一种用于模拟气基还原的气基还原装置及气基还原方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于模拟气基还原的气基还原装置及气基还原方法，属于涉及高温实验室气基热模拟实验技术领域，用于解决现有技术中气基还原炉模拟条件少、模拟过程与实际差距较大的问题。本发明专利技术的装置中，供气单元通过动态配气仪与还原炉的还原进气口连接，还原炉的还原出气口与背压阀连接；还原炉包括加热体以及与加热体连接的加热控制器。本发明专利技术的方法包括还原气从供气单元中引出，经过动态配气仪后进入还原炉；还原气与实验料进行气基还原反应；气基还原反应后的尾气排出，经过背压阀后排至大气；还原后的实验料移出还原炉进行冷却。本发明专利技术的装置和方法可用于模拟气基还原实验。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟气基还原的气基还原装置及气基还原方法
本专利技术涉及高温实验室气基热模拟实验领域，尤其涉及一种用于模拟气基还原的气基还原装置及气基还原方法。
技术介绍
近年来，随着高温实验炉的发展，现有的用于模拟气基还原的气基还原炉主要有配气、升温功能，其气体供应直接与气瓶连接，不具备单独的混气装置和调节炉内压力的装置，因此，无法控制炉内压力，并且无法同时调节炉内气体流量、压力和温度，导致现有的气基还原炉的模拟条件少、模拟过程与实际差距较大，不能较好地模拟实际工业炉窑的内部条件。
技术实现思路
鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种用于模拟气基还原的气基还原装置及气基还原方法，用于解决现有技术中无法控制炉内压力、无法同时调节炉内气体流量、压力和温度导致现有的气基还原炉模拟条件少、模拟过程与实际差距较大的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种用于模拟气基还原的气基还原装置，包括供气单元、还原炉、动态配气仪和背压阀。其中，供气单元通过动态配气仪与还原炉的还原进气口连接，供气单元用于为还原炉提供还原气，供气单元与动态配气仪的进气端连接，动态配气仪的出气端通过供气管路与还原炉的还原进气口连接；还原炉的还原出气口通过排气管路与背压阀连接；还原炉包括加热体以及与加热体连接的加热控制器，实验料置于还原炉中。进一步地，上述用于模拟气基还原的气基还原装置还包括压力计，压力计设于动态配气仪和还原进气口之间，通过压力计能够实时监测动态配气仪的供气压力。进一步地，背压阀通过信号线与压力计连接，背压阀接收压力计检测的动态配气仪的供气压力，比较供气压力与背压阀的预设压力得到压力差，根据压力差调节供气压力使得压力差为零。进一步地，上述还原出气口与背压阀之间设有冷凝器，还原出气口、冷凝器和背压阀通过排气管路依次连接。进一步地，上述背压阀的出气端设有尾气燃烧器，背压阀的出气端通过排气管路与尾气燃烧器连接，燃烧器内设有长明火。进一步地，供气单元包括多个供气瓶，每个供气瓶中盛装一种还原气，多个供气瓶中的还原气相同或不同，示例性地，每个供气瓶的气体流量为0～1m3/min。进一步地，每种还原气至少对应两个供气瓶。进一步地，上述供气单元还包括配气管路，配气管路包括多个单管路和一个总管路，配气瓶依次通过单管路和总管路与动态配气仪连接，单管路的进气端与配气瓶连接，单管路的出气端与总管路的进气端连接，总管路的出气端与动态配气仪连接。进一步地，上述供气单元包括三组供气瓶，每组供气瓶的数量为2个，第一组供气瓶为氢气供气瓶，分别为第一氢气供气瓶A1和第二氢气供气瓶A2，第二组供气瓶为一氧化碳供气瓶，分别为第一一氧化碳供气瓶B1和第二一氧化碳供气瓶B2，第三组供气瓶为氮气供气瓶，分别为第一氮气供气瓶C1和第二氮气供气瓶C2。进一步地，上述用于模拟气基还原的气基还原装置还包括与供气单元连接的冷却保护器，供气单元还用于为冷却保护器提供冷却保护气，冷却保护器内的冷却保护气为正压，冷却保护气从冷却保护器的顶部通入，从冷却保护器的底部流出。进一步地，冷却保护气为氮气、氩气、二氧化碳中的一种或多种任意比例混合。进一步地，上述用于模拟气基还原的气基还原装置还包括吊装器，冷却保护器和实验料依次吊设于吊装器的下方，其中，冷却保护器通过冷却保护器吊丝吊设于吊装器的下方。进一步地，冷却保护器的形状为倒置的圆筒形，冷却保护器的底端为开口端，冷却保护器的顶端为封闭面，且顶端的中心开设冷却保护器通孔，冷却保护器通孔的直径大于冷却保护器吊丝的外径。进一步地，冷却保护器的侧壁沿径向开设多个保护进气口，保护进气口通过连接管与供气单元连接。进一步地，还原炉包括装料篮、炉管和炉壳；从内至外，装料篮、炉管、加热体和炉壳依次设置，装料篮位于炉管中且通过装料篮吊丝吊设于吊装器和冷却保护器的下方，装料篮吊丝的一端与装料篮连接，装料篮吊丝的另一端穿过冷却保护器后与吊装器连接，实验料置于装料篮内，加热体位于炉管和炉壳之间。进一步地，炉管采用耐热耐压金属炉管，耐热温度为1500℃，耐压为10Mpa，装料篮和装料篮吊丝的耐热温度为1500℃。