CN112180026A - 一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统以及分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统以及分析方法,涉及燃料特性实验技术领域;该实验系统包括配气系统、气体流动控制系统、煤粉进料系统、气煤混烧系统、烟气收集系统和烟气分析系统;实验系统通过燃料自动供给,自动净化;优化燃烧配比,自动监测以及控制系统运行参数,保证燃烧稳定,从而使得实验系统及方法能够模拟完成低浓度可燃废气和煤粉混烧的燃烧特性的实验、确定低浓度可燃废气通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数,分析增热减排效果,对低浓度可燃气体的利用提供参数支持。

Description

一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统以及分析方法
技术领域
本发明属于燃料特性实验技术领域,尤其涉及一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统以及分析方法。
背景技术
可燃废气泛指作为废气排空或点火炬的可燃气体,主要有5种:(1)冶金行业排空的高炉煤气、焦炉煤气等;(2)石化行业点火炬的烃类废气;(3)垃圾填埋产生的填埋气;(4)石化企业排放的火炬气;(5)矿产开采中排放的煤矿瓦斯、伴生天然气等。可燃废气排空或点火炬造成了能源严重浪费。作为可燃废气的代表性气体,乏风瓦斯的主要成分甲烷的温室效应是CO2的21倍,直接排入大气,将引起一系列生态环境问题。目前高浓度可燃废气已经得到很好的利用,但数量巨大的低浓度(0.1%-1.0%)可燃废气仍有待综合利用。
目前,研究工作集中于通风瓦斯的利用,而对于其它种类低浓度可燃废气利用的研究,只有较少学者涉及。可燃废气是很好的气体燃料,燃烧效率高,单位发热量产生的CO2少。若将低浓度可燃废气代替燃烧用空气送入燃煤锅炉。不仅能节约大量能源。还能减少温室气体排放。提高相关企业的经济效益。目前,对于低浓度可燃废气与燃煤混烧的研究大都集中于理论层面,基础实验研究十分匮乏。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提出一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统以及分析方法。目的是通过有效的实验装置及分析方法对低浓度可燃气体的利用提供参数支持。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的。
一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,包括配气系统、气体流动控制系统、煤粉进料系统、气煤混烧系统、烟气收集系统和烟气分析系统;所述配气系统通过管路将配置好的燃烧气体通过第一管路输送至伴热炉,所述伴热炉出口通过第二管路和与煤粉进料系统相连接;煤粉进料系统与气煤混烧系统顶部相连接;所述伴热炉出口通过管路与气煤混烧系统的底部进气口相连接;气煤混烧系统的顶部灰分排出口和底部的灰分排出口分别通过管路与烟气收集系统相连接,所述烟气收集系统与烟气分析系统相连。
所述配气系统包括并联的低浓度可燃气体瓶和辅助气体瓶,所述配气系统的管路上设置有流量计量装置;所述气体流动控制系统包括流量计量装置,加压阀,气样开关阀,背压阀,浓度传感器,温湿度传感器,所述浓度传感器和温湿度传感器设置在第一管路上;所述背压阀设置在第二管路上;所述气煤混烧系统内设置有热电偶,所述热电偶连接有温度采集分析装置。
进一步的,所述配气系统还包括配气仓、加湿仓和喷尘仓;所述配气仓的入口与低浓度可燃气体瓶和辅助气体瓶的出口连接;所述配气仓的出口与加湿仓和喷尘仓依次连接。
进一步的,所述第一管路上还设置有气样采集支管,所述气样采集支管通过灰分过滤器与烟气分析系统相连接。
更进一步,所述温度采集分析装置包括温度传感器和与其连接的计算机分析控制装置。
更进一步,所述可燃气体报警装置的感应器与计算机分析控制装置通过信号相连接。
进一步的,所述烟气收集系统包括依次相连的灰分收集器、气泵、烟气冷凝器、气体收集器,所述气体收集器与烟气分析系统相连接。
进一步的,所述烟气分析系统为气相色谱分析仪。
一种利用所述实验系统的低浓度可燃废气与燃煤混烧特性分析方法,包括以下步骤:
