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灰化炉

卡博莱特盖罗的灰化炉系列涵盖了实验室箱式炉的最常见应用之一。对可燃样品进行加热,以分析产生的灰渣。由于没有单一的解决方案可以满足所有的要求,因此可以提供针对灰化和煅烧应用的不同炉子。

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灰化简介

灰化是通过在空气中加热从样品中去除所有有机物质的过程。灰化过程的目的可能是确定残留物质(灰分)的比例质量,或者它可能是为其他目的准备样品的一个中间步骤,例如通过XRF(X射线荧光)、质谱法对无机成分进行定性,或者进行其他测试,例如灰分融熔性。

灰化工艺

准备好的样品在空气中加热,直到它们与存在的氧气反应并燃烧。样品中的有机化合物随后被氧化,而残留的灰分包括无机的、不可燃的化合物。 一些灰化试验由国际标准定义,如ISO、EN、ASTM等,其过程和使用的设备都必须符合这些标准。还有一些灰化过程有特定的目标,如燃烧失重(LOI),这需要在灰化前后对样品进行称重,以确定加热造成的质量减少。也可以在加热过程中连续称量样品,以记录样品质量减少的速度,并通过使用带有整体天平的炉子来确定完全燃烧。 专门的灰化炉是进行这一过程的最合适的设备。卡博莱特盖罗生产了一系列通用灰化炉,以及为符合特定煤炭和焦炭测试标准而设计的灰化炉。

视频:灰化过程安全性 - 选择正确炉子的重要性


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灰化炉

通常情况下,灰化炉的设计是为了促进气流通过炉膛,以帮助样品燃烧并清除处理过程中产生的烟雾。 空气被引导通过炉子的保温组件,以确保空气在进入炉膛之前被预热;这减少了在处理过程中无意中降低温度的风险。增加的气流也有助于将任何烟雾和挥发物从炉膛中带出,并从排气口排出。 在排气管上安装一个可选的后燃烧器或热催化氧化器,可以进一步减少逃逸到周围大气中的排放。

空气通过炉子后部的进气口被吸入,并在进入炉膛之前被引导穿过隔热层,在那里被预热。

由于样品排放的废气和挥发性物质有可能损坏加热元件,灰化炉通常装有碳化硅(SiC)保护层,它位于炉膛内,在样品和加热元件之间提供一个屏障。 在一个较小的灰化炉中,加热元件被包裹在一个陶瓷马弗腔的外面,样品被放入其中。马弗炉包含了灰化过程中产生的烟雾和挥发性物质,同时保护加热元件不受污染。 对于氧化铝/二氧化硅粉尘可能污染结果,或与样品反应产生腐蚀性蒸汽的测试或工艺,可能需要使用熔融石英炉膛的灰化炉来保护炉子和工艺。

视频:热催化氧化器(催化转换器)减少了从炉子里出来的烟气量。


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视频:热催化氧化器(催化转换器)减少了从炉子里出来的烟气量。

使用灰化工艺的行业

食品生产和制药业都将其产品的灰分样本作为其质量控制检查的一部分,以确定其中所含的无机、不可消化物质的数量。如有必要,可将样品磨碎或研磨,以增加表面积,使其在加热前能与其他化合物混合。 由于产品的成分可能因其自然来源而有所不同,石油化工行业经常对碳氢化合物材料的样品进行灰化,以确定其中的金属和其他无机化学品的数量。这很重要,因为某些金属和矿物质可能会对提炼设备或以后的工艺造成损害。

使用灰化工艺的行业

灰化实例

下面的例子显示了在一个装有后燃烧器的灰化炉内,样品重量和炉膛温度的变化。

  1. 冷的样品被放入炉膛并加热燃烧。
  2. 样品自燃导致温度升高。
  3. 随着样品的燃烧,重量的变化迅速发生。
灰化实例

灰化炉内部

ABF灰化炉的截面图。空气通过炉子后部的进气口被吸入,并在进入炉膛之前被引导通过隔热层进行预热。烟雾和挥发物进入后燃烧器,在那里额外的空气进入以促进燃烧。一个风扇使烟气和新鲜空气混合在一起,从排气管排出。

  1. 进气口--空气在进入腔体前被预热。
  2. 空气进入后燃烧器,确保完全燃烧
  3. 空气进入排气风机前,先进入增压室冷却
  4. 烟囱
  5. 炉膛
  6. 尾气燃烧器(火炬)
  7. 排气风机
  8. 带通孔的双层样品装载架
灰化炉内部

应用实例

在炉子里灰化的样品材料包括食品、土壤和泥炭、塑料容器、橡胶、动物饲料/谷物、羊毛和天然纤维、纸张、面粉、医药产品、植物油、油漆、聚酯和玻璃纤维、明胶、污水污泥、木材和试烧陶瓷、土壤以确定矿物含量或塑化PVC以确定碳酸钙含量。

其他使用灰化炉的工艺:

    • 硫磺化灰的测定
    • 废催化剂中焦炭和硫磺的燃烧情况 
    • 燃烧失重 
    • 燃烧掉氯化汞残留物 
    • 纸张中的填充物含量测定 
    • 去除气相二氧化硅油脂样品中的烟尘 
    • 清洁ICP火炬
    • 污水中的挥发性悬浮物分析 
    • 煤炭样品的灰分测定 
    • 氯氟化碳测试样品的树脂烧除

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灰化炉 - 常见问题

什么是灰化炉?

灰化炉是箱式炉,旨在使材料在严格控制的温度下燃烧。 空气由长的烟囱吸入腔室,并强制通过绝缘层之间,使其在进入腔室之前被预热。这确保了靠近进气口的样品不会被气流冷却。同时燃烧后的副产物被排出炉膛。

哪些应用需要灰化炉?

灰化炉经常用于食品、塑料和碳氢化合物材料(如煤)的测试。 灰化测试可以在标准测试方法中定义,典型的标准是 ISO 1171:2010 和 ASTM D3174-12。

标准实验室箱式炉和灰化炉有什么区别?

标准实验室箱式炉和灰化炉之间的区别主要在于提供预热空气以促进燃烧。 灰化炉专门设计用于增加气流,以促进材料的燃烧和随后的灰化。