CN109765266A - 一种液体燃料低热值的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种液体燃料低热值的测量装置，所述装置包括燃料称重传感器、燃料燃烧装置、燃烧室、换热器、定量水泵、冷水箱、水箱称重传感器、引风机、排烟道、冷凝水接收装置和冷凝水传感器，换热器包括换热腔室和换热管道，换热管道设置于换热腔室内部；燃料燃烧装置设置于燃料称重传感器上，燃料燃烧装置的燃烧部位设置于燃烧室内，燃烧室与换热腔室的一端联通，换热腔室的另一端与所述排烟道连接，燃料燃烧产生的热的气体通过排烟道上设置的引风机进入换热腔室内；本发明控制排烟温度等于环境温度，同时控制燃烧过程没有冷凝水产生，通过水流式换热器测量燃料的热值，从而测量燃料的低热值，不依赖标准物的校准，就可得到准确的燃料低热值数据。

Description

一种液体燃料低热值的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及热值测量技术领域，尤其涉及一种液体燃料热值的测量装置及方法。

背景技术

液体燃料是用来产生热量或动力的液态可燃烧的物质，燃料热值是表示燃料质量的一种重要指标。醇基燃料作为新能源，已经得到了广泛的应用。醇基燃料的热值测量是其质量检验的一项重要内容，目前，醇基燃料的热值测量方法统一采用氧弹法，此方法缺乏标准依据，无法对燃料的低热值进行准确的测量，从而造成市场上同一种燃料标称的热值不同。此外，燃料的高热值属于难以完全回收的能量部分，对高热值的准确测量并没有实际意义，因此，需要排除高热值测量的干扰。

高位热值，是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所放出的全部热量。由于燃料点火产物中的H₂O在冷凝的过程中放出的潜热，在实际中一般是无法利用的，因此要将这部分热量从高热值中减去。低位热值，指燃料中的水分在燃烧过程结束后以水蒸气形式存在时的燃料发出的热量。

发明内容

本发明针对现有技术问题，提供一种液体燃料低热值的测量装置及方法，本发明在测量时，控制排烟温度等于环境温度，同时控制燃烧过程不产生冷凝水，通过水流式换热器测量燃料的热值，从而测量燃料的低热值，不依赖标准物的校准，就可得到准确的燃料低热值数据。

本发明所述的技术问题是以如下技术方案解决的：

一种液体燃料低热值的测量装置，所述装置包括燃料称重传感器、燃料燃烧装置、燃烧室、换热器、定量水泵、冷水箱、水箱称重传感器、引风机、排烟道、冷凝水接收装置和冷凝水传感器，所述燃烧室、换热器、冷凝水接收装置和冷凝水传感器均设置在绝热室内，绝热室内壁设置有隔热保温层，所述换热器包括换热腔室和换热管道，所述换热管道设置于所述换热腔室内部；

所述燃料燃烧装置设置于所述燃料称重传感器上，所述燃料燃烧装置的燃烧部位设置于所述燃烧室内，所述燃烧室与所述换热腔室的一端联通，所述换热腔室的另一端与所述排烟道连接，燃料燃烧产生的热的气体通过所述排烟道上设置的引风机进入换热腔室内；

所述换热管道进水端通过所述定量水泵与所述冷水箱连接，进水端设置有第一温度传感器，检测进水温度，所述冷水箱设置于所述水箱称重传感器上，从冷水箱进入换热管道内的冷水与燃料燃烧产生的热的气体进行换热，换热后的热水由出水口排出，出水口设置有第二温度传感器，检测换热后的热水温度；所述冷凝水接收装置设置在所述换热器的底端，与所述换热腔室联通，所述冷凝水传感器设置在所述冷凝水接收装置上。

上述液体燃料低热值的测量装置，所述燃烧室侧壁设置有氧气进口，通过氧气管向所述燃烧室内通入氧气。

上述液体燃料低热值的测量装置，所述燃料燃烧装置为甲醇喷灯。

上述液体燃料低热值的测量装置，所述换热器为水流式换热器。

上述液体燃料低热值的测量装置，所述冷凝水接收装置设置为漏斗形状，所述冷凝水传感器设置在漏斗颈的一侧。

上述液体燃料低热值的测量装置，所述排烟道上设置有第三温度传感器。

一种利用上述测量装置测量液体燃料低热值的方法，低热值测量按如下步骤进行：

a、将燃料燃烧装置放置于所述燃料称重传感器上，燃料称重传感器对燃料燃烧装置的重量进行测量，得到燃料燃烧一定时间时的燃料消耗量ΔWj；同时冷水箱中的冷水在所述定量水泵的作用下进入所述换热管道中，燃料燃烧产生的热的气体进入换热器的换热腔室中，与换热管道中的冷水进行换热，换热过程中，所述燃烧室、换热器、冷凝水接收装置和冷凝水传感器均设置在绝热室内，控制换热器表面温度不高于环境温度，通过水箱称重传感器测量冷水的消耗量，从而计算得到加热水的体积ΔWs；

