CN104198528A - 一种燃烧效率测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧效率测量装置及方法，所述燃烧效率测量装置包括：燃料流量计、空气流量计、预混室、金属燃烧器、金属容器、烟气分析仪和温度计，其中：燃料流量计和空气流量计的出口经管线分别与预混室的进口相连，预混室的出口经管线与金属燃烧器的进口相连，金属容器设置在金属燃烧器上方并经电极加载电场后与金属燃烧器相连，金属容器上设置有温度计，烟气分析仪设置在金属容器上方用于吸收燃烧后产生的烟气。本发明操作简便，只需测量电流一个参数即可得到某一工况下的燃烧效率值，而且反应灵敏、迅速，加载电场后，火焰中的电流是瞬时产生的，因而测量值即刻得到，不需要类似化学传感器等需要一定的反应时间，可测量瞬时的燃烧效率。

Description

一种燃烧效率测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种燃烧效率测量装置及利用该装置测量燃烧效率的方法。

背景技术

燃烧效率是指燃料燃烧后实际放出的热量占其完全燃烧后放出的热量的比值，它是考察燃料燃烧充分程度的重要指标。燃烧效率主要取决于燃烧装置和燃料自身的特性，也与环境等因素有关。燃烧火焰在其火焰锋面中有过剩的离子存在，由于正负离子的迁移率和扩散速度不同，火焰中的荷电粒子发生分离，向火焰施加电场后，电场就会对荷电的气体产生作用力，加快反应速度，燃烧更完全，但这仅限于施加高电压（几十kV）的情况。温度较低的壁面或阻燃材料在接近火焰过程中会使活化分子的能量被吸收，链式反应中断，导致不完全燃烧，释放CO有害气体，甚至发生淬熄效应，影响燃烧放热率和燃料利用率。2011年Weinberg等研究了甲烷火焰淬熄过程中合成气的形成和CO的释放，又对照了加载低压直流电下火焰淬熄的规律，即火焰淬熄过程中CO释放与淬熄距离、电流大小相关。  

发明内容

鉴于CO的释放直接影响燃烧效率的变化，本发明提供了一种燃烧效率测量装置及方法，实现对燃烧效率的一种简便预测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种燃烧效率测量装置，包括：燃料流量计、空气流量计、预混室、金属燃烧器、金属容器、烟气分析仪和温度计，其中：燃料流量计和空气流量计的出口经管线分别与预混室的进口相连，预混室的出口经管线与金属燃烧器的进口相连，金属容器设置在金属燃烧器上方并经电极加载电场后与金属燃烧器相连，金属容器上设置有温度计，烟气分析仪设置在金属容器上方用于吸收燃烧后产生的烟气。

一种利用上述装置测量燃烧效率的方法，包括如下步骤：

燃料和空气经过燃料流量计和空气流量计在预混室内混合，送入金属燃烧器中点燃，测定金属容器温度，通过定位仪确定金属容器与金属燃烧器的相对位置，在金属容器与金属燃烧器之间施加恒定直流电场，测定外加电场后的电流值；根据工质加热到某一温度的时间，计算工质吸热量，根据燃料与空气的流量以及烟气分析仪得到的气体成分，计算燃料燃烧理论放热值和实际放热值，由以上参数可获得燃烧效率和金属容器的热效率；最后，将燃料参数、相对位置参数、金属容器材质与电流参数对应，即可标定某一工况下的燃烧效率，根据标定后的燃烧效率，通过测量电流值和金属容器与金属燃烧器的相对位置即可得到燃料的燃烧效率。

本发明具有如下优点：

1、操作简便，只需测量电流一个参数即可得到某一工况下的燃烧效率值。

2、反应灵敏、迅速，加载电场后，火焰中的电流是瞬时产生的，因而测量值即刻得到，不需要类似化学传感器等需要一定的反应时间，可测量瞬时的燃烧效率。

3、非接触测量，不干扰火焰流场和燃烧反应，外加电场的电势可以在几伏特到几十伏特（由于一定工况下火焰的“阻值”是恒定的，所以电势的大小只会引起测得电流等比例的变化），不会引起燃烧反应和流场的变化。

