CN110274986B - 一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质燃烧研究技术领域，具体涉及一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置，包括燃烧腔，燃烧腔上设有进样口、废气出口、第一生物质燃气进口、空气进口，燃烧腔外套设加热器，燃烧腔内套设耐热件，燃烧腔内还设有热电偶，进样口和废气出口位于耐热件上方，第一生物质燃气进口、空气进口位于耐热件下方，进样口连通样品槽、废气出口连通在线质谱分析仪，空气进口连通空气通入装置，第一生物质燃气进口连通生物质燃气通入装置，本发明可以适应高温燃烧，耐热性好，燃烧充分。

Description

一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置
技术领域
本发明属于生物质燃烧研究技术领域，具体涉及一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置。
背景技术
煤燃烧时，会产生大量气体污染物，如CO2、NOx、 SO2等，生物质与煤混合燃烧会降低气体污染物的排放量，然而由于生物质原料适应性差，会产生灰分易结渣、换热面积易积灰和腐蚀，灰渣和飞灰碳含量高等问题，因此使用生物质燃气与煤进行耦合燃烧，但是在耦合燃烧过程中仍然会产生少量气体污染物，且耦合燃烧反应机理、污染物形成机理仍不清楚，需要基于气固反应动力学机理揭示耦合燃烧反应机理，根据其分析结果得到最适掺烧比，以及燃气与煤高效燃烧关键控制参数，降低污染物含量，其中气固反应动力学机理对生物质燃气与煤耦合燃烧时使用的实验设备主要有热重分析仪（TGA）和微型流化床反应分析仪等，虽然TGA具有操作简单，灵敏度好、自动化程度高，但是TGA分析过程中存在升温速率慢、样品二次受热、热量和质量传递抑制等问题，影响了测试的准确性和结果的合理性；现有微型流化床反应分析仪存在单一进气，并且由于其制作材料为石英材料，反应装置难以适应高温，无法实现含有多种组分的生物质燃气与煤耦合燃烧机理研究，因此现有技术需要进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以适应高温燃烧，耐热性好，燃烧充分的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，包括燃烧腔，燃烧腔上设有进样口、废气出口、第一生物质燃气进口、空气进口，燃烧腔外套设加热器，燃烧腔内套设耐热件，燃烧腔内还设有热电偶，进样口和废气出口位于耐热件上方，第一生物质燃气进口、空气进口位于耐热件下方，进样口连通样品槽、废气出口连通在线质谱分析仪，空气进口连通空气通入装置，第一生物质燃气进口连通生物质燃气通入装置。
进一步的，所述的耐热件包括第一刚玉反应管，第一刚玉反应管的下端开口通过石英烧结板密封，石英烧结板的板面上设有一第二生物质燃气进口和数个通气孔，石英烧结板上端面放置床料，床料的粒径大于通气孔的孔径，第一生物质燃气进口和第二生物质燃气进口内套设送气管，该送气管贯穿第一生物质燃气进口和第二生物质燃气进口，送气管的上端伸出石英烧结板上方，送气管的下端伸出燃烧腔的下方，送气管下端连通生物质燃气通入装置。
进一步的，所述的燃烧腔包括第二刚玉反应管，第二刚玉反应管的上端开口和下端开口分别通过上底座和下底座密封，进样口位于上底座上，第一生物质燃气进口位于下底座上。
进一步的，所述的废气出口与在线质谱分析仪之间设有第一流量计和第一阀门，第一流量计和第一阀门沿废气出口至在线质谱分析仪方向依次设置。
进一步的，所述的空气进口与空气通入装置之间设有第二流量计和第二阀门，第二流量计和第二阀门沿空气进口至空气通入装置方向依次设置。
进一步的，所述的送气管下端开口与生物质燃气通入装置之间还设有第三流量计和第三阀门，第三流量计和第三阀门沿送气管下端开口至生物质燃气通入装置方向依次设置。
进一步的，所述的送气管上端密封，送气管的侧壁上设有数个喷气孔，喷气孔位于石英烧结板上方，数个喷气孔沿送气管轴面均匀设置。
进一步的，所述的床料为石英砂，所述的第一阀门为三通阀。
进一步的，所述的样品槽包括进样管，进样管的上部设有第四阀门，进样管的下部外固定套设第一回流罩，第一回流罩外套设有可拆卸的第二回流罩，第一回流罩和第二回流罩呈帽状且开口相对设置，第二回流罩的罩体端部通过送样管连通进样口，送样管上设有第五阀门。
