CN211627482U - 一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，包括：堆燃系统，具有燃烧室，所述燃烧室的底部设有炉排；换热系统，所述燃烧室的外部套设有外管，所述外管与所述燃烧室之间限定出外腔，所述外腔与所述换热系统连通，所述外腔用于流通所述换热系统的换热介质；称重系统，具有集灰室与称重装置，所述集灰室设于所述炉排的下方，所述称重装置设于所述集灰室的下方，所述称重装置用于称量所述集灰室与所述炉排的质量；烟气测量系统，具有排烟管与烟气分析仪，所述排烟管连通于所述燃烧室的顶部，所述排烟管上设有取样孔，所述取样孔与所述烟气分析仪连接。本实用新型符合实际燃烧工况，可保证收集到的各项燃烧性能数据具有代表性。

Description

一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及燃烧性能测试装置领域，特别是涉及一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置。

背景技术

生物质固体燃料产业取得了前所未有的发展，同时也伴随着对其燃烧性能测试方法及设备的完善。目前，生物质固体燃料燃烧性能测试一般采用化验法与管式炉法。

化验法是针对小样本进行分析，即利用通用仪器对按照相关标准制备的样品进行元素分析、工业分析及发热量测定，局限性主要表现在样本代表性不强，检测项目受限，无法为使用单位、监管部门、设计单位等提供基础且权威的技术依据；管式炉法可获取单个颗粒的燃烧性能参数，管式炉主要通过发热元件提供燃料燃烧过程中所需要的温度，对环境的自适应能力差，燃料自身产生的热量容易导致反应环境温度的明显提升，导致其与测试预设的条件形成明显偏差，并且单颗粒燃料的测试，与实际情况下的堆燃存在明显不同，无法模拟实际工况中燃烧颗粒的协同效应以及动态变化，无法代表实际的燃烧工况。有鉴于此，本领域人员希望一种可在堆燃的燃烧工况进行燃烧性能测试，具有代表性的燃烧性能测试手段及装置。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种固体燃料燃烧性能测试装置，能够结合实际燃烧工况，依靠堆燃状态下自身燃烧反应产生的热量维持动态燃烧，可保证燃烧过程测定的燃烧性能参数具有代表性。

根据本实用新型实施例的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，包括：堆燃系统，其具有燃烧室，所述燃烧室的底部设有炉排，所述燃烧室的外部套设有外管，所述外管与所述燃烧室之间限定出外腔；换热系统，其与所述外腔连通，所述外腔用于流通所述换热系统的换热介质；称重系统，其具有集灰室与称重装置，所述集灰室设于所述炉排的下方，所述称重装置设于所述集灰室的下方，所述称重装置用于称量所述集灰室与所述炉排的质量；烟气测量系统，其具有排烟管与烟气分析仪，所述排烟管连通于所述燃烧室的顶部，所述排烟管上设有取样孔，所述取样孔与所述烟气分析仪连接。

通过采用独立的称重系统，称重装置与堆燃装置分离，称重装置可实时记录燃料失重变化过程，在炉排的下方设置的集灰室不仅利于燃料在燃烧过程中产生的燃烧残余物及时掉落至集灰室，避免对正在燃烧的燃料产生影响，使得其可持续在动态燃烧中测试燃料的燃烧性能，同时也便于收集燃烧残余物，从而进一步对其进行化学元素分析，烟气分析仪可同步实时测定出烟气成分，换热系统通过在燃烧室外部的外腔内流通换热介质，避免反应环境温度因燃料自身产生的热量而明显提升，使得测试条件前后保持一致，符合实际堆燃的燃烧工况；本实用新型中的堆燃系统、换热系统与称量系统之间协同作用，利于模拟动态变化的实际燃烧工况，尤其是在持续进料的情况下，可保证收集到的各项燃烧性能数据具有代表性。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括风量控制系统，所述风量控制系统包括一次送风装置与二次送风装置，所述一次送风装置的一次送风口设于所述炉排的下方，所述二送风装置的二次送风口设于所述燃烧室的侧壁上，所述二次送风口设于所述炉排的上方。