1)将低浓度可燃废气与氧气、氮气混合得到低浓度可燃废气混合物;
2)低浓度可燃废气混合物加压后按照设定流量经伴热炉加热后进入气煤混烧系统,同时向气煤混烧系统加入煤粉进行混烧;
3)过程中,用烟气分析系统检测气煤混烧系统出口的气体成分;检测输气管路内低浓度可燃废气混合物的浓度和温湿度,并通过检测到的浓度与温湿度的数值调整低浓度可燃废气混合物的配比;
4)从出气管道以及落灰管道排出来的烟气充分过滤掉其中的灰分后,并经过降温处理,收集后由烟气分析系统检测分析气体中的废气量,与低浓度可燃废气混合物中的废气量进行对比,确定可燃废气与煤粉混烧的氧化率,进而得到不同的可燃废气浓度与其氧化率X之间的关系;
Figure BDA0002690586940000021
式中,Cin为配置混合气中可燃废气的体积分数;Cout为出口处其中中可燃废气的体积分数。
还包括:控制煤粉流量不变,改变低浓度可燃废气混合物中低浓度可燃废气的浓度,同时检测排烟温度和飞灰的含量;接着控制低浓度可燃废气混合物中低浓度可燃废气的浓度不变,调节煤粉的流量,同时检测排烟温度和飞灰的含量,从而获得不同的配伍参数与混烧系统飞灰含量的关系。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明提供一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,该实验系统能够进行燃料自动供给,自动净化;优化燃烧配比,自动监测以及控制系统运行参数,保证燃烧稳定,从而使得实验系统及方法能够模拟完成低浓度可燃废气和煤粉混烧的燃烧特性的实验、确定低浓度可燃废气通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数,分析增热减排效果。通过实验手段获取大量基础参数,为煤矿乏风与燃煤混烧氧化增热的工业化应用奠定基础。该系统可适用于绝大部分低浓度可燃废气与燃煤混烧的模拟实验,通过该实验可获得低浓度可燃废气与燃煤混烧的大量基础参数以及混烧系统的相关参数的变化规律,这为低浓度可燃废气作为辅助燃料在燃煤锅炉中的应用研究提供了数据支撑。
附图说明
图1为本发明所述实验系统的结构示意图;
图中:1为气体钢瓶、2为质量流量计、3为减压阀、4为气样开关阀、5为带有风量调节出口的气样开关阀、6为配气仓、7为风扇、8为加湿仓、9为喷尘仓、10为气体浓度传感器、11为温湿度传感器、12为气样采集口、13为进气伴热炉、14为背压阀、15为煤粉仓、16为水冷法兰、17为进料螺杆、18为保温堵管、19为可燃气体报警装置、20为热电偶、21为温度采集分析装置、22为碳粒支架、23为灰分收集器、24为气泵、25为气体冷凝器、26为气样收集装置、27为色谱分析仪、28为灰分过滤器、29为自动进料装置、30为计算机控制装置、31为管口石英棉、32为温度控制仪、33为立式管式炉、34为取料升降控制装置。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
如图1所示,为本发明实施例提供的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统包括配气系统,气体流动控制装置,煤粉进料系统,气煤混烧系统,烟气处理及收集系统以及烟气分析系统。其中配气系统包括气体钢瓶1,主要为O2钢瓶,N2钢瓶以及可燃废气钢瓶,配气仓6(包括风扇7),加湿仓8,喷尘仓9。气体流动控制装置包括质量流量计2,减压阀3,气样开关阀4,带有风量调节出口的气样开关阀5,气体浓度传感器10,温湿度传感器11,背压阀14。煤粉进料系统包括煤粉仓15,进料螺杆17,自动进料控制装置29。气煤混烧系统包括进气伴热炉13,高温立式管式炉33,热电偶20,水冷法兰16,保温堵管18,碳粒支架22,可燃气体报警装置19,温度采集分析装置21以及管式炉温度控制仪32,计算机控制装置30。气体处理及收集系统,包括灰分收集器23,气泵24,烟气冷凝器25,以及气体收集装置26。气体分析装置为气相色谱仪27;
所述配气仓6的入口与O2,N2以及可燃废气的气体钢瓶1的出口连接。O2,N2以及可燃废气钢瓶的出口处设置有质量流量计2和减压阀3;配气仓6中配有风扇7。
所述配气仓6的出口与气体处理装置的入口用管路连通,管路中间设有气体流动控制装置气样开关阀以及流量计。气体处理装置中的加湿装置8,喷尘仓9之间的管路单向连通。