使用所述的生物质燃气与煤耦合燃烧实验装置的方法，为以下步骤：加热器将燃烧腔加热至600-1800℃，空气通入装置通入空气，煤自进样口进入耐热件内，生物质燃气通入装置向燃烧腔内通入生物质燃气，煤、生物质燃气、空气在石英板烧结板上方进行耦合燃烧，燃烧后一部分废气排放，另一部分废气通入在线质谱分析仪对气体产物进行定性定量分析。
本发明将煤采用沸腾流化燃烧，生物质燃气与煤在密相区充分耦合燃烧，通过改变空气过量系数、耦合燃烧比例，燃烧速度等，从而寻找生物质燃气与煤耦合燃烧的最佳条件，从而获得较低的NOx排放，并通过测量不同产物的产生时间与产生温度，可对燃烧过程与燃烧机理进行研究，并且对生物质燃气通入量和空气通入量独立控制，可以实现煤的燃烧氛围控制；耐热件是由刚玉反应管与石英烧结板组成，空气进入燃烧腔内后，燃烧温度可达到1800℃。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为耐热件的结构示意图；
图3为石英烧结板的结构示意图；
图4为送气管的结构示意图；
图5为样品槽的结构示意图。
具体实施方式
图1-4所示的一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，包括燃烧腔1，燃烧腔1上设有进样口101、废气出口102、第一生物质燃气进口103、空气进口104，燃烧腔1外套设加热器2，燃烧腔1内套设耐热件3，燃烧腔1内还设有热电偶4，进样口101和废气出口102位于耐热件3上方，第一生物质燃气进口103、空气进口104位于耐热件3下方，进样口101连通样品槽5、废气出口102连通在线质谱分析仪6，空气进口104连通空气通入装置7，第一生物质燃气进口103连通生物质燃气通入装置8，所述的耐热件3包括第一刚玉反应管301，第一刚玉反应管301的下端开口通过石英烧结板302密封，石英烧结板302的板面上设有一第二生物质燃气进口303和四十七个通气孔304，石英烧结板302上端面放置床料305，床料305的粒径大于通气孔304的孔径，第一生物质燃气进口103和第二生物质燃气进口303内套设送气管9，该送气管9贯穿第一生物质燃气进口103和第二生物质燃气进口303，送气管9的上端伸出石英烧结板302上方，送气管9的下端伸出燃烧腔1的下方，送气管9下端连通生物质燃气通入装置8，所述的燃烧腔1包括第二刚玉反应管105，第二刚玉反应管105的上端开口和下端开口分别通过上底座106和下底座107密封，进样口101位于上底座106上，第一生物质燃气进口103位于下底座107上，所述的废气出口102与在线质谱分析仪6之间设有第一流量计10和第一阀门11，第一流量计10和第一阀门11沿废气出口102至在线质谱分析仪6方向依次设置，所述的空气进口与空气通入装置7之间设有第二流量计12和第二阀门13，第二流量计12和第二阀门13沿空气进口104至空气通入装置7方向依次设置，所述的送气管9下端开口与生物质燃气通入装置8之间还设有第三流量计14和第三阀门15，第三流量计14和第三阀门15沿送气管9下端开口至生物质燃气通入装置8方向依次设置，所述的送气管9上端密封，送气管9的侧壁上设有数个喷气孔901，喷气孔901位于石英烧结板302上方，数个喷气孔901为十个并沿送气管9轴面均匀设置，所述的床料305为石英砂，所述的第一阀门11为三通阀，所述的样品槽5包括进样管501，进样管501的上部设有第四阀门502，进样管501的下部外固定套设第一回流罩503，第一回流罩503外套设有可拆卸的第二回流罩504，第一回流罩503和第二回流罩504呈帽状且开口相对设置，使用时，第一回流罩503的开口位于第二回流罩504内，第二回流罩504的罩体端部通过送样管505连通进样口101，送样管505上设有第五阀门506。
使用所述的生物质燃气与煤耦合燃烧实验装置的方法，为以下步骤：加热器2将燃烧腔1加热至600-1800℃，空气通入装置7通入空气，使得床料305处于流化状态，煤自进样口101进入耐热件3内，生物质燃气通入装置8向燃烧腔1内通入生物质燃气，煤、生物质燃气、空气在石英板烧结板302上方进行耦合燃烧，燃烧后废气一部分通过第一阀门直接排放，另一部分废气自废气出口102通入在线质谱分析仪6对气体产物进行定性定量分析。
样品槽5在使用时，第一回流罩503外套设有第二回流罩504，进样管501与送样管505连通，先打开第四阀门502，关闭第五阀门506，再将煤置于进样管501内，再向进样管501中送入载气，打开第五阀门506，将煤吹入燃烧腔1内。

Claims (8)