作为上述技术方案的进一步改进，所述燃烧室的侧壁上还设有多个第一测温孔，多个所述第一测温孔上下间隔设置，所述第一测温孔内设有热电偶，所述热电偶沿所述第一测温孔伸入所述燃烧室内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟气测量系统还具有烟气温度传感器与烟气压力传感器，所述排烟管上设有第二测温孔与测压孔，所述第二测温孔与所述烟气温度传感器连接，所述测压孔与所述烟气压力传感器连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括带显示屏的控制台，所述称重装置、所述烟气分析仪、所述一次送风装置、所述二次送风装置、所述热电偶、所述烟气温度传感器、所述烟气压力传感器均与所述控制台电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述换热系统包括烟气节能器，所述烟气节能器的进烟口与所述燃烧室顶部连通，所述烟气节能器的出烟口与所述排烟管连通，所述排烟管的尾部设有引风机，所述取样孔、所述第二测温孔、所述测压孔分别间隔设置于所述烟气节能器与所述引风机之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述燃烧室的侧壁上还设有进料口与若干观火孔，所述进料口连接有自动进料装置，所述自动进料装置与所述控制台电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述换热系统还包括补水箱、进水管、回水管，所述补水箱内设有溢流管与浮球阀装置，所述补水箱与所述外腔通过所述进水管连通，所述进水管上设有水泵，所述烟气节能器的出水口与所述补水箱通过所述回水管连通，所述烟气节能器上设有缺水保护装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述炉排的边缘向上凸出设有上沿，所述炉排的所述上沿直径大于所述进料口直径，所述炉排的所述上沿上设有点火孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二次送风装置包括若干风管，所述风管管口依次穿过所述外腔与所述燃烧室，所述风管管口为所述二次送风口。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的测试装置的结构示意图；

图2是图1中所示的堆燃系统的结构示意图。

附图中：100-堆燃系统、110-燃烧室、111-第一测温孔、112-进料口、113-观火孔、120-炉排、130-外管、200-换热系统、210-烟气节能器、220-补水箱、230-进水管、240-回水管、250-水泵、260-缺水保护装置、300-称重系统、310-集灰室、320-称重装置、400-烟气测量系统、410-排烟管、420-引风机、500-风量控制系统、510-一次送风口、520-二次送风口。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上。在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所述技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本实用新型实施例的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，具体地:

如图1和图2所示，一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，包括堆燃系统100、换热系统200、称重系统300以及烟气测量系统400。

堆燃系统100具有燃烧室110，燃烧室110的底部设有炉排120，在燃烧室110的外部套设有外管130，外管130与燃烧室110之间限定出外腔，外腔与换热系统200连通，换热系统200可提供堆燃系统100换热介质，外腔用于流通换热系统200的换热介质。例如，如图1和图2所示，燃烧室110的大致形状可为沿上下方向布置的空心圆筒状，其外径为500mm，内径>270mm，高>1000mm，其内部为燃烧内腔，外管130沿周向套设于燃烧室110外部，换热系统200通过在燃烧室110外部的外腔内流通换热介质，避免反应环境温度因燃料自身产生的热量而明显提升，使得测试条件前后保持一致，符合实际堆燃的燃烧工况。相较于稳态管式炉，环境的自适应能力强，稳态管式炉主要提供燃料燃烧过程所需要的热量，会与测试预设条件形成明显的偏差。

同时，通过设置称重系统300与烟气测量系统400对燃料的燃烧性能参数进行实时测量。在燃烧室110的下方设置称重系统300，称重系统300包括集灰室310与称重装置320，集灰室310设于炉排120的下方，称重装置320设于集灰室310的下方，称重装置320用于称量集灰室310与炉排120的整体质量，通过采用独立的称重系统300，称重装置320与堆燃装置分离，称重装置320可实时记录燃料失重变化过程，在炉排120的下方设置的集灰室310不仅利于燃料在燃烧过程中产生的燃烧残余物及时掉落至集灰室310，避免对正在燃烧的燃料产生影响，使得其可持续在动态燃烧中测试燃料的燃烧性能，同时也便于收集燃烧残余物，从而进一步对其进行化学元素分析。在燃烧室110的上方设置烟气测量系统400，烟气测量系统400包括排烟管410与烟气分析仪，排烟管410的进烟口连通于燃烧室110的顶部，排烟管410上设置有取样口，该取样口与烟气分析仪连接，烟气分析仪可实时记录烟气产物的成分及浓度变化，如O₂、CO、NO、NO₂、SO₂等。根据本实用新型实施例的堆燃系统100、换热系统200与称量系统之间的协同作用，利于模拟动态变化的实际燃烧工况，尤其是在持续进料的情况下，可保证收集到的各项燃烧性能数据具有代表性。

