一種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置。該裝置包括氣體流量計、緩沖罐、直接還原鐵反應器、可視電加熱爐、干燥冷卻裝置、含塵氣體過濾閥和質譜檢測儀。其中直接還原鐵反應器是采用石英套管結構，加熱電爐在流化床分布板位置開有石英視窗，不但氣體分布均勻，氣密性好且全程實現可視化；在線質譜檢測時時監測還原尾氣濃度，并直接繪制成反應動力學圖譜。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

： 本技術涉及一種直接還原鐵的裝置，特別是涉及一種用于實驗室模擬的氣基 直接還原鐵在線檢測的裝置。 -種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置
技術介紹
： 氣基直接還原鐵技術生產的海綿鐵是優質鋼的必要原料，隨著電爐煉鋼的高速發 展，市場對海綿鐵的需求量逐年遞增。在我國，氣基直接還原鐵技術發展由于資源和基礎研 究不足等原因，目前尚未實現大規模的工業化應用，海綿鐵的產量和質量遠遠不能滿足市 場的需要，需要大規模進口。進入WT0以后，國內鋼鐵企業將直接面對國外跨國鋼鐵公司的 挑戰，原料進口導致成本上的被動，競爭中處于不利的地位。 國內海綿鐵的生產以煤基回轉窯方法為主，存在能耗高，污染嚴重，而且有結圈 的缺點，導致生產不順，年產量僅幾十萬噸。氣基直接還原鐵以流化床、堅爐方法為主，其中 流態化法具有反應效率高，無需壓球混合均勻，能源清潔等特點，并且可以采用鋼廠副產煤 氣為氣源不依賴于匱乏的焦炭和天然氣資源，其特點完全符合我國的國情。但是流態化還 原也存在高溫下易黏結失流等關鍵問題。根據不同條件下，研究導致黏結的原因，采取加入 添加劑、外加力場、內構鍵等相應措施，可以有效地防止或減輕該問題的影響。 目前實驗室的小規模模擬設備，都存在反應現象不可見，檢測復雜，干擾因素多等 缺點，導致氣基還原鐵參數測定困難、動力學測定誤差大、工作量大等問題。針對這種情況， 開發具有自主知識產權、適合工廠和研究所條件的實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置 對氣基直接還原鐵技術在國內的發展具有重要意義。
技術實現思路
： 本技術的目的是針對現有實驗室氣基直接還原鐵裝置存在反應現象不可見， 檢測復雜，干擾因素多、工作量大等缺點，為了提1?基礎研究效率和精度，從而提供一種用 于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置。 本技術的目的是這樣實現的： 所述的可視電加熱爐內部設直接還原鐵反應器；所述直接還原鐵反應器通過管道 B和緩沖罐相連；所述的直接還原鐵反應器通過管道C和干燥冷卻器相連；所述干燥冷卻器 通過管道D和質譜檢測儀相連。 所述可視電加熱爐內部設置直接還原鐵反應器； 優選地，直接還原鐵反應器為耐高溫高透光性的石英材質； 優選地，直接還原鐵反應器內部套管底部設置氣體分散裝置； 優選地，直接還原鐵反應器內部套管和外部套管通過氣體分散裝置連通； 優選地，直接還原鐵反應器內部套管頂部進行密封。 所述可視電加熱爐上設置視窗； 優選地，所述視窗為耐高溫、高透光性的石英材質； 優選地，所述視窗位于電爐恒溫段。 所述裝置由依次連接的緩沖罐、直接還原鐵反應器、干燥冷卻器和質譜檢測儀相 連。 所述緩沖罐底部設置第一還原氣入口。 優選地，原料氣通過管道A和緩沖罐的第一還原氣入口相連； 優選地，管道A上安裝有氣體流量計。 所述緩沖罐頂部設置第一還原氣出口； 優選地，第一還原氣出口通過管道B和直接還原鐵反應器外管氣體入口相連。 所述的直接還原鐵反應器內管氣體出口通過管道C和干燥冷卻器的第二還原氣 入口相連。 所述的干燥冷卻器頂部設置第二還原氣出口。 優選地，干燥冷卻器出氣口通過管道D和尾氣入口相連； 優選地，管道D中間設置過濾閥。 優選地，過濾閥為一種能處理含塵氣體的閥組。 所述質譜檢測儀設置有尾氣出口； 優選地，通過管道E在尾氣排放口進行燃燒或者通入通風櫥； 優選地，管道E中間設置截止閥。 所述電爐通過視窗可以觀測直接還原鐵反應器內的反應狀態；通過質譜檢測儀可 以時時監測氣體的組分，繪制反應動力學圖譜。 所屬氣體由第一還原氣入口進入緩沖罐，經過第一還原氣出口進入外管氣體入 口，經內管底部的氣體分散裝置進入內管反應；尾氣通過內管氣體出口連接的第二還原氣 入口進入干燥冷卻器；干燥冷卻后的氣體通過第二還原氣出口經過過濾閥后進入質譜檢測 儀的尾氣入口，質譜檢測儀可以檢測氣體的成分，經計算即可獲得氣體的反應動力學圖譜； 通過質譜檢測儀的尾氣出口經過截止閥在尾氣排放口處點燃或通入通風櫥。 