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實驗室蒸汽金屬管式爐型號參數(shù)
作者:河南鴻爐 來源：原創(chuàng) 發(fā)表時間：2025-10-23 13:11:00
實驗室蒸汽金屬管式爐通過集成蒸汽加熱系統(tǒng)與金屬爐管，實現(xiàn)物料在動態(tài)蒸汽環(huán)境下的高效加熱。以下介紹一下通蒸汽的金屬管式爐工作原理、結構、關鍵選型以及典型應用與使用要點，可直接作為采購或工藝設計的參考。若仍有具體參數(shù)、配置或工藝細節(jié)需要補充，請再告訴我。
一、蒸汽管式反應爐的工作原理
在普通管式爐的基礎上，把“水蒸汽”作為工藝氣氛（或反應物）引入加熱區(qū)，同時爐管、法蘭及密封件須具備抗高溫氧化+水氧腐蝕能力，因此稱作“蒸汽金屬管式爐”。
金屬爐管（鎳基合金、310S、316L 等）兼顧承壓、導熱與抗蝕；若溫度≤900 ℃、腐蝕不強，也可選石英管+金屬法蘭過渡。
典型工藝：水蒸氣炭氣化、催化劑水熱老化、金屬氧化物水蒸氣還原/氧化、鋰電正極材料包覆、氫-水混合氣還原（H?-H?O）以及高溫電解制氫（SOEC）等。
1、爐體
分體式或整體式，1–3 個獨立溫區(qū)；最高溫度常見 1100 ℃（短時），連續(xù)工作 900–1000 ℃。
加熱元件：Fe-Cr-Al 絲、SiC 棒、MoSi?。
2、金屬爐管
材質(zhì)：鎳基合金（耐 1000 ℃ 水氧）、310S、316L。
尺寸：常見 Φ50–80 mm，加熱長 300–600 mm；兩端焊接水冷法蘭或快開KF套環(huán)。
內(nèi)插多孔板/篩網(wǎng)，可均布蒸汽并支撐顆粒料。
3、蒸汽供給與計量
實驗室級“蒸汽發(fā)生器”：精密液體泵（0.1–20 mL/min）+ 蒸發(fā)混合器（CEM）+ N?/Ar 載氣 MFC；出口溫度 150–200 ℃，防止冷凝。
若需 10–50 g/h 以下微量，也可直接水冷注射器泵+ 爐前 1 m 預熱盤管。
4、氣氛/真空
真空：機械泵 10?² Pa 級別；如需高真空，需增加擴散泵或分子泵，但金屬管內(nèi)壁放氣較石英大。
氣氛：可耐受0.02MPA正壓，配背壓閥+ 安全裝置；含 H? 時需阻火器、氧探頭及尾氣燃燒。
5、溫控及安全裝置
PID+SCR，30 段程序，±1 ℃；帶斷偶、超溫、冷卻水斷流、爐殼開門斷電。
爐尾設置冷凝/氣液分離器，防蒸汽進入真空泵；含酸/堿尾氣需中和洗滌。
6、數(shù)據(jù)記錄（可選）
質(zhì)量流量、蒸汽產(chǎn)量、進出口氣體成分（在線 GC 或 MS）、溫度曲線全部接入同一軟件，便于動力學分析。
三、關鍵選型速查表
| 參數(shù) | 常規(guī)范圍 | 選擇提示 |
| 溫度 | 1000 ℃ | 連續(xù)工作比最高溫度低 100 ℃ |
| 爐管材質(zhì) | 鎳基合金、310S | ≥900 ℃ 或含 H?O+H? 必選鎳基合金 |
| 蒸汽量 | 1–100 g h?¹ | 先算反應計量+ 20 % 余量，選 CEM 或注射泵 |
| 管徑/加熱區(qū)長度 | Φ50 × 450 mm | 樣品床層厚度 ≤ 15 mm，保證流化/擴散 |
| 溫區(qū)數(shù)量 | 1–3 | 若需梯度或恒溫帶>100 mm，選 2–3 區(qū) |
| 真空/壓力 | 10?² Pa ~ 0.3 MPa | 金屬管壁厚≥2 mm |
| 升/降溫速率 | 0–15 ℃ /min | 快冷可配強制風冷或水冷套 |
四、實驗室典型應用案例
①鋰電正極廢黑粉還原
條件：700 ℃、N?-10 % H? + 過熱水蒸氣，鎳基合金爐管，轉(zhuǎn)速 0–3 RPM，選擇性提鋰 90 %。
②生物質(zhì)炭水蒸氣氣化
條件：800–900 ℃、S/B=1.0、常壓，金屬管 Φ60 mm，產(chǎn)出 H?+CO 富氣，碳轉(zhuǎn)化率高。
③SOEC 高溫蒸汽電解
條件：800 ℃、50 vol % H?O-50 % H?，金屬管反應器內(nèi)放 60 單電池堆。
④催化劑水熱老化
條件：10 % H?O/air、850 ℃、空速 60 000 h?¹，連續(xù) 72 h，比較新鮮/老化催化活性。
五、使用與維護要點
①升溫前至少通 30 min 惰性氣排 O?；含 H? 時，O? 含量< 50 ppm。
②蒸汽管路全程伴熱 150 ℃，避免冷凝水沖入爐管造成熱震。
③停機時先停蒸汽→保持載氣→爐溫<300 ℃再關冷卻水，防止金屬管氧化皮剝離。
④每 20 爐次做氣密性檢查（壓降法）；鎳基合金管表面出現(xiàn)綠色氧化皮或>0.2 mm 蝕坑應更換。
⑤含硫/氯體系后，空燒 1 h 至 1000 ℃ 并通濕空氣，清除積炭與硫化層。
六、采購/定制快速清單
? 實驗溫度、恒溫帶長度、最大正壓/真空度
? 蒸汽流量范圍與精度，是否需快速切換干/濕氣氛
? 爐管材質(zhì)與壽命（鎳基>1000 ℃；310S≈900–950 ℃）
? 溫區(qū)數(shù)、升溫速率、冷卻方式（風冷/水冷）
? 安全配件：爆破片、阻火器、氧探頭、尾氣冷凝+中和
? 數(shù)據(jù)接口：RS485/以太網(wǎng)，是否需與質(zhì)譜/GC 聯(lián)動
實驗室蒸汽金屬管式爐=“金屬爐管+抗水氧腐蝕+精準蒸汽供給+高溫/真空/氣氛”的復合平臺。只要按上述選型表把溫度、管徑、蒸汽量、氣氛與安全五要素鎖定，就能在 0.1–100 g 級樣品上快速獲得可重復、可放大的高溫-水蒸氣工藝數(shù)據(jù)。若后續(xù)需要更大規(guī)模（≥1 kg h?¹）或連續(xù)進出料，可再考慮旋轉(zhuǎn)蒸汽爐或流化床蒸汽反應器。
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