在本实用新型的一些具体实施例中，还包括风量控制系统500，风量控制系统500包括一次送风装置和二次送风装置，一次送风装置和二次送风装置均设有变频器，一次送风装置与二次送风装置可采用鼓风机，一次送风装置的送风口设于炉排120的下方，二次送风装置的二次送风口520设于燃烧室110的侧壁上。由于生物质成型颗粒燃料的挥发性成分多，析出和燃烧的过程很短，而且主要是在燃烧室110空间内燃烧，单靠从炉排120下方设置的一次送风装置的一次送风口510的风量是远远不够的，必须从燃烧室110空间内设置二次送风装置以送入适量的空气，才能保证生物质固体燃料完全燃烧时所需的充足的氧气，可保证燃料充分燃烧。

具体地，二次送风装置包括若干风管，风管管口依次穿过外腔与燃烧室110，风管设于炉排120的上方，风管管口即为二次送风口520，管口直径为32mm，且风管距炉排120高度约490mm，风管可设置一个或两个以上，只需要风管管口朝向燃烧室110内腔，即可达到为燃烧室110内腔送入空气的目的。如图2所示，燃烧室110的侧壁上设有两个风管，且两个风管上下间隔水平设置，图2中的风管管口也可倾斜向下设置，通过斜向下的二次进风，可延长燃料与高温烟气在燃烧室110内的停留时间，从而提高燃烧效率。

在一些实施例中，燃烧室110的侧壁上还设有多个第一测温孔111，如图1和图2所示，燃烧室110的侧壁上设有4个第一测温孔111，测温孔的直径为25mm，且四个第一测温孔111自上而下等距间隔设置，在第一测温孔111内均设有高温热电偶，热电偶的探头沿第一测温孔111伸入燃烧室110内部，用于测定不同火焰高度的燃烧温度。烟气测量系统400还具有烟气温度传感器和烟气压力传感器，分别用于测量烟气温度和烟气总量，在排烟管410上分别设有第二测温孔与测压孔，第二测温孔与烟气温度传感器连接，测压孔与烟气压力传感器连接。

进一步地，还包括电气控制系统，该电气控制系统包括带显示屏的控制台，称重装置320、烟气分析仪、一次送风装置、二次送风装置、热电偶、烟气温度传感器、烟气压力传感器均与控制台电性连接，显示屏会实时显示所测参数，并且可通过烟气分析仪测得的O₂、CO确定一次送风装置与二次送风装置的给风量，再基于所对应的O₂确定过量空气系数，可以通过在该过量空气系数附近选取富养燃烧和贫氧燃烧的过量空气系数所对应的O₂，进而通过控制台对一次送风装置和二次送风装置进行风量大小控制，保证燃烧的最佳给风量。

进一步地，燃烧室110的侧壁上还设有进料口112与若干观火孔113，从观火孔113中可观察火焰情况，并记录开始点火到燃料稳定燃烧所需的时间，在燃烧室110内可设置一环形围障，该环形围障临近进料口112设置，且设于炉排120上5cm处，利于限定燃料落于炉排120的位置，并不会与燃料接触，进料口112连接有自动进料装置，自动进料装置与控制台电性连接，可通过观火孔113观察的火焰情况以及热电偶测得的火焰温度控制自动进料装置的进料量，从而在持续进料的情况下，保持燃烧室110内的动态燃烧，如图1和图2，多个观火孔113自上而下间隔设于燃烧室110的侧壁，自动进料装置为螺杆进料装置。

