CN106053531B - 一种生物质打捆燃料燃烧实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质打捆燃料燃烧实验台，它包括燃烧装置、称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统，燃烧装置包括燃烧室，燃烧室为竖向设置的筒形结构，燃烧室底部设置有炉排，燃烧室内靠近炉排上侧的位置处设置有点火器；燃烧室顶部连接有排烟管，排烟管上沿出气方向依次设置有除尘器和引风机；燃烧室底部连接有进气管，进气管上设置有鼓风机；称重系统包括与所述炉排通过顶杆相连的称重计；温度测量系统包括燃烧温度传感器、室内温度传感器和烟气温度传感器；烟气成分测量系统包括烟气分析仪。本发明能够通过实际燃烧实验得出生物质打捆燃料燃烧特性，进而确定燃烧设备参数。
Description
技术领域
本发明属于生物质燃烧技术领域，具体涉及一种生物质打捆燃料燃烧实验台。
背景技术
生物质打捆燃烧技术是一种较好的生物质燃烧利用方式，它摒弃了生物质成型燃料的不足，具有生物质打捆密度适中（100～500kg/m3)，耗电少(30kWh/t)，与生物质成型燃料相比每吨燃料可节电60-90kWh，节约电费40-60 ¥/t，同时其生产效率高、燃烧效果好、容易利用，已成为生物质燃烧利用技术的一个重要发展方向。
然而直接燃用生物质打捆燃料的设备较少，燃烧设备还未定型，还需进一步的研究、实验与开发，生物质燃烧设备设计时，参数选取均与选取煤的相应参数进行类比，此法虽然简单，但其精确度不足，其主要原因是关于对生物质打捆燃料燃烧特性的研究还未深入。因此，这就迫切需要一种生物质打捆燃料燃烧实验台，通过实际燃烧实验得出生物质打捆燃料燃烧特性，进而确定燃烧设备参数。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种生物质打捆燃料燃烧实验台，通过实际燃烧实验得出生物质打捆燃料燃烧特性，进而确定燃烧设备参数。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种生物质打捆燃料燃烧实验台，它包括燃烧装置、称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统，燃烧装置包括燃烧室，燃烧室为竖向设置的筒形结构，燃烧室底部设置有炉排，燃烧室内靠近炉排上侧的位置处设置有点火器；燃烧室顶部连接有排烟管，排烟管上沿出气方向依次设置有除尘器和引风机；燃烧室底部连接有进气管，进气管上设置有鼓风机；
称重系统包括与所述炉排通过顶杆相连的称重计；
温度测量系统包括燃烧温度传感器、室内温度传感器和烟气温度传感器，燃烧温度传感器设置有多个，多个燃烧温度传感器沿高度方向从下至上依次布置在燃烧室下部，室内温度传感器设置在燃烧室上部，烟气温度传感器设置在燃烧室与水浴除尘器之间的排烟管上；
烟气成分测量系统包括烟气分析仪，排烟管上设有烟气取样口，烟气分析仪的采样元件与烟气取样口连接。
所述引风机和鼓风机上均设置有变频器。
所述燃烧室和鼓风机之间的进气管上设置有空气流量计。
所述燃烧装置还包括带显示屏的控制台，燃烧温度传感器、室内温度传感器、烟气温度传感器、点火器、鼓风机、引风机、变频器和空气流量计均与控制台电连接。
所述燃烧室上设置有观察窗；所述燃烧室上设置有进料口；所述燃烧室上位于炉排上下的位置处均设置有清灰口；所述排烟管的出口处设置有烟囱；所述烟气取样口位于引风机后的排烟管上。
所述顶杆的上端与炉排连接，顶杆的下端伸出燃烧室并与称重计连接。
所述燃烧室为圆筒形结构；所述燃烧室的内衬层由高温耐火混凝土制成，其外包层由硅酸铝砧板保温材料制成。
所述点火器选用电加热棒；所述除尘器选用水浴除尘器。
所述燃烧温度传感器采用可伸缩的热电偶，热电偶的压簧式感温元件横向伸入到燃烧室内部。
所述燃烧温度传感器设置有五个；最底层的燃烧温度传感器距炉排50mm，其余燃烧温度传感器距炉排的距离分别为150mm、250mm、350mm、和450mm。
本发明的有益效果是：
1．本发明的实验台由称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统组成，称重系统能监测打捆燃料燃烧时的重量变化；温度测量系统采用可伸缩的热电偶，可以检测到打捆燃料内部不同位置不同燃烧阶段的温度变化；烟气成分测量系统可监测打捆燃料燃烧过程烟气成分的变化，该实验台可准确地对生物质打捆燃料燃烧过程进行实时监测。
2．本发明的实验台依据生物质打捆燃料物理特性以及成分、元素和灰分析特性，设计出合适的燃烧室结构和容积，该实验台燃烧室直径为65cm，适用于市场上主要的三种小方捆尺寸，横截面积分别为 31cmx41cm、36cmx46cm和 41cmx46cm，以及直径在65cm以下的小圆捆。
3．鼓风机和引风机均采用变频器改变风机的转速，进而调节风量的大小，实现风量控制，并采用空气流量计记录实际进风量，来减少通过变频器计算的理论进风量造成的误差。变频器频率可在控制台的显示屏上直接设置。
