水蒸气活化管式炉技术方案(2025版)
一、简介
水蒸气活化管式炉是一种集高温热处理、动态烧结与水蒸气-气氛反应于一体的实验室/中试级多功能炉型。通过水蒸气与碳材料在高温下的选择性刻蚀反应(C+H₂O→CO+H₂),可实现活性炭、催化剂载体及多孔材料的孔结构调控与表面化学改性。
二、遵循标准
类别
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标准号
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标准名称
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安全
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GB 5959.1-2021
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电热装置安全 第1部分:通用要求
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温控精度
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GB/T 10066.1-2019
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工业炉温测量方法
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排放
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GB 16297-2018
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大气污染物综合排放标准
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能效
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GB 24500-2020
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工业电热设备能效限定值
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电控
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IEC 61010-1:2016
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测量、控制与实验室用电气设备安全
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三、用途
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活性炭、碳分子筛的物理活化与孔径调控
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催化剂载体(Al₂O₃、TiO₂、SiO₂)水蒸气钝化/活化
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新能源粉体(硅碳负极、硬碳)表面改性
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实验室规模连续式气氛烧结、脱灰、再生
四、工作原理
炉管在0–7 rpm旋转状态下,粉粒料被4片310S扬料板反复扬起、跌落,形成“悬浮+滚动”动态床;水蒸气经预热环≥200 ℃后进入反应区,与炽热的碳发生均相/非均相气化反应,生成CO、H₂等可燃气,同时扩大材料孔径、提高比表面积
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五、主要技术参数(型号:BR-12NRT-300)
项目
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参数
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电炉名称
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水蒸气活化管式炉
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最高温度
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1200 ℃(长期≤1100 ℃)
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恒温区长度
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400 mm(±5 ℃均匀性)
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炉管材质
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310S耐热钢,φ80/200×L1000 mm,壁厚8 mm
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升温速率
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0–15 ℃·min⁻¹可编程
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控温精度
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±1 ℃(PID自整定,30段可编程序)
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旋转速度
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0–7 rpm,正反转可调
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倾斜角度
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0–15°电动无级调节
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水蒸气流量
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0–200 g·h⁻¹,质量流量计±1 %F.S
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极限真空
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-0.08 MPa(机械泵)
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电源
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380 V±10 %,三相,50 Hz,12 kW
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外形尺寸
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1 600×700×1 400 mm(L×W×H)
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净重
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≈550 kg
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六、可增选配置
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二级冷凝/尾气洗涤塔(用于高CO尾气)
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在线CO/CO₂红外分析仪(闭环控制活化度)
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螺旋自动进料器+冷却螺旋出料器(连续式)
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快速降温系统(强制风冷+水冷套,≤30 min降至200 ℃)
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防爆型电控箱+Ex d IIB T4认证(化工场所)
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远程IOT模块,支持手机APP监控、数据云备份
七、结构特点
1. 炉壳模块
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双层Q235钢板,酸洗磷化+静电喷塑,内置2×120 mm轴流风机,表面<60 ℃
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快拆式侧板,无需工具即可更换加热元件
2. 加热模块
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环形0Cr27Al7Mo2电阻丝,镶嵌在1430型多晶氧化铝纤维沟槽,热辐射效率高,寿命≥12月
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三区独立控温,可模拟梯度温度活化
3. 炉管模块
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中间粗两端细的变径结构,有效容积8 L
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4片Y形扬料板,板厚4 mm,与管壁满焊,可36月免更换
4. 旋转/倾斜模块
5. 水蒸气系统模块
6. 真空/气氛模块
八、标准配置清单
名称
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数量
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备注
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主机
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1台
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含电控、旋转、倾斜总成
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310S炉管
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1支
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已预氧化处理
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水蒸气发生器
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1套
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自动补水,防干烧
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真空泵
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1台
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极限-0.08 MPa
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耐高温手套
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1双
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1000 ℃
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石英观察窗
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2只
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φ50 mm,带挡火板
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操作说明书
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1本
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含工艺卡片
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备用密封圈
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10套
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氟橡胶+石墨
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九、易损件与更换周期
名称
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材质
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寿命
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备注
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电阻丝
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0Cr27Al7Mo2
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≥12月(连续)
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现场30 min可换
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旋转密封圈
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高纯石墨+FKM
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6–9月
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库存建议≥2套
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旋转接头轴承
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高温轴承钢
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≥18月
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高温润滑脂定期加注
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扬料板
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310S
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≥36月
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随机赠送1套
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O形圈
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氟橡胶
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6月
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随机赠送10套
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十、使用寿命
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整机设计寿命≥10年(正常使用+定期保养)
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炉管质保3年,电控2年,加热元件12个月
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十一、售后质保
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自验收合格之日起12个月内免费保修(易损件除外)
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2 h响应,48 h到场(国内)
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质保期后仅收成本费,提供备件清单及市场价
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免费培训≥2名操作人员(≥8 h),含工艺调试、安全操作、维护
十二、包装运输
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小件(<50 kg):全封闭胶合板木箱,内置防潮袋+防震泡沫
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大件(≥50 kg):简易防水拉伸膜+熏蒸木底托,四周护角;叉车孔高度100 mm,适应标准货柜
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运输标识:向上、防潮、重心、吊点;随箱附装箱单、合格证、质保卡
十三、使用注意事项(含加热元件)
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首次使用前,310S炉管须在800 ℃空烧2 h进行预氧化,形成Cr₂O₃保护膜
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水蒸气通入前,必须先通N₂排氧(O₂≤0.5 %),防止碳氧化爆燃
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升温速率≤10 ℃·min⁻¹,降温阶段≤8 ℃·min⁻¹(>600 ℃),避免热震开裂
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炉管旋转时禁止人为刹车,异常停机先停蒸汽再停电
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加热元件更换时,务必切断总电源并放电≥5 min;新电阻丝需与陶瓷沟槽贴合,不得交叉重叠
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每月检查旋转接头润滑脂,缺失时及时加注高温轴承脂(滴点>280 ℃)
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长期停用应抽真空或充N₂保护,防止炉管及法兰锈蚀
十四、标准操作方法
A. 开机准备
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检查水、电、气连接→水箱加去离子水至高位
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装料:≤炉管容积60 %,两端预留100 mm
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密封:石墨环+不锈钢卡箍,预紧力矩20 N·m
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抽真空至-0.06 MPa,保压10 min,压降≤0.005 MPa
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通N₂ 2 L·min⁻¹,排氧≥5 min
B. 程序运行
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设定升温曲线:室温→250 ℃(30 min,N₂保护)→800 ℃(60 min)→通蒸汽→900 ℃活化(60–120 min)→停蒸汽→N₂保护降温
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启动旋转(3 rpm)与倾斜(5°)
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蒸汽流量设定:100 g·h⁻¹,通过质量流量计实时记录
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尾气经冷凝+洗涤后排放,CO在线监测≤100 ppm
C. 关机取样
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降温至200 ℃以下,停止旋转
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关闭所有气路,释放真空
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打开炉管快拆法兰,戴耐高温手套取出料舟
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记录质量损失、比表面积(BET)、碘值等数据
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填写《设备运行记录表》,存档备查