在一些实施例中，换热系统200包括烟气节能器210，烟气节能器210用于降低烟气温度，降低高温烟气对大气层的热污染，烟气节能器210的进烟口与燃烧室110顶部连通，烟气节能器210的出烟口与排烟管410连通，排烟管410的尾部设有引风机420，取样孔、第二测温孔、测压孔分别间隔设置于烟气节能器210与引风机420之间，引风机420用于引导烟气从排烟管410中及时排出。

在一些实施例中，换热系统200包括烟气节能器210、补水箱220、进水管230、回水管240，在补水箱220内还设有溢流管与浮球阀装置，补水箱220与外腔通过进水管230连通，进水管230上设有水泵250，烟气节能器210的出水口与补水箱220通过回水管240连通，烟气节能器210上还设有缺水保护装置260。如图1所示，在排烟管410与燃烧室110之间设有两个连通的烟气节能器210，两个烟气节能器210左右设置，烟气节能器210包括进气口、出气口、进水口、出水口，两个烟气节能器210之间通过烟气管道与换热介质管道连通，烟气可沿烟气管道排至排烟管410，冷介质可沿换热介质管道排至回水管240，设置两个烟气节能器210可增加其烟气热量的吸收效率。具体而言，补水箱220可接入市政供水管，通过水泵250从补水箱220中供给燃烧室110所需的冷介质，烟气和冷介质分别经两个烟气节能器210至排烟管410和回水管240中。本换热系统200配置的缺水保护装置260、溢流管、排空管、浮球阀，可保障换热系统200能够满足性能测试工作要求。

在一些实施例中，炉排120的边缘向上凸出设有上沿，炉排120的上沿直径大于进料口112直径，炉排120的上沿上设有点火孔，点火器可沿点火孔伸入炉排120中央进行点火，当燃料着火后，及时从炉排120上取出点火器，避免影响称重。

下面参考图1和图2以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的固体燃料的燃烧性能测试装置，值得理解的是描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

如图1和图2所示，本实用新型的固体燃料的燃烧性能测试装置包括堆燃系统100、称重系统300、烟气测量系统400、换热系统200、风量控制系统500与电气控制系统。

具体而言，堆燃系统100包括燃烧室110和设于燃烧室110底部的炉排120，炉排120的上设有点火孔，点火器可沿点火孔伸入燃烧室110内点火，燃烧室110的侧壁上分别设有四个第一测温孔111、进料口112与四个观火孔113，四个第一测温孔111与四个观火孔113分别自上而下间隔设于燃烧室110的两个侧壁上，第一测温孔111中设有热电偶，进料口112与观火孔113均斜向下设置，进料口112连接有螺杆进料装置，螺杆进料装置设于燃烧室110的旁侧；称重系统300设于堆燃系统100的下方，称重系统300包括集灰室310和称重装置320，集灰室310设于炉排120与称重装置320之间，称重装置320可称量炉排120与集灰室310的整体重量变化；烟气测量系统400包括排烟管410与烟气分析仪，排烟管410的尾部设有引风机420，排烟管410上分别设有取样口、第二测温孔与测压孔，取样孔连接烟气分析仪，第二测温孔连接烟气温度传感器，测压孔连接烟气压力传感器；换热系统200包括两个烟气节能器210、补水箱220、进水管230、回水管240与水泵250，燃烧室110的外部套设有外管130，该外管130与燃烧室110之间限定出外腔，外腔与补水箱220通过进水管230连通，水泵250设于进水管230上，两个烟气节能器210分为第一烟气节能器210与第二烟气节能器210，第一烟气节能器210与第二烟气节能器210之间连通，第一烟气节能器210与燃烧室110、外腔连通，第二烟气节能器210与回水管240、排烟管410连通；风量控制系统500包括一次送风装置与二次送风装置，一次送风装置的送风口设于集灰室310的侧壁上，二次送风装置的两个二次送风口520设于燃烧室110的侧壁上；电气控制系统包括带有显示屏的控制台，称重装置320、烟气分析仪、一次送风装置、二次送风装置、热电偶、烟气温度传感器、烟气压力传感器、螺杆送料装置均与控制台电性连接。

