[发明专利]一种超临界混合工质中氢的燃烧特性的测量系统及方法

说明书

一种超临界混合工质中氢的燃烧特性的测量系统及方法，包括甲醇箱、第一高压恒流泵、管式电炉、高压气瓶、水箱、加料器、双氧水分解段、反应段、气液分离器、气体流量计以及气相色谱仪；其中，高压气瓶与加料器相连；水箱与加料器相连；加料器还与双氧水分解段相连，双氧水分解段与反应段相连，反应段上位于不同长度处设置有出口管道，每路管道均经与气液分离器、气体流量计与气相色谱仪相连；甲醇箱经第一高压恒流泵与管式电炉相连，管式电炉与反应段上的一路出口管道相连。本发明能测量高温高压条件下超临界Hsubgt;2/subgt;O/COsubgt;2/subgt;/Hsubgt;2/subgt;中氢和氧在不同反应时间前后的浓度变化，获得反应包括活化能和指前因子在内的动力学参数。

技术领域

本发明涉及燃烧特性的实验测量领域，尤其涉及一种超临界混合工质中氢的燃烧特性的测量系统及方法。

背景技术

传统的煤炭燃烧利用方式有着能量利用效率低、污染严重等固有缺陷，带来日益严峻的社会和环境问题，因此清洁高效的新型煤炭利用技术越来越受到人们关注。目前以水相环境煤气化为核心的新型煤制氢及发电理论与技术，利用超临界水独特的物理化学性质，采用“一锅水蒸煤”的形式将煤转化为高纯度的H₂和CO₂，从源头上实现氮氧化物、硫氧化物和固体颗粒物的零排放并实现CO₂的资源化利用。但煤的超临界水气化是吸热反应，反应过程中需要吸收大量热量。传统的电加热方式需要增加额外能量输入，加大了设备的复杂性。向气化后的超临界H₂O/CO₂/H₂混合工质通入氧气，使H₂缓慢燃烧放热，可以实现体系的自供热。因此，获得超临界H₂O/CO₂/H₂中氢燃烧的动力学参数对于该技术的应用具有重大意义。

发明内容

为实现上述技术目标，本发明提供了一种超临界混合工质中氢的燃烧特性的测量系统及方法，能够测量不同条件下超临界混合工质中氢的燃烧速率，进而获得该反应的动力学参数，为超临界混合工质中氢气燃烧的工业化应用提供理论指导。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种超临界混合工质中氢的燃烧特性的测量系统，包括甲醇箱、管式电炉、高压气瓶、水箱、加料器、双氧水分解段、反应段、气液分离器以及气相色谱仪；其中，高压气瓶与加料器相连；水箱与加料器相连；加料器还与双氧水分解段相连，双氧水分解段与反应段相连，反应段上位于不同长度处设置有出口管道，每路管道经气液分离器与气相色谱仪相连；甲醇箱与反应段上的入口管道相连。

本发明进一步的改进在于，高压气瓶与加料器之间设置有料罐，加料器包括密封座、封头、器体和活塞，器体顶部设置有密封座，密封座上设置有封头，器体内设置有能够上下移动的活塞，活塞将器体内部空腔分为上空腔和下空腔；料罐与加料器的下空腔相连，水箱与加料器的上空腔相连。

本发明进一步的改进在于，水箱与第二高压恒流泵相连，第二高压恒流泵与加料器相连。

本发明进一步的改进在于，双氧水分解段与反应段均设置在沙浴炉内；并且双氧水分解段和反应段在沙浴炉中采用双层线性布置、双层倾斜布置或者螺旋形布置。

本发明进一步的改进在于，反应段的每路出口管道上均设置有冷却器与球阀。

本发明进一步的改进在于，冷却器为套管式冷却器；双氧水分解段和反应段的材质为316不锈钢，Inconel 625不锈钢或哈氏合金C276不锈钢。

本发明进一步的改进在于，每路管道均经与背压阀相连，背压阀与气液分离器相连。