所述气体处理装置出来的气体管路与进气伴热炉13的入口连接。其中,该输气管路上设置有气体浓度传感器10,温湿度传感11和气样采集支管12,所述的气样采集支管12和气相色谱分析仪27相连接。
所述从进气伴热炉13出来的管路分为两路,经背压阀14流出的气体一路从管式炉的侧底部进入混烧系统,另一路气体管路通入顶部的煤粉进料系统。
所述煤粉的进料由自动进料控制装置29控制进料螺杆17来控制煤粉仓15的进料。
所述从高温立式管式炉33底部出来的管路与灰分收集器23的入口相连通。在管式炉顶部的出气管道同样与灰分收集器23的另一个入口连通。
所述灰分收集器23的出口管路与气泵24的入口管路相连接。
所述的气泵24出口与烟气冷凝器25的入口相连接。
所述烟气冷凝器25的出口管路与气体收集装置26以管路连接。
所述气体收集装置26的出口与气相色谱分析仪27连接。
所述的混烧系统的高温管式炉33炉膛内设置有热电偶20,热电偶20与锅炉炉体外部设置的温度采集分析装置21相连接。温度采集分析装置21连接有计算机控制装置30。
进一步所述加湿仓8以及喷尘仓9里的加湿以及喷尘装置只在模拟气体环境需要时运行,不需要时关闭。
进一步输气管路中的质量流量计2,浓度传感器10以及温湿度传感器11用于检测输气管路中气体的流量,浓度以及温度,湿度。
进一步输气管路中的背压阀14用于对输气管路中的气体压力以及炉膛的系统压力进行调控。。
进一步煤粉在进料时需要用来自底部进气伴热炉13的混合气作为载气,载气的流量由管路上的流量计进行控制。
进一步高温立式管式炉33的炉管由耐高温的刚玉管制作而成,炉体的加热元件为硅钼棒。与炉体进行连接管道时所用法兰为水冷法兰16,采用水冷的方式降低密封圈的温度,防止热辐射。接口处用保温堵管18进行保温。
进一步高温立式管式炉33混烧系统的炉膛内壁均匀排布有多个耐高温的热电偶20,用于实时监测炉内的温度。热电偶在检测过程中会将数据传递给温度采集分析装置21以及气体报警装置19。
进一步可燃气体报警装置19与进气管路进行控制连接,当通入混烧系统的可燃废气浓度大于等于限定值或混烧系统的最高温度大于等于限定值时,其会将信号传递给计算机控制装置30,经计算机分析后自动关闭输气管路。可燃废气全部由风量调节阀5排出。
进一步,输气管路上的气体采集支管12可随时对管路中的气体进行采集并输送至色谱分析仪27进行分析。若气体中有尘土颗粒时,用过滤器28将其过滤后进行分析。
进一步高温立式管式炉内的碳粒支架22可由取料升降控制装置34进行控制,避免人工放取碳粒带来的不便和危险。
进一步处于混烧系统中的进气管路的出口处置有石英棉31,以防止灰分堵住管路。
本发明的可燃低浓度废气通入燃煤锅炉混烧的实验,采用上述分析装置,实现低浓度可燃废气通入燃煤锅炉混烧的燃烧特性试验,主要包括以下步骤:
前期步骤
步骤一计算混烧炉内碳粒的燃烧寿命
计算碳粒的燃烧时间,以保证处于碳粒在稳定燃烧的时间内完成实验,这样就可以保证的实验可靠性。采用碳燃烧的双模模型来计算碳粒燃烧的时间。选取碳粒的直径为3cm,碳的密度为1900kg/m3,则碳的扩散燃烧的寿命为:
(1)燃烧速率的常数的计算:
Figure BDA0002690586940000051
在本体系中,经计算气相密度:
ρ=0.2kg/m3
质量扩散系数:
D=1.57×10-4(m2/s)
CO2交换系数为:
Bco2=0.175
Figure BDA0002690586940000061
(2)碳粒燃烧寿命的计算
Figure BDA0002690586940000062
步骤二计算碳粒燃烧的速率:
对于单模模型,碳粒燃烧速率为:
Figure BDA0002690586940000063
在上式中,
ν1=2.664,ωo2,∞=0.233,ωo2,0=0
则可计算得到
Figure BDA0002690586940000064
Figure BDA0002690586940000065
最终,对于双模模型的碳燃烧速率为:
Figure BDA0002690586940000066
步骤三计算低浓度可燃废气混合物的流速
为满足实验要求以及操作要求,选取立式管式炉的内径为0.1m,管长为1.5m。根据上述所计算得到的碳粒的燃烧速率,可得到O2的消耗速率,进而得到空气的消耗速率。
Figure BDA0002690586940000067
Figure BDA0002690586940000068