4．本发明的实验台采用水浴式除尘器，含尘气体经过水洗涤，尘粒与水黏附后留在水中，具有很好的除尘净化效果，减少了实验中燃料燃烧产生的粉尘向大气的排放。
5．本发明的实验台由控制台自动化控制，点火器、鼓风机、引风机通过控制台进行开启和关闭，鼓风机和引风机的风速调节通过控制台控制对应的变频器进行设置。
6．本发明的实验台监测数据可视化，燃烧温度传感器、室内温度传感器、烟气温度传感器采集的信号通过控制台内转换模块接入数字采集仪，数字采集仪采集的数据在显示屛上直接显示温度变化，烟气分析仪通过 COM 口，用连接线与电脑相连接，直接记录烟气各成分浓度。
7．本发明的实验台能够通过实际燃烧实验得出生物质打捆燃料燃烧特性，进而确定燃烧设备参数。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中燃烧室部位的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1和图2所示，本发明的一种生物质打捆燃料燃烧实验台，它包括燃烧装置、称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统。燃烧装置包括燃烧室2，燃烧室2为竖向设置的圆筒形结构，燃烧室2的内衬层由高温耐火混凝土制成，其外包层由硅酸铝砧板保温材料制成。燃烧室2顶部设置有进料口1，燃烧室2侧部设置有观察窗3。燃烧室2底部设置有炉排5，燃烧室2上位于炉排5上下的位置处均设置有清灰口6，燃烧室2内靠近炉排5上侧的位置处设置有点火器，即电加热棒4。燃烧室顶部连接有排烟管10，排烟管10上沿出气方向依次设置有水浴除尘器11和引风机12，排烟管10的出口处设置有烟囱14。燃烧室2底部连接有进气管17，进气管17上设置有鼓风机9。燃烧室2和鼓风机9之间的进气管17上设置有空气流量计8。
所述引风机12和鼓风机9上均设置有变频器。
称重系统包括与所述炉排5通过顶杆18相连的称重计7，顶杆18的上端与炉排5连接，顶杆18的下端伸出燃烧室2并与称重计连接，称重计7能显示打捆燃料在燃烧过程中重量的变化。炉排2及称重计7为本领域的常规元器件，其安装及称重原理不再详述。
温度测量系统包括燃烧温度传感器、室内温度传感器T6和烟气温度传感器T7，所述燃烧温度传感器采用可伸缩的热电偶，热电偶的压簧式感温元件横向伸入到燃烧室2内部，所述燃烧温度传感器设置有五个，分别为T1、T2、T3、T4、T5；五个燃烧温度传感器沿高度方向从下至上依次布置在燃烧室下部，最底层的燃烧温度传感器T1距炉排50mm，其余燃烧温度传感器T2、T3、T4、T5距炉排的距离分别为150mm、250mm、350mm、和450mm，室内温度传感器T6设置在燃烧室2上部，烟气温度传感器T7设置在燃烧室2与水浴除尘器11之间的排烟管10上。
烟气成分测量系统包括烟气分析仪19，位于引风机12后的排烟管10上设有烟气取样口13，烟气分析仪19的采样元件与烟气取样口13连接。烟气分析仪19通过其 COM 口，用连接线与电脑相连接，直接记录烟气各成分浓度
所述燃烧装置还包括带显示屏15的控制台16，燃烧温度传感器、室内温度传感器T6、烟气温度传感器T7、点火器、鼓风机9、引风机12、变频器和空气流量计均与控制台电连接。
本发明在实际应用及工作时，生物质打捆燃料由进料口1进入燃烧室2，落至底部的炉排5上，炉排2通过一顶杆18与称重计7相连，称重计7能显示打捆燃料在燃烧过程中重量的变化，燃料由位于炉排5上端的电加热棒4进行加热点燃，待燃料着火后关掉电加热棒，燃料在燃烧室2内燃烧，燃烧室2是一个竖直的圆筒形，内衬有高温耐火混凝土，外层包有硅酸铝砧板保温材料，在圆柱形燃烧室内，沿高度方向布置了6个热电偶(T1-T6)， 热电偶T6位于燃烧室2上端来测量燃烧室内温度，最底层热电偶Tl距炉排5的距离50mm，热电偶T2-T5距炉排2的距离分别为150mm、250mm、350mm、450mm，热电偶T2-T5的压簧式感温元件可伸缩，能插入生物质打捆燃料内部，测量燃料内部不同位置不同燃烧阶段的温度，热电偶T7位于排烟管10上测量烟气温度，热电偶信号经转换模块接入数字采集仪，数字采集仪采集的数据在显示屛15显示，鼓风机9从炉排5下对燃烧的燃料进行送风，鼓风机9与变频器、空气流量计8连接，通过变频器控制鼓风风量，通过空气流量计8读取实际进风量，燃料燃烧生成的烟气通过排烟管10进入水浴除尘器11，经过除尘的烟气由引风机12引出，引风机通过变频器进行引风量控制，排烟管10上设有烟气取样口13可以通过烟气分析仪分析烟气的成分、流速等指标，烟气分析仪通过 其COM 口，用连接线与电脑相连接，以记录烟气各成分浓度。电加热棒、鼓风和引风的开启与关闭由控制台16上的按钮进行控制，烟气最后经排烟管10由烟囱14排出，燃料燃烧情况通过观察窗3进行观察，燃料燃尽的灰渣从炉排5上下的清灰口6清理出。