所述直接還原鐵反應器底部操作氣速為初始流化速度的3-10倍。 本技術與現技術相比，有以下優點： 1)本技術的實驗室氣基直接還原鐵在線檢測裝置進行還原鐵實驗，可以采用 改變氣源氣體種類或濃度的方式，靈活的模擬多種工業煤制氣組分，進行實驗。 2)本技術的實驗室氣基直接還原鐵在線檢測裝置進行還原鐵實驗，可以通過 可視化窗口和高透光性耐高溫還原鐵反應器觀察反應器內的流化狀態、反應狀態，利于細 微的觀察對比。 3)本技術的實驗室氣基直接還原鐵在線檢測裝置進行還原鐵實驗，可以通過 末端的質譜檢測儀對反應尾氣成分進行時時監測，并繪制成直觀的反應動力學圖譜，大大 減少了工作量和實驗系統誤差。 【附圖說明】： 圖 1 原料氣1 氣體流量計2第一還原氣入口 3 緩沖罐4 第一還原氣出口 5可視電加熱爐6外管氣體入口 7 還原鐵反應器8 內管氣體出口 9 視窗10 第二還原氣入口 11第二還原氣出口 12 干燥冷卻器13 過濾閥14 尾氣入口 15 質譜檢測儀16 尾氣出口 17截止閥18 尾氣排放口 19 管道A、B、C、D、E 具體的實施方式： 為更好地說明本專利技術，便于理解本專利技術的技術方案，本專利技術的典型但非限制性的 實施例如下： 如圖1所示，一種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置，所述裝置由依次 連接的流量計2、緩沖罐4、還原鐵反應器8、可視電加熱爐6、干燥冷卻器13和質譜檢測儀 16構成；其中原料氣1通過管道A和緩沖罐4的第一還原氣入口 3相連，該管道A上安裝 有氣體流量計2 ;氣體由第一還原氣入口 3進入緩沖罐4,經過第一還原氣出口 5進入外管 氣體入口 7,經內管底部的氣體分散裝置進入內管反應；尾氣通過內管氣體出口 9連接的第 二還原氣入口 11進入干燥冷卻器13 ;干燥冷卻后的氣體通過第二還原氣出口 12經過過濾 閥14后進入質譜檢測儀16的尾氣入口 15 ;通過質譜檢測儀16的尾氣出口 17經過截止閥 18在尾氣排放口 19處點燃或通入通風櫥。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置，包括可視電加熱爐(6)，其特征在于，所述的可視電加熱爐(6)內部設直接還原鐵反應器(8)；所述直接還原鐵反應器(8)通過管道B和緩沖罐(4)相連；所述的直接還原鐵反應器(8)通過管道C和干燥冷卻器(13)相連；所述干燥冷卻器(13)通過管道D和質譜檢測儀(16)相連。

【技術特征摘要】
1. 一種用于實驗室氣基直接還原鐵在線檢測的裝置，包括可視電加熱爐（6)，其特征 在于，所述的可視電加熱爐（6)內部設直接還原鐵反應器（8);所述直接還原鐵反應器（8) 通過管道B和緩沖罐（4)相連；所述的直接還原鐵反應器（8)通過管道C和干燥冷卻器 (13)相連；所述干燥冷卻器（13)通過管道D和質譜檢測儀（16)相連。2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述直接還原鐵反應器（8)為耐高溫高透光 性的石英材質；所述直接還原鐵反應器（8)內部套管底部設置氣體分散裝置；所述直接還 原鐵反應器（8)內部套管和外部套管通過氣體分散裝置連通；所述直接還原鐵反應器（8) 內部套管頂部進行密封；所述直接還原鐵反應器（8)底部操作氣速為初始流化速度的3-10 倍。3. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可視電加熱爐（6)上設置視窗（10);所 述視窗（10)為耐高溫、高透光性的石英材質；所述視窗（10)位于電爐恒溫段。4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置由依次連接的緩沖罐（4)、直接還 原鐵反應器（6)、干燥冷卻器（13)和質譜檢測儀（16)相連。5. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述緩沖罐（4)底部設置第一還原氣入口 (3);原料氣（1)通過管道A和緩沖罐（4)的第一還原氣入口（3)相連；管道A上安裝有氣 體流量計（2)。6. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述緩沖罐（4)頂部設置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慶山，邵國強，孫昊延，李軍，
申請(專利權)人：中國科學院過程工程研究所，
類型：新型
國別省市：北京;11