连接。7.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的给水模块的给水端为螺旋毛细管11。8.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的装样容器8为圆柱形，一端为可开闭结构。9.根据权利要求1所述的一种煤质活性炭制备活化试验装置，其特征在于，所述的反应模块的反应末端设有排气管和吸风罩19。

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