本发明的实验台由称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统组成，称重系统能监测打捆燃料燃烧时的重量变化；温度测量系统采用可伸缩的热电偶，可以检测到打捆燃料内部不同位置不同燃烧阶段的温度变化；烟气成分测量系统可监测打捆燃料燃烧过程烟气成分的变化，该实验台可准确地对生物质打捆燃料燃烧过程进行实时监测。
本发明的实验台依据生物质打捆燃料物理特性以及成分、元素和灰分析特性，设计出合适的燃烧室结构和容积，该实验台燃烧室直径为65cm，适用于市场上主要的三种小方捆尺寸，横截面积分别为 31cmx41cm、36cmx46cm和 41cmx46cm，以及直径在65cm以下的小圆捆。
鼓风机9和引风机12均采用变频器改变风机的转速，进而调节风量的大小，实现风量控制，并采用空气流量计8记录实际进风量，来减少通过变频器计算的理论进风量造成的误差。变频器频率在控制台15的显示屏上16直接设置。
本发明的实验台采用水浴式除尘器11，含尘气体经过水洗涤，尘粒与水黏附后留在水中，具有很好的除尘净化效果，减少了实验中燃料燃烧产生的粉尘向大气的排放。
本发明的实验台由控制台自动化控制，点火器、鼓风机9、引风机12通过控制台进行开启和关闭，鼓风机9和引风机12的风速调节通过控制台控制对应的变频器进行设置。
本发明的实验台监测数据可视化，燃烧温度传感器T1-T5、室内温度传感器T6、烟气温度传感器T7采集的信号通过控制台内转换模块接入数字采集仪，数字采集仪采集的数据在控制台16的显示屛15上直接显示温度变化，烟气分析仪19通过 COM 口，用连接线与电脑相连接，直接记录烟气各成分浓度。
本发明的实验台能够通过实际燃烧实验得出生物质打捆燃料燃烧特性，进而确定燃烧设备参数。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：它包括燃烧装置、称重系统、温度测量系统和烟气成分测量系统，燃烧装置包括燃烧室，燃烧室为竖向设置的筒形结构，燃烧室底部设置有炉排，燃烧室内靠近炉排上侧的位置处设置有点火器；燃烧室顶部连接有排烟管，排烟管上沿出气方向依次设置有除尘器和引风机；燃烧室底部连接有进气管，进气管上设置有鼓风机；
称重系统包括与所述炉排通过顶杆相连的称重计；
温度测量系统包括燃烧温度传感器、室内温度传感器和烟气温度传感器，燃烧温度传感器设置有至少五个，多个燃烧温度传感器沿高度方向从下至上依次布置在燃烧室下部，室内温度传感器设置在燃烧室上部，烟气温度传感器设置在燃烧室与水浴除尘器之间的排烟管上；
烟气成分测量系统包括烟气分析仪，排烟管上设有烟气取样口，烟气分析仪的采样元件与烟气取样口连接；
所述燃烧温度传感器采用可伸缩的热电偶，热电偶的压簧式感温元件横向伸入到燃烧室内部，并插入到生物质打捆燃料内部，测量燃料内部不同位置不同燃烧阶段的温度。
2.根据权利要求1所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述引风机和鼓风机上均设置有变频器。
3.根据权利要求2所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述燃烧室和鼓风机之间的进气管上设置有空气流量计。
4.根据权利要求3所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述燃烧装置还包括带显示屏的控制台，燃烧温度传感器、室内温度传感器、烟气温度传感器、点火器、鼓风机、引风机、变频器和空气流量计均与控制台电连接。
5.根据权利要求1所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述燃烧室上设置有观察窗；所述燃烧室上设置有进料口；所述燃烧室上位于炉排上下的位置处均设置有清灰口；所述排烟管的出口处设置有烟囱；所述烟气取样口位于引风机后的排烟管上。
6.根据权利要求1所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述顶杆的上端与炉排连接，顶杆的下端伸出燃烧室并与称重计连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述燃烧室为圆筒形结构；所述燃烧室的内衬层由高温耐火混凝土制成，其外包层由硅酸铝砧板保温材料制成。
8.根据权利要求1-6任一项所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述点火器选用电加热棒；所述除尘器选用水浴除尘器。
9.根据权利要求1所述的生物质打捆燃料燃烧实验台，其特征在于：所述燃烧温度传感器设置有五个；最底层的燃烧温度传感器距炉排50mm，其余燃烧温度传感器距炉排的距离分别为150mm、250mm、350mm、和450mm。
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