b、通过第三温度传感器的监测，控制排烟温度和环境温度相等，同时通过控制氧气通入量、燃料燃烧速度、冷水通过定量水泵进入换热管道的流量以及引风机调节风量使燃料燃烧产生的热的气体与冷水的换热过程不产生冷凝水，并通过冷凝水传感器进行监测；

c、换热过程中不产生冷凝水，表明燃料燃烧的低热值的热量充分换热到了冷水中，高热值的热量随着排烟道排走，根据第一温度传感器和第二温度传感器测得的水的温差Δt及通过水箱称重传感器测量的水的重量，计算水吸收的热量，从而得到燃料的低热值，具体计算公式为：

式中：Gi为每一次测得的热值（kW·h/kg）；Δt为水的温差（℃）；ΔWs为加热水的体积（m³）；ΔWj为液体燃料的重量差（kg）；H为水的热系数(kW·h/(m³·℃))，指每立方米的水升高1℃需要的热量。

本发明燃料燃烧与冷水换热过程中，控制换热器表面温度不高于环境温度、排烟温度和环境温度相等，保证换热过程中燃烧的热量不通过设备外壳向外丢失；调节引风机的风量是换热过程中不产生冷凝水，保证燃料的低热值热量充分换热到水中；冷凝水传感器随时监测有无产生冷凝水。整个测量过程不依赖标准物的校准，就可以得到准确的燃料的低热值数据；整个过程操作简单，测量精准。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中各标号清单为：1、燃料称重传感器；2、燃料燃烧装置；3、燃烧室；4、换热器；4-1、换热腔室；4-2、换热管道；5、定量水泵；6、冷水箱；7、水箱称重传感器；8、引风机；9、排烟道；10、冷凝水接收装置；11、冷凝水传感器；12、氧气管；13、出水口。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

一种液体燃料低热值的测量装置，所述装置包括燃料称重传感器1、燃料燃烧装置2、燃烧室3、换热器4、定量水泵5、冷水箱6、水箱称重传感器7、引风机8、排烟道9、冷凝水接收装置10和冷凝水传感器11，所述燃烧室3、换热器4、冷凝水接收装置10和冷凝水传感器11均设置在绝热室14内，绝热室14内壁设置有隔热保温层，保证测量过程中不会出现热损失；所述换热器4包括换热腔室4-1和换热管道4-2，所述换热管道4-2设置于所述换热腔室4-1内部；

所述燃料燃烧装置2设置于所述燃料称重传感器1上，所述燃料燃烧装置2的燃烧部位设置于所述燃烧室3内，所述燃烧室3侧壁设置有氧气进口，通过氧气管12向所述燃烧室3内通入氧气，所述燃烧室3与所述换热腔室4-1的一端联通，所述换热腔室4-1的另一端与所述排烟道9连接，燃料燃烧产生的热的气体通过所述排烟道9上设置的引风机8进入换热腔室4-1内；

所述换热管道4-2进水端通过所述定量水泵5与所述冷水箱6连接，进水端设置有第一温度传感器15，检测进水温度，所述冷水箱6设置于所述水箱称重传感器7上，从冷水箱6进入换热管道4-2内的冷水与燃料燃烧产生的热的气体进行换热，换热后的热水由出水口13排出，出水口设置有第二温度传感器16，检测换热后的热水温度；所述冷凝水接收装置10设置在所述换热器4的底端，与所述换热腔室4-1联通，所述冷凝水传感器11设置在所述冷凝水接收装置10上。

测量液体燃料低热值的方法，所述测量方法包括如下步骤：

a、将燃料燃烧装置2放置于所述燃料称重传感器1上，燃料称重传感器1对燃料燃烧装置的重量进行测量，得到燃料燃烧一定时间时的燃料消耗量ΔWj；同时冷水箱6中的冷水在所述定量水泵5的作用下进入所述换热管道4-2中，燃料燃烧产生的热的气体进入换热器的换热腔室4-1中，与换热管道4-2中的冷水进行换热，换热过程中，所述燃烧室3、换热器4、冷凝水接收装置10和冷凝水传感器11均设置在绝热室14内，控制换热器表面温度不高于环境温度，保证热量不会通过换热器外壳表面丢失，通过水箱称重传感器7测量冷水的消耗量，从而计算得到加热水的体积ΔWs；

b、通过第三温度传感器17的监测，控制排烟温度和环境温度相等，同时通过控制氧气通入量、燃料燃烧速度、冷水通过定量水泵5进入换热管道的流量以及引风机8调节风量使燃料燃烧产生的热的气体与冷水的换热过程不产生冷凝水，并通过冷凝水传感器11进行监测；

c、换热过程中不产生冷凝水，表明燃料燃烧的低热值的热量充分换热到了冷水中，高热值的热量随着排烟道9排走，根据第一温度传感器和第二温度传感器测得的水的温差Δt及通过水箱称重传感器7测量的水的重量，计算水吸收的热量，从而得到燃料的低热值，具体计算公式为：

