一种可实现多参数实时监测的有机固废阴燃试验装置

本发明涉及有机固废热化学处置领域，更具体地，涉及一种可实现多参数实时监测的有机固废阴燃试验装置。

背景技术：

1、随着我国城市化、工业化进程的不断推进，有机固废的产量不断增加，有机固废的减量化、无害化和资源化处置成为重要的生态环境课题。典型的有机固废包括城市生活垃圾、工业固体废弃物和农林固体废弃物等，具有含水率高、重金属含量高、固定碳含量低等特点。相比传统的处置方式如填埋和农业应用常常受制于有机固废的复杂特性(病毒体、有机污染物和重金属)，热化学方法如干化焚烧、热解气化、水热碳化等因具有反应时间短、减容率大、有机物实现碳化等优势逐渐被关注。但是，面对燃料中水分和重金属含量较高的一类有机固废，当前的处置方法在实际工程应用中仍然不能直接处理或需要额外添加高热值燃料，尚存在工艺流程长、污染重、能耗高等难题。

2、近年来，自维持阴燃作为一种新型有机固废热化学处置替代技术逐渐被关注，阴燃过程可以通过激发燃料自身能量实现自维持运行，在处置高含水率有机固废方面具有天然的优势。与传统热解、焚烧技术不同，自维持阴燃技术无需预干化工艺，且运行阶段无需添加额外高热值燃料，可以极大降低建设和运行成本。然而，目前为止，阴燃处置技术的主动调控方法和规模化工艺尚不成熟，仍然需要开展大量实验室研究，探索不同参数对阴燃过程的影响机制。

3、通常，在阴燃处置中将高含水有机固废和惰性介质(如石英砂)混合以形成利于阴燃传播的多孔介质条件，多孔介质条件主要起到加强储热和氧气传播的作用。阴燃反应过程可以分为干燥区、热解区、燃烧区和已燃区，采用正向向上的阴燃配置可以最大限度利用已燃区的余热。然而，在有机固废阴燃试验中，通常采用304不锈钢制作反应器主体，这种不锈钢容易在高湿高温环境下氧化，对整体反应产生干扰，同时多种功能单元采用焊接或法兰连接(如cn 117072980 b)，单个零部件更换困难，且整个阴燃装置体积大、重量大，单个工况试验消耗的人力物力多，不利于多参数阴燃的试验探究。另外，有机固废阴燃过程涉及多种化学反应同时发生，但目前阴燃数据的监测多关注温度数据和尾气数据，如cn112648619 b和cn113531556 b，虽然这两部分数据可以反映整个阴燃过程的状态，但不足以对阴燃的中间过程进一步分析。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种可实现多参数实时监测的有机固废阴燃试验装置，能够观察主反应器内的有机固废阴燃过程和实时获取有机固废阴燃过程的数据。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种有机固废阴燃试验装置，包括：

4、阴燃反应器，其包括用于填装有机固废的混合物料的主反应器，和设置在所述主反应器的顶部的拱型罩，所述主反应器由透明材质制成；

5、阴燃控制底座单元，其包括套接部和底座托盘，所述底座托盘上设置有所述套接部，所述主反应器套接在所述套接部上，所述套接部内设有布风器和加热器，所述布风器用于有机固废阴燃反应的供风控制，所述加热器用于有机固废阴燃反应的加热控制；

6、称重单元，其包括称重台和称重传感器，所述称重传感器上放置有称重台，所述阴燃控制底座单元设置在称重台上，所述称重单元控制信号连接有数据转换器，所述数据转换器设置有滤波器和显示器。

7、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述主反应器由石英材料制成，所述主反应器的上下端均为开口，所述主反应器的上端为磨砂口并与所述拱型罩相连，所述主反应器的下端为光滑口与所述阴燃控制底座单元套接，所述主反应器外设有数码摄像机。

8、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述主反应器内设有热电偶束，所述热电偶束的上端固定在所述拱型罩的顶部，所述热电偶束的下端向下延伸，所述热电偶束为等间距布置的k型铠装热电偶。

9、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述拱型罩设有出气口，所述出气口通过管道连接有气袋或烟气分析仪。

