[发明专利]一种生物质燃气与煤耦合燃烧的实验方法及装置

说明书

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。

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、NO_x、 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。