[发明专利]大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置及测控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质燃料燃烧特性测试装置，具体的说，涉及了一种大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置，还涉及利用该测试装置进行测控的方法。

背景技术

目前针对生物质燃烧动力学参数的分析主要利用热重分析仪进行研究，然而热重分析仪一次只能对2-5mg的粉末试样进行燃烧分析，而成型颗粒燃料至少在5g以上，并且成型燃料是经过压块制成的，密度与粉末试样相差很大，通过热重分析仪得出的动力学参数与成型颗粒燃料的动力学参数相差甚大。生物质成型燃料燃烧理论研究只停留在颗粒燃料能降低挥发分的挥发速度，减少燃烧时的供氧量，但是挥发速度有多大，需要的供氧量有多大，供氧系数应该多大没有明确的数值计算，造成现有的生物质燃烧锅炉出现燃烧效率低、燃烧不充分、热利用低、燃烧不稳定、出口温度过高等问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、能够测量大于5g的生物质颗粒、能够对燃料进行燃烧温度、燃烧效率和燃烧是否充分进行监控和测量的生物质成型燃料燃烧特性测试装置及其测控方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置，包括带腔的箱体、盖板、称重平台、测温热电偶、无线控制氮氧气输送通道、无线控制空气采集模块以及排烟通道，所述称重平台包括置于箱体内部的载物台、置于箱体外部且位于所述载物台正下方的波纹管式称重传感器和竖向设置并连接所述载物台和所述波纹管式称重传感器的连接杆；所述载物台处安装加热电阻丝；所述无线控制氮氧气输送通道外接氮气气源和氧气气源，所述无线控制空气采集模块包括无线模块、对应所述排烟通道设置的气体采集端和连接所述气体采集端的空气检测仪，所述测温热电偶、所述波纹管式称重传感器、所述加热电阻丝的控制开关、所述无线控制空气采集模块和所述无线控制氮氧气输送通道的控制阀门均连接控制器，所述控制器连接上位机用于输入和输出数据信息。

基上所述，所述箱体的内侧面和所述盖板的内侧面均设置隔热棉。

基上所述，所述载物台包括承载板和安装在承载板下方的耐高温底板，所述加热电阻丝为环形体挂壁式电阻丝，所述加热电阻丝悬置在所述承载板上方并环绕所述承载板的载物区域设置，所述加热电阻丝的环形体直径与所述承载板的内圆直径相同。

基上所述，所述换形体挂壁式加热电阻丝的某两层线匝相对弯曲形成一个穿孔，所述测温热电偶的探头穿过所述穿孔设置。

基上所述，所述箱体底端对应所述连接杆设置有通道，所述载物台的底端具有卡口，所述连接杆的顶端具有卡座，所述卡口与所述卡座卡合。

基上所述，所述箱体的下方设置保护腔，所述连接杆、所述波纹管式称重传感器均安装在所述保护腔内。

基上所述，所述气体采集端为一抽气装置，所述空气检测仪为氧/氮/氢/碳/硫分析仪，所述抽气装置连通所述氧/氮/氢/碳/硫分析仪为其供气。

一种利用大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置进行生物质成型燃料燃烧特性测控的方法，包括以下步骤：

1）设定燃烧环境：将所述波纹管式称重传感器调零，通过所述测温热电偶获取环境温度，上位机内部的测控软件启动，实时记录重量变化和温度变化；

2）燃烧阶段热重曲线获取：放入生物质成型燃料，通过控制器控制打开加热电阻丝进行加热至燃烧，控制器实时接收测温热电偶采集的温度数据和波纹管式称重传感器测得的重量数据，并根据时间获得温度随时间变化的曲线，和重量随温度变化的曲线，通过两条曲线结合分析获得热重曲线；

3）计算燃烧动力学参数：根据获得的三条曲线数据和模型计算出大颗粒成型燃料燃烧动力学参数；

4）挥发分析出速度和温度的获取：在燃烧进行过程中，控制器通过无线控制空气采集模块感知挥发分的存在并记录析出时间，通过测温热电偶获取析出温度；

5）挥发分成分获取：空气检测仪连接无线控制空气采集模块，实时的对挥发分的成分进行解析，获得挥发分成分和各成分所占的百分比；

6）计算需氧量：空气检测仪将挥发分成分和各成分所占百分比的数据发送至控制器，控制器进行以下计算：根据与氧气放热反应，计算燃烧阶段需氧量；再根据成分中固定碳的含量，计算固定碳燃烧阶段的需氧量；

7）验证：根据分析结果，控制器控制无线控制氮氧气输送通道调整输氧量，同时实时的执行步骤5）和6），验证燃烧是否充分，循环往复，并将数据实时记录。