10、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述布风器具有中空腔室，所述中空腔室的周向连通设有多根布风管，所述布风管的底部设有气流出口，所述中空腔室的下端连通有l型管路，所述l型管路的末端设有气流入口，所述气流入口设有质量流量计。

11、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述布风器和所述加热器通过耐高温胶与所述套接部软连接，所述套接部的外周设有若干槽道，所述槽道中放置耐高温的密封垫圈。

12、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述加热器的顶部为螺线型铠装结构，所述螺线型铠装结构的内部设有电热丝和温敏元件，所述电热丝和所述温敏元件控制连接有plc。

13、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述阴燃控制底座单元还包括热防护结构层，所述热防护结构层上通过若干螺栓连接所述底座托盘，通过旋转所述若干螺栓调节所述底座托盘的高度。

14、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述主反应器外层包裹保温棉。

15、如上所述的有机固废阴燃试验装置，进一步地，所述称重台的底部设有若干调平螺脚。

16、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

17、1、本发明的装置针对阴燃过程控制困难，现有阴燃装置体积大、重量大、单个部件更换困难的难题，对阴燃装置分系统设计，不同系统之间采用软连接或套接形式，保证反应器密封性的同时，提升阴燃装置的可操作性，降低阴燃装置的开发成本，单个阴燃工况的人力物力投入可减少五倍。

18、2、本发明的装置采用透明石英材质制作阴燃主反应器，石英作为惰性介质，较304不锈钢更不会对阴燃过程产生影响；且透明的石英反应器可以方便获取阴燃过程中的实时阴燃前锋传播图像。

19、3、本发明的装置在阴燃反应器底部增加了称重单元，考虑到阴燃过程中需要通入不同质量流量的空气开展试验，这会对质量数据的获取产生影响，通过数据转换器可以提升不同质量流量工况的质量数据的稳定性和有效性，基于该质量数据可以进一步开展阴燃动力学分析。

技术特征：

1.一种有机固废阴燃试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述主反应器由石英材料制成，所述主反应器的上下端均为开口，所述主反应器的上端为磨砂口并与所述拱型罩相连，所述主反应器的下端为光滑口与所述阴燃控制底座单元套接，所述主反应器外设有数码摄像机。

3.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述主反应器内设有热电偶束，所述热电偶束的上端固定在所述拱型罩的顶部，所述热电偶束的下端向下延伸，所述热电偶束为等间距布置的k型铠装热电偶。

4.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述拱型罩设有出气口，所述出气口通过管道连接有气袋或烟气分析仪。

5.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述布风器具有中空腔室，所述中空腔室的周向连通设有多根布风管，所述布风管的底部设有气流出口，所述中空腔室的下端连通有l型管路，所述l型管路的末端设有气流入口，所述气流入口设有质量流量计。

6.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述布风器和所述加热器通过耐高温胶与所述套接部软连接，所述套接部的外周设有若干槽道，所述槽道中放置耐高温的密封垫圈。

7.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述加热器的顶部为螺线型铠装结构，所述螺线型铠装结构的内部设有电热丝和温敏元件，所述电热丝和所述温敏元件控制连接有plc。

8.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述阴燃控制底座单元还包括热防护结构层，所述热防护结构层上通过若干螺栓连接所述底座托盘，通过旋转所述若干螺栓调节所述底座托盘的高度。

9.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述主反应器外层包裹保温棉。

10.根据权利要求1所述的有机固废阴燃试验装置，其特征在于，所述称重台的底部设有若干调平螺脚。

技术总结本发明公开了一种可实现多参数实时监测的有机固废阴燃试验装置，其包括：阴燃反应器、阴燃控制底座单元和称重单元，阴燃反应器包括主反应器和拱型罩，两者通过磨砂口连接；阴燃控制底座单元包括套接部、底座托盘和螺栓，套接部底部开有两个圆孔，分别用于布置布风器和加热器，套接部边缘位置开有圆形槽道，槽道中安装有耐高温垫圈，通过该套接部和主反应器套接；称重单元包括称重台和称重传感器，其用于实时采集有机固废阴燃过程中的质量损失数据。本发明能够实现有机固废阴燃过程中多参数实时监测，且结构简单，操作灵活简易。技术研发人员：宋谦石,张威,汪小憨,钱博一受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/18