附图说明

图1为燃烧效率测量装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，本发明的燃烧效率测量装置包括：燃料流量计1、空气流量计2、预混室3、金属燃烧器4、金属容器5、烟气分析仪6、定位仪7、温度计8、外加电场9，燃料流量计1和空气流量计2用来控制燃料和空气的流量和比例；预混室3的作用是将燃料与空气充分混合；金属燃烧器4和金属容器5除实现燃烧的放热和传热功能外，还相当于电子/电荷转移的载体；烟气分析仪6用于测定烟气成分确定燃烧是否完全；定位仪7用于测定金属燃烧4和金属容器5的相对位置；外加电场9实现燃烧火焰产生的电子和离子的定向移动。燃料流量计1和空气流量计2的出口经管线分别与预混室3的进口相连，预混室3的出口经管线与金属燃烧器4的进口相连，金属容器5设置在金属燃烧器4的上方并经电极加载电场后与金属燃烧器5相连，金属容器5上设置有温度计8，烟气分析仪7设置在金属容器5上方用于吸收燃烧后产生的烟气。

燃料和空气经过燃料流量计1和空气流量计2在预混室3内混合，送入金属燃烧器4中点燃，在金属燃烧器4火焰上方设置一金属容器5（承载定量标定的工质，如水等），通过温度计8测定金属容器5内工质的温度，通过定位仪7确定金属容器5与金属燃烧器4的相对位置，在金属容器5与金属燃烧器4之间施加恒定直流电场，测定金属容器5与金属燃烧器4之间（即火焰空间，在电场作用下，燃烧火焰产生的电子和离子发生定向移动，形成电流）的电流值。根据工质加热到某一温度的时间，计算工质吸热量，根据燃料与空气的流量以及烟气分析仪6得到的气体成分，计算燃料燃烧理论放热值和实际放热值，由以上参数可获得燃烧效率和金属容器5的热效率，最后，将燃料参数、相对位置参数、金属容器5材质与电流参数对应，即可标定某一工况下的燃烧效率。标定后的燃烧效率只与电流值、金属容器5材质、金属容器5与金属燃烧器4的相对位置有关，即已知金属容器5材质，只需测量电流值和金属容器5与金属燃烧器4的相对位置即可得到燃料的燃烧效率。

Claims (3)

1.一种燃烧效率测量装置，其特征在于所述测量装置包括：燃料流量计、空气流量计、预混室、金属燃烧器、金属容器、烟气分析仪和温度计，其中：燃料流量计和空气流量计的出口经管线分别与预混室的进口相连，预混室的出口经管线与金属燃烧器的进口相连，金属容器设置在金属燃烧器上方并经电极加载电场后与金属燃烧器相连，金属容器上设置有温度计，烟气分析仪设置在金属容器上方用于吸收燃烧后产生的烟气。

2.根据权利要求1所述的燃烧效率测量装置，其特征在于所述金属容器设置在金属燃烧器火焰上方，并经电极加载电场后与金属燃烧器相连。

3.一种利用权利要求1或2所述燃烧效率测量装置测量燃烧效率的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

燃料和空气经过燃料流量计和空气流量计在预混室内混合，送入金属燃烧器中点燃，测定金属容器温度，通过定位仪确定金属容器与金属燃烧器的相对位置，在金属容器与金属燃烧器之间施加恒定直流电场，测定外加电场后的电流值；根据工质加热到某一温度的时间，计算工质吸热量，根据燃料与空气的流量以及烟气分析仪得到的气体成分，计算燃料燃烧理论放热值和实际放热值，由以上参数可获得燃烧效率和金属容器的热效率；最后，将燃料参数、相对位置参数、金属容器材质与电流参数对应，即可标定某一工况下的燃烧效率，根据标定后的燃烧效率，通过测量电流值和金属容器与金属燃烧器的相对位置即可得到燃料的燃烧效率。