根据本实用新型实施例的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果：整体的燃烧装置通过电气控制系统控制，便于自动化管理，烟气分析仪测得的O₂和CO可确定一次送风装置和二次送风装置最佳给风量，通过控制加料量可利用热电偶测得维持可持续燃烧的最低温度，使用时，通过螺杆送料装置向燃烧室110内加注燃料，再通过点火器点火，燃料进行燃烧，可从观火孔113中观察火焰，并记录点火时间，称重装置320可实时记录燃料质量变化，热电偶可测得不同高度的火焰温度，烟气分析仪、烟气温度传感器与烟气压力传感器可分别测得烟气成分、浓度、温度以及总量，集灰室310可收集燃烧残余物，实现节能环保检测项目的全覆盖。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：包括：

堆燃系统(100)，其具有燃烧室(110)，所述燃烧室(110)的底部设有炉排(120)，所述燃烧室(110)的外部套设有外管(130)，所述外管(130)与所述燃烧室(110)之间限定出外腔；

换热系统(200)，其与所述外腔连通，所述外腔用于流通所述换热系统(200)的换热介质；

称重系统(300)，其具有集灰室(310)与称重装置(320)，所述集灰室(310)设于所述炉排(120)的下方，所述称重装置(320)设于所述集灰室(310)的下方，所述称重装置(320)用于称量所述集灰室(310)与所述炉排(120)的质量；

烟气测量系统(400)，其具有排烟管(410)与烟气分析仪，所述排烟管(410)连通于所述燃烧室(110)的顶部，所述排烟管(410)上设有取样孔，所述取样孔与所述烟气分析仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：还包括风量控制系统(500)，所述风量控制系统(500)包括一次送风装置与二次送风装置，所述一次送风装置的一次送风口(510)设于所述炉排(120)的下方，所述二次送风装置的二次送风口(520)设于所述燃烧室(110)的侧壁上，所述二次送风口(520)设于所述炉排(120)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述燃烧室(110)的侧壁上还设有多个第一测温孔(111)，多个所述第一测温孔(111)上下间隔设置，所述第一测温孔(111)内设有热电偶，所述热电偶沿所述第一测温孔(111)伸入所述燃烧室(110)内。

4.根据权利要求3所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述烟气测量系统(400)还具有烟气温度传感器与烟气压力传感器，所述排烟管(410)上设有第二测温孔与测压孔，所述第二测温孔与所述烟气温度传感器连接，所述测压孔与所述烟气压力传感器连接。

5.根据权利要求4所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括带显示屏的控制台，所述称重装置(320)、所述烟气分析仪、所述一次送风装置、所述二次送风装置、所述热电偶、所述烟气温度传感器、所述烟气压力传感器均与所述控制台电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述换热系统(200)包括烟气节能器(210)，所述烟气节能器(210)的进烟口与所述燃烧室(110)顶部连通，所述烟气节能器(210)的出烟口与所述排烟管(410)连通，所述排烟管(410)的尾部设有引风机(420)，所述取样孔、所述第二测温孔、所述测压孔分别间隔设置于所述烟气节能器(210)与所述引风机(420)之间。

7.根据权利要求5所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述燃烧室(110)的侧壁上还设有进料口(112)与若干观火孔(113)，所述进料口(112)连接有自动进料装置，所述自动进料装置与所述控制台电性连接。

8.根据权利要求6所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述换热系统(200)还包括补水箱(220)、进水管(230)、回水管(240)，所述补水箱(220)内设有溢流管与浮球阀装置，所述补水箱(220)与所述外腔通过所述进水管(230)连通，所述进水管(230)上设有水泵(250)，所述烟气节能器(210)的出水口与所述补水箱(220)通过所述回水管(240)连通，所述烟气节能器(210)上设有缺水保护装置(260)。

9.根据权利要求7所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述炉排(120)的边缘向上凸出设有上沿，所述炉排(120)的所述上沿直径大于所述进料口(112)直径，所述炉排(120)的所述上沿上设有点火孔。

10.根据权利要求2所述的一种固体燃料的燃烧质量性能测试装置，其特征在于：所述二次送风装置包括若干风管，所述风管管口依次穿过所述外腔与所述燃烧室(110)，所述风管管口为所述二次送风口(520)。

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