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实验室蒸汽金属管式炉型号参数

作者:河南鸿炉来源：原创发表时间：2025-10-23 13:11:00

实验室蒸汽金属管式炉通过集成蒸汽加热系统与金属炉管，实现物料在动态蒸汽环境下的高效加热。以下介绍一下通蒸汽的金属管式炉工作原理、结构、关键选型以及典型应用与使用要点，可直接作为采购或工艺设计的参考。若仍有具体参数、配置或工艺细节需要补充，请再告诉我。

一、蒸汽管式反应炉的工作原理
在普通管式炉的基础上，把“水蒸汽”作为工艺气氛（或反应物）引入加热区，同时炉管、法兰及密封件须具备抗高温氧化+水氧腐蚀能力，因此称作“蒸汽金属管式炉”。
金属炉管（镍基合金、310S、316L 等）兼顾承压、导热与抗蚀；若温度≤900 ℃、腐蚀不强，也可选石英管+金属法兰过渡。
典型工艺：水蒸气炭气化、催化剂水热老化、金属氧化物水蒸气还原/氧化、锂电正极材料包覆、氢-水混合气还原（H₂-H₂O）以及高温电解制氢（SOEC）等。

点击图片查看参数介绍

二、核心组成

1、炉体
分体式或整体式，1–3 个独立温区；最高温度常见 1100 ℃（短时），连续工作 900–1000 ℃。
加热元件：Fe-Cr-Al 丝、SiC 棒、MoSi₂。

2、金属炉管
材质：镍基合金（耐 1000 ℃ 水氧）、310S、316L。
尺寸：常见 Φ50–80 mm，加热长 300–600 mm；两端焊接水冷法兰或快开KF套环。
内插多孔板/筛网，可均布蒸汽并支撑颗粒料。

3、蒸汽供给与计量
实验室级“蒸汽发生器”：精密液体泵（0.1–20 mL/min）+ 蒸发混合器（CEM）+ N₂/Ar 载气 MFC；出口温度 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+ 炉前 1 m 预热盘管。

4、气氛/真空
真空：机械泵 10⁻² Pa 级别；如需高真空，需增加扩散泵或分子泵，但金属管内壁放气较石英大。
气氛：可耐受0.02MPA正压，配背压阀+ 安全装置；含 H₂ 时需阻火器、氧探头及尾气燃烧。

5、温控及安全装置
PID+SCR，30 段程序，±1 ℃；带断偶、超温、冷却水断流、炉壳开门断电。
炉尾设置冷凝/气液分离器，防蒸汽进入真空泵；含酸/碱尾气需中和洗涤。

6、数据记录（可选）
质量流量、蒸汽产量、进出口气体成分（在线 GC 或 MS）、温度曲线全部接入同一软件，便于动力学分析。

三、关键选型速查表

参数	常规范围	选择提示
温度	1000 ℃	连续工作比最高温度低 100 ℃
炉管材质	镍基合金、310S	≥900 ℃ 或含 H₂O+H₂ 必选镍基合金
蒸汽量	1–100 g h⁻¹	先算反应计量+ 20 % 余量，选 CEM 或注射泵
管径/加热区长度	Φ50 × 450 mm	样品床层厚度 ≤ 15 mm，保证流化/扩散
温区数量	1–3	若需梯度或恒温带>100 mm，选 2–3 区
真空/压力	10⁻² Pa ~ 0.3 MPa	金属管壁厚≥2 mm
升/降温速率	0–15 ℃ /min	快冷可配强制风冷或水冷套

四、实验室典型应用案例

①锂电正极废黑粉还原
条件：700 ℃、N₂-10 % H₂ + 过热水蒸气，镍基合金炉管，转速 0–3 RPM，选择性提锂 90 %。
②生物质炭水蒸气气化
条件：800–900 ℃、S/B=1.0、常压，金属管 Φ60 mm，产出 H₂+CO 富气，碳转化率高。
③SOEC 高温蒸汽电解
条件：800 ℃、50 vol % H₂O-50 % H₂，金属管反应器内放 60 单电池堆。
④催化剂水热老化
条件：10 % H₂O/air、850 ℃、空速 60 000 h⁻¹，连续 72 h，比较新鲜/老化催化活性。

五、使用与维护要点

①升温前至少通 30 min 惰性气排 O₂；含 H₂ 时，O₂ 含量< 50 ppm。
②蒸汽管路全程伴热 150 ℃，避免冷凝水冲入炉管造成热震。
③停机时先停蒸汽→保持载气→炉温<300 ℃再关冷却水，防止金属管氧化皮剥离。
④每 20 炉次做气密性检查（压降法）；镍基合金管表面出现绿色氧化皮或>0.2 mm 蚀坑应更换。
⑤含硫/氯体系后，空烧 1 h 至 1000 ℃ 并通湿空气，清除积炭与硫化层。

六、采购/定制快速清单

☑ 实验温度、恒温带长度、最大正压/真空度
☑ 蒸汽流量范围与精度，是否需快速切换干/湿气氛
☑ 炉管材质与寿命（镍基>1000 ℃；310S≈900–950 ℃）
☑ 温区数、升温速率、冷却方式（风冷/水冷）
☑ 安全配件：爆破片、阻火器、氧探头、尾气冷凝+中和
☑ 数据接口：RS485/以太网，是否需与质谱/GC 联动

实验室蒸汽金属管式炉=“金属炉管+抗水氧腐蚀+精准蒸汽供给+高温/真空/气氛”的复合平台。只要按上述选型表把温度、管径、蒸汽量、气氛与安全五要素锁定，就能在 0.1–100 g 级样品上快速获得可重复、可放大的高温-水蒸气工艺数据。若后续需要更大规模（≥1 kg h⁻¹）或连续进出料，可再考虑旋转蒸汽炉或流化床蒸汽反应器。

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