进一步地，还原进气口和还原出气口均设于炉管上，示例性地，还原进气口设于炉管的底端，还原出气口设于炉管的顶端。进一步地，炉壳的内壁设置保温层。进一步地，上述还原炉还包括密封法兰，密封法兰包括上法兰以及与上法兰可拆卸连接的下法兰，下法兰与炉管的顶端固定连接，装料篮向上移动，上法兰盖设于装料篮的顶端，装料篮与上法兰一并从还原炉中移出进入冷却保护器。进一步地，上法兰开设上法兰通孔，装料篮吊丝依次穿过上法兰、冷却保护器后与吊装器连接。进一步地，原炉还包括还原支架，炉管、加热体、保温层和炉壳均架设于还原支架上。进一步地，还原支架包括还原顶板、还原间板、还原底板和还原连接板，沿竖直方向，还原顶板、还原间板和还原底板从上至下依次设置且通过还原连接板连接，加热体、保温层和炉壳均设于还原间板上，还原顶板开设于炉管同心的顶板通孔，顶板通孔的直径大于炉管的外径，小于冷却保护气的内径。进一步地，还原支架均为钢支架。本专利技术还提供了一种用于模拟气基还原的气基还原方法，包括如下步骤：步骤1：开启供气单元，还原气从供气单元中引出，经过动态配气仪后进入还原炉，还原气的流量为0.8～1.5L/min，还原炉内的压力为0.005～0.01Mpa；步骤2：还原气在还原炉内与实验料进行气基还原反应，气基还原时间为20～30min；步骤3：气基还原反应后的尾气从还原出气口排出，经过背压阀后排至大气；还原后的实验料移出还原炉进行冷却。进一步地，上述用于模拟气基还原的气基还原装置还包括压力计，上述步骤3还包括如下步骤：背压阀接收压力计检测的动态配气仪的供气压力，比较供气压力与背压阀的预设压力(例如，0.3～0.6MPa)得到压力差，根据压力差调节供气压力使得压力差为零。进一步地，还原炉包括加热体、炉管、装料篮、上法兰和下法兰，上述步骤1之前还包括如下步骤：步骤a：将装有实验料的装料篮放入炉管内，将上法兰和下法兰固定连接；步骤b：向炉管中通入氮气，氮气流量为0.8～1.5L/min；步骤c：设置炉管的温度和升温曲线，升温速度为8～13℃/min；步骤d：炉管内的温度达到还原温度(例如，1150～1300℃)。进一步地，上述升温曲线为在0～500℃范围内的升温速率为15～20℃/min，500～1200℃范围内的升温速率为8～12℃/min；或者，上述升温曲线为在0～500℃范围内的升温速率为15～20℃/min，500～1000℃范围内的升温速率为8～10℃/min，保温20～30min，1000～1200℃范围内的升温速率为10～12℃/min。进一步地，上述步骤3中，还原后的实验料移出还原炉进行冷却包括如下步骤：步骤31：冷却保护器扣设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，包括供气单元、还原炉、动态配气仪和背压阀；/n所述供气单元通过动态配气仪与还原炉的还原进气口连接，所述供气单元用于为还原炉提供还原气，所述还原炉的还原出气口与背压阀连接；/n所述还原炉包括加热体以及与加热体连接的加热控制器；/n实验料置于还原炉中。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，包括供气单元、还原炉、动态配气仪和背压阀；
所述供气单元通过动态配气仪与还原炉的还原进气口连接，所述供气单元用于为还原炉提供还原气，所述还原炉的还原出气口与背压阀连接；
所述还原炉包括加热体以及与加热体连接的加热控制器；
实验料置于还原炉中。


2.根据权利要求1所述的用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，还包括用于检测动态配气仪的供气压力的压力计，所述压力计设于动态配气仪和还原进气口之间。


3.根据权利要求2所述的用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，所述背压阀与压力计信号连接；
所述背压阀接收压力计检测的动态配气仪的供气压力，比较供气压力与背压阀的预设压力得到压力差，根据压力差调节供气压力使得压力差为零。


4.根据权利要求1所述的用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，所述还原出气口与背压阀之间设有冷凝器。


5.根据权利要求1所述的用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，所述背压阀的出气端设有尾气燃烧器。


6.根据权利要求1所述的用于模拟气基还原的气基还原装置，其特征在于，所述供气单元包括多个供气瓶，每个供气瓶中盛装一种还原气，多个供气瓶中的还原气相同或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，万新宇，沈朋飞，高建军，何鹏，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，钢研晟华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11