由于低浓度可燃废气混合物中绝大部分为空气(O2,N2),则可以用混合气体中空气的流速代替混合气体的流速。计算得混合气体流速如下:
Figure BDA0002690586940000069
主要步骤:
1、低浓度可燃废气的配制
低浓度可燃废气混合气体采用装有可燃气体和氧气,氮气的气体钢瓶1按照实验工况混合配比而成。根据可燃废气的浓度来配置氮气以及氧气的浓度。根据可燃废气以及氧气和氮气气瓶上的流量计2上的数据来调整可燃废气以及氧气和氮气通道上的减压阀3,按设定流量向配气仓7中通入气体,从而在配气仓中得到低浓度可燃废气。
2、洗气以及混烧炉的预热
设备首次运行时,低浓度可燃废气混合物加压后经进气伴热炉加热13后进入高温立式管式炉33,对管式炉进行预热。用色谱分析仪27检测出口气体成分,直至检测成分与入口气体成分相同且竖炉温度达到预热温度时停止洗气及预热过程。
3、混烧炉的加热
当达到预热温度后,利用取料升降装置34将装有碳粒的支架22置入距离炉体底部一定高度,启动加热系统对管式炉加热。同时用温度控制仪31控制炉体内的温度分布。
4、低浓度可燃废气与燃煤的输送
按照预定的升温曲线达到实验温度后,将低浓度可燃废气按一定的流速经过底部进气伴热炉13,经由伴热炉出口流出,通过背压阀14经输气管路通入高温立式管式炉33以及煤粉进料系统,输气管路上设置的气体浓度传感器10和温湿度传感器11实时监测可燃废气气体的浓度和温湿度。当浓度与温湿度满足实验要求时,气体按上述过程进行供给。当浓度以及温湿度不满足实验要求时,需重新配制混合气体直至满足要求。煤粉进料由自动进料装置29进行控制,通过进料机定量添加煤粉进行燃烧实验.加料机由步进电机带动进料螺杆17,经标定可以精确控加料量。
5、煤粉与低浓度可燃废气的混烧
煤粉在炉体中自上而下自由飘落,气体从炉体底部进行供气。两者充分混合后与炉体中的燃烧的碳粒一起构成整个实验的混烧环境。煤粉燃烧后的灰分储存在灰分收集器23。均匀安装在炉体壁上的多组热电偶20实时监测炉体各个位置的温度,其中最下一支热电偶处于进气入口气流中心,本文称其进气温度。最上一只热电偶处于尾气出口气流中心,称其为出气温度,热电偶得到的相应数据会传送给温度采集分析装置21。炉体顶部以及底部的管道连接处安装有水冷法兰16以及保温堵管18,避免热量散失。
6、烟气冷凝及检测
从出气管道以及落灰管道排出来的烟气首先会进入灰分收集器23进行过滤,充分过滤掉其中的灰分后,从收集器23出来的气体经气泵24会进入气体冷凝装置25进行降温处理,最后由装气样收集装置26进行收集后,由气相色谱分析仪27进行相关分析。
本发明对于上述燃烧特性试验的具体操作为:
对于通过实验来获得低浓度可燃废气与燃煤混烧的温度极限的具体操作为:在混烧体系压力稳定的前提下,燃烧室的温度主要和可燃废气以及煤粉的流量有关。由煤粉自动进料装置16控制煤粉流量不变,调换不同浓度的气体钢瓶1改变混合气中可燃废气的浓度,通过温度采集分析装置21观察燃烧室温度的变化,从而来获得煤粉流量不变时燃烧室内温度的最大值。接着控制可燃废气的浓度不变,由煤粉自动进料装置16改变煤粉的流量,通过温度采集分析装置21观察燃烧室温度的变化,从而获得可燃废气浓度不变时燃烧室温度的最大值。通过比较两种情况下的最高温度来获得混烧系统的温度上限。对于该混烧系统,我们主要考虑其温度上限,对于该系统的温度下限,可以不必考虑。这里需要说明的是以上的浓度以及流量的变化操作均复合安全要求。
对于获得不同可燃废气的浓度以及煤粉流量对混烧室温度分布的影响的具体操作为:在混烧室温度达到实验要求,关闭进气管道上的气样开关阀5以及煤粉自动进料装置29来控制燃料的进入,通过分布在炉壁的热电偶20传递至温度采集分析装置21,得到未通燃料时混烧室的温度分布图;接着,打开气样开关阀5以及煤粉自动进料装置29通入燃料,通过自动进料装置29控制煤粉流量不变,通过流量计2和减压阀3改变低浓度可燃废气的浓度来获得混烧室的温度分布图;控制可燃废气的浓度不变,通过煤粉自动进料装置29改变煤粉的流量来获得混烧室的温度分布图。通过上述操作获得的温度分布图的对比,来得到可燃废气的浓度以及煤粉流量对混烧室温度分布的影响。
对于测量可燃废气氧化率的具体操作为:经出口处流出的烟气通过灰分收集器23,气泵24,烟气冷凝器25后,在气样收集装置26中收集,最终流入气相色谱分析仪27,检测气体最终成分;分析气体中的废气量,与配制气体中的废气量进行对比,确定可燃废气与煤粉混烧的氧化率X,且可以通过改变配置气体中可燃废气的浓度来获得与对应的氧化率,进而得到不同的可燃废气浓度与其氧化率X之间的关系。