式中：Gi为每一次测得的热值（kW·h/kg）；Δt为水的温差（℃）；ΔWs为加热水的体积（m³）；ΔWj为液体燃料的重量差（kg）；H为水的热系数(kW·h/(m³·℃))，指每立方米的水升高1℃需要的热量。

Claims (7)

1.一种液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述装置包括燃料称重传感器（1）、燃料燃烧装置（2）、燃烧室（3）、换热器（4）、定量水泵（5）、冷水箱（6）、水箱称重传感器（7）、引风机（8）、排烟道（9）、冷凝水接收装置（10）和冷凝水传感器（11），所述燃烧室（3）、换热器（4）、冷凝水接收装置（10）和冷凝水传感器（11）均设置在绝热室（14）内，绝热室（14）内壁设置有隔热保温层，所述换热器（4）包括换热腔室（4-1）和换热管道（4-2），所述换热管道（4-2）设置于所述换热腔室（4-1）内部；

所述燃料燃烧装置（2）设置于所述燃料称重传感器（1）上，所述燃料燃烧装置（2）的燃烧部位设置于所述燃烧室（3）内，所述燃烧室（3）与所述换热腔室（4-1）的一端联通，所述换热腔室（4-1）的另一端与所述排烟道（9）连接，燃料燃烧产生的热的气体通过所述排烟道（9）上设置的引风机（8）进入换热腔室（4-1）内；

所述换热管道（4-2）进水端通过所述定量水泵（5）与所述冷水箱（6）连接，进水端设置有第一温度传感器（15），检测进水温度，所述冷水箱（6）设置于所述水箱称重传感器（7）上，从冷水箱（6）进入换热管道（4-2）内的冷水与燃料燃烧产生的热的气体进行换热，换热后的热水由出水口（13）排出，出水口设置有第二温度传感器（16），检测换热后的热水温度；所述冷凝水接收装置（10）设置在所述换热器（4）的底端，与所述换热腔室（4-1）联通，所述冷凝水传感器（11）设置在所述冷凝水接收装置（10）上。

2.根据权利要求1所述的液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述燃烧室（3）侧壁设置有氧气进口，通过氧气管（12）向所述燃烧室（3）内通入氧气。

3.根据权利要求2所述的液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述燃料燃烧装置（2）为甲醇喷灯。

4.根据权利要求3所述的液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述换热器（4）为水流式换热器。

5.根据权利要求4所述的液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述冷凝水接收装置（10）设置为漏斗形状，所述冷凝水传感器（11）设置在漏斗颈的一侧。

6.根据权利要求4所述的液体燃料低热值的测量装置，其特征在于：所述排烟道（9）上设置有第三温度传感器（17）。

7.一种利用权利要求1-6所述的测量装置测量液体燃料低热值的方法，其特征在于：低热值测量按如下步骤进行：

a、将燃料燃烧装置（2）放置于所述燃料称重传感器（1）上，燃料称重传感器（1）对燃料燃烧装置的重量进行测量，得到燃料燃烧一定时间时的燃料消耗量ΔWj；同时冷水箱（6）中的冷水在所述定量水泵（5）的作用下进入所述换热管道（4-2）中，燃料燃烧产生的热的气体进入换热器的换热腔室（4-1）中，与换热管道（4-2）中的冷水进行换热，换热过程中，所述燃烧室（3）、换热器（4）、冷凝水接收装置（10）和冷凝水传感器（11）均设置在绝热室（14）内，控制换热器表面温度不高于环境温度，通过水箱称重传感器（7）测量冷水的消耗量，从而计算得到加热水的体积ΔWs；

b、通过第三温度传感器（17）的监测，控制排烟温度和环境温度相等，同时通过控制氧气通入量、燃料燃烧速度、冷水通过定量水泵（5）进入换热管道的流量以及引风机（8）调节风量使燃料燃烧产生的热的气体与冷水的换热过程不产生冷凝水，并通过冷凝水传感器（11）进行监测；

c、换热过程中不产生冷凝水，表明燃料燃烧的低热值的热量充分换热到了冷水中，高热值的热量随着排烟道（9）排走，根据第一温度传感器和第二温度传感器测得的水的温差Δt 及通过水箱称重传感器（7）测量的水的重量，计算水吸收的热量，从而得到燃料的低热值，具体计算公式为：

式中：Gi为每一次测得的热值（kW·h/kg）；Δt为水的温差（℃）；ΔWs为加热水的体积（m³）；ΔWj为液体燃料的重量差（kg）；H为水的热系数(kW·h/(m³·℃))，指每立方米的水升高1℃需要的热量。