1.一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，包括燃烧腔，燃烧腔上设有进样口、废气出口、第一生物质燃气进口、空气进口，燃烧腔外套设加热器，燃烧腔内套设耐热件，燃烧腔内还设有热电偶，进样口和废气出口位于耐热件上方，第一生物质燃气进口、空气进口位于耐热件下方，进样口连通样品槽、废气出口连通在线质谱分析仪，空气进口连通空气通入装置，第一生物质燃气进口连通生物质燃气通入装置；所述的耐热件包括第一刚玉反应管，第一刚玉反应管的下端开口通过石英烧结板密封，石英烧结板的板面上设有一第二生物质燃气进口和数个通气孔，石英烧结板上端面放置床料，床料的粒径大于通气孔的孔径，第一生物质燃气进口和第二生物质燃气进口内套设送气管，该送气管贯穿第一生物质燃气进口和第二生物质燃气进口，送气管的上端伸出石英烧结板上方，送气管的下端伸出燃烧腔的下方，送气管下端连通生物质燃气通入装置；所述的样品槽包括进样管，进样管的上部设有第四阀门，进样管的下部外固定套设第一回流罩，第一回流罩外套设有可拆卸的第二回流罩，第一回流罩和第二回流罩呈帽状且开口相对设置，第二回流罩的罩体端部通过送样管连通进样口，送样管上设有第五阀门。
2.根据权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的燃烧腔包括第二刚玉反应管，第二刚玉反应管的上端开口和下端开口分别通过上底座和下底座密封，进样口位于上底座上，第一生物质燃气进口位于下底座上。
3.根据权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的废气出口与在线质谱分析仪之间设有第一流量计和第一阀门，第一流量计和第一阀门沿废气出口至在线质谱分析仪方向依次设置。
4.根据权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的空气进口与空气通入装置之间设有第二流量计和第二阀门，第二流量计和第二阀门沿空气进口至空气通入装置方向依次设置。
5.根据权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的送气管下端开口与生物质燃气通入装置之间还设有第三流量计和第三阀门，第三流量计和第三阀门沿送气管下端开口至生物质燃气通入装置方向依次设置。
6.根据权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的送气管上端密封，送气管的侧壁上设有数个喷气孔，喷气孔位于石英烧结板上方，数个喷气孔沿送气管轴面均匀设置。
7.根据权利要求3所述的生物质燃气与煤耦合燃烧的实验装置，其特征在于，所述的床料为石英砂，所述的第一阀门为三通阀。
8.使用权利要求1所述的生物质燃气与煤耦合燃烧实验装置的方法，其特征在于，为以下步骤：加热器将燃烧腔加热至600-1800℃，空气通入装置通入空气，煤自进样口进入耐热件内，生物质燃气通入装置向燃烧腔内通入生物质燃气，煤、生物质燃气、空气在石英板烧结板上方进行耦合燃烧，燃烧后一部分废气排放，另一部分废气通入在线质谱分析仪对气体产物进行定性定量分析。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579589A (zh) * 2020-05-13 2020-08-25 华东理工大学 一种采集颗粒燃烧图像的装置及使用方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2505027A1 (fr) * 1981-04-29 1982-11-05 Jeanmenne Pierre Procede de demarrage, de prechauffage ou de chauffage d'un ensemble de combustion a lit fluidise et appareil s'y rapportant
US4951612A (en) * 1989-05-25 1990-08-28 Foster Wheeler Energy Corporation Circulating fluidized bed reactor utilizing integral curved arm separators
SE464539B (sv) * 1989-09-22 1991-05-06 Abb Stal Ab Saett och anordning foer foervaermning av virvelbaedd genom foerbraenning av startbraensle
CN100588966C (zh) * 2006-12-30 2010-02-10 中国科学院过程工程研究所 气固反应动力学参数分析仪
CN102786989B (zh) * 2012-08-15 2013-11-06 太原理工大学 一种用于生物质与煤流化床共气化方法的设备
WO2015158170A1 (zh) * 2014-04-14 2015-10-22 哈尔滨工业大学 一种基于原位解耦的气固反应分析装置及分析方法
CN104076123A (zh) * 2014-06-03 2014-10-01 广东电网公司电力科学研究院 一种污泥与煤混合燃烧烟气中汞释放特性的研究实验系统
CN105318324A (zh) * 2015-11-03 2016-02-10 广西桂晟新能源科技有限公司 生物质气化气在燃煤锅炉中的应用工艺
CN105605922B (zh) * 2016-01-29 2017-09-12 华中科技大学 一种物料超高速升温系统
CN105841140A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 华中科技大学 一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法
CN106290700B (zh) * 2016-09-28 2018-05-22 华中科技大学 一种流化床内气固反应实时工况测量系统
CN106247342A (zh) * 2016-09-30 2016-12-21 上海垒锦环境科技中心 煤和生活垃圾耦合燃烧系统
CN109028037A (zh) * 2018-06-06 2018-12-18 大唐长山热电厂 用于生物气化气与煤粉混合燃烧的装置、及生物气化气与煤粉混合燃烧的方法

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