可燃废气的转化率可用下式表示:
Figure BDA0002690586940000081
式中,Cin为配置混合气中可燃废气的体积分数;Cout为出口处其中中可燃废气的体积分数。
对于可燃废气与燃煤的不同配伍参数与混烧系统的排烟温度,飞灰含量的影响关系的具体操作:控制煤粉流量不变,通过流量计2和减压阀3改变混合气中可燃废气的浓度,用位于烟气出口处的热电偶20来测量烟气出口温度,即排烟温度。接着通过流量计2和减压阀3改变混合气中可燃废气的浓度不变,调节煤粉自动进料装置29来改变煤粉的流量来获得排烟温度,从而获得不同的配伍参数对混烧系统排烟温度的影响;调节煤粉自动进料装置29来控制煤粉流量不变,调节流量计2和减压阀3改变混合气中可燃废气的浓度,测量灰分收集器23中飞灰的含量,接着控制可燃废气的浓度不变,调节煤粉自动进料装置29来改变煤粉的流量来获得收集器23中灰分的含量,从而获得不同的配伍参数与混烧系统飞灰含量的关系。
对于可燃废气对煤粉燃尽的影响的具体操作:在系统压力稳定的情况下,通过煤粉自动进料装置29,流量计2和减压阀3控制煤粉以及混合气的流量以及流速不变,改变混合气中可燃废气的浓度,待混烧系统充分燃烧一定时间后,取出灰分收集器23中的收纳盒,用化学灼烧失重法来获得飞灰中的含碳量,从而得到不同浓度的可燃废气浓度对煤粉燃尽的影响。每改变一次可燃废气浓度之前,都需要将上一次所收集的灰分处理干净。
通过上述研究,综合考虑不同可燃废气浓度与燃煤配比与燃烧温度极限,可燃废气氧化率,排烟温度以及飞灰含量,煤粉燃尽率之间的相互影响关系来获得其最佳配伍参数。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,包括配气系统、气体流动控制系统、煤粉进料系统、气煤混烧系统、烟气收集系统和烟气分析系统;所述配气系统通过管路将配置好的燃烧气体通过第一管路输送至伴热炉,所述伴热炉出口通过第二管路和与煤粉进料系统相连接;煤粉进料系统与气煤混烧系统顶部相连接;所述伴热炉出口通过管路与气煤混烧系统的底部进气口相连接;气煤混烧系统的顶部灰分排出口和底部的灰分排出口分别通过管路与烟气收集系统相连接,所述烟气收集系统与烟气分析系统相连;
所述配气系统包括并联的低浓度可燃气体瓶和辅助气体瓶,所述配气系统的管路上设置有流量计量装置;所述气体流动控制系统包括流量计量装置,加压阀,气样开关阀,背压阀,浓度传感器,温湿度传感器,所述浓度传感器和温湿度传感器设置在第一管路上;所述背压阀设置在第二管路上;所述气煤混烧系统内设置有热电偶,所述热电偶连接有温度采集分析装置。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述配气系统还包括配气仓、加湿仓和喷尘仓;所述配气仓的入口与低浓度可燃气体瓶和辅助气体瓶的出口连接;所述配气仓的出口与加湿仓和喷尘仓依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述第一管路上还设置有气样采集支管,所述气样采集支管通过灰分过滤器与烟气分析系统相连接。
4.根据权利要求1所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述温度采集分析装置包括温度传感器和与其连接的计算机分析控制装置。
5.根据权利要求4所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述可燃气体报警装置的感应器与计算机分析控制装置信号连接。
6.根据权利要求1所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述烟气收集系统包括依次相连的灰分收集器、气泵、烟气冷凝器、气体收集器,所述气体收集器与烟气分析系统相连接。
7.根据权利要求1所述的一种低浓度可燃废气与燃煤混烧的实验系统,其特征在于,所述烟气分析系统为气相色谱分析仪。
8.一种利用如权利要求1所述实验系统的低浓度可燃废气与燃煤混烧特性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将低浓度可燃废气与氧气、氮气混合得到低浓度可燃废气混合物;
2)低浓度可燃废气混合物加压后按照设定流量经伴热炉加热后进入气煤混烧系统,同时向气煤混烧系统加入煤粉进行混烧;
3)过程中,用烟气分析系统检测气煤混烧系统出口的气体成分;检测输气管路内低浓度可燃废气混合物的浓度和温湿度,并通过检测到的浓度与温湿度的数值调整低浓度可燃废气混合物的配比;
4)从出气管道以及落灰管道排出来的烟气充分过滤掉其中的灰分后,并经过降温处理,收集后由烟气分析系统检测分析气体中的废气量,与低浓度可燃废气混合物中的废气量进行对比,确定可燃废气与煤粉混烧的氧化率X,进而得到不同的可燃废气浓度与其氧化率 X 之间的关系;
Figure 259823DEST_PATH_IMAGE001
式中,
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为配置混合气中可燃废气的体积分数;
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为出口处其中中可燃废气的体积分数。
9.根据权利要求8所述的低浓度可燃废气与燃煤混烧特性分析方法,其特征在于,还包括:控制煤粉流量不变,改变低浓度可燃废气混合物中低浓度可燃废气的浓度,同时检测排烟温度和飞灰的含量;接着控制低浓度可燃废气混合物中低浓度可燃废气的浓度不变,调节煤粉的流量,同时检测排烟温度和飞灰的含量,从而获得不同的配伍参数与混烧系统飞灰含量的关系。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104458805A (zh) * 2014-12-18 2015-03-25 广西大学 水泥窑用煤粉悬浮燃烧特性试验炉
CN105043952A (zh) * 2015-05-27 2015-11-11 上海理工大学 煤或生物质燃烧烟气污染物综合测试装置及方法
CN107525882A (zh) * 2017-10-20 2017-12-29 太原理工大学 一种预测焦炭硫分的方法
CN108800173A (zh) * 2018-07-11 2018-11-13 北京科技大学 一种用于低浓度可燃废气燃烧的自预热式燃烧装置
CN108982683A (zh) * 2018-06-13 2018-12-11 辽宁工程技术大学 一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法
CN110514779A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 西安交通大学 一种研究煤粉和电解铝废料混烧特性的实验系统及方法
CN110823749A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 陕西延长石油(集团)有限责任公司 一种多功能高压反应评价装置及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104458805A (zh) * 2014-12-18 2015-03-25 广西大学 水泥窑用煤粉悬浮燃烧特性试验炉
CN105043952A (zh) * 2015-05-27 2015-11-11 上海理工大学 煤或生物质燃烧烟气污染物综合测试装置及方法
CN107525882A (zh) * 2017-10-20 2017-12-29 太原理工大学 一种预测焦炭硫分的方法
CN108982683A (zh) * 2018-06-13 2018-12-11 辽宁工程技术大学 一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法
CN108800173A (zh) * 2018-07-11 2018-11-13 北京科技大学 一种用于低浓度可燃废气燃烧的自预热式燃烧装置
CN110514779A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 西安交通大学 一种研究煤粉和电解铝废料混烧特性的实验系统及方法
CN110823749A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 陕西延长石油(集团)有限责任公司 一种多功能高压反应评价装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高飞 等: "电厂烟气对采空区防火效果实验研究", 《中国安全生产科学技术》 *

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