[发明专利]一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试系统及测试方法

说明书

本发明公开了一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试系统及测试方法，包括：气流设置单元，用以提供外部横向气流与内部纵向气流；甲烷水合物调节支撑装置，包括盛放装置和升降装置，盛放装置包括筒体和筛板，筛板活动封装于筒体的底部，用于为甲烷水合物提供支撑；升降装置位于筛板的底部，且与筛板连接；筛板上设置有进气口，气源与筛板上的进气口连通；风洞，位于筒体的上方，风洞的底部与筒体相互连通，且平齐；风洞的端部设置风机；以及数据采集单元，包括高速摄像机、传感器组件和数据采集模块，传感器组件分布设置于筒体内部和筒体上部，高速摄像机设置于盛放装置的侧面，高速摄像机和传感器组件均与数据采集模块信号连接。

技术领域

本发明涉及气体水合物燃烧测试技术领域，具体涉及一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试系统及测试方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

甲烷水合物高效燃烧技术是国外提出的一种创新性能源利用技术，旨在将水合物作为燃料进行高效率燃烧使其直接转化成热能，该技术可为水合物法储运天然气技术的终端利用提供独特的解决方案，其优势在于能够减少水合物储运终端的气化分解装置，节省相关设备的基础投资和运行成本，进而提高综合经济效益，优化能源转换方式。

当前，科研人员针对甲烷水合物燃烧效率偏低的难题，已开展多种形式的燃烧实验研究工作。在大量研究报道中，“粉末状水合物燃烧特性优良”、“粒度、孔隙度等几何参数显著影响水合物燃烧特性”、“引入强制气流能够提高水合物燃烧效率”等结论均已达成共识，表明在强制气流环境下，将甲烷水合物以粉末颗粒形式进行燃烧，具有可行性及优越性。此外，颗粒几何参数和强制气流在水合物燃烧过程中具有协同作用，仅考虑单一因素的作用对于水合物燃烧效率的提升相当有限。因此，亟待开发相应的燃烧实验测试系统，设计测试方案，探究颗粒几何参数与强制气流对水合物燃烧的协同作用，深入研究甲烷水合物颗粒在强制气流作用下的燃烧特性。国内外现有水合物燃烧测试系统一般仅适用于自然对流条件，个别考虑了强制气流的燃烧测试系统，存在可控性差、测试参数少、实验方式单一等缺点，无法满足研究需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试系统及测试方法。

为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试系统，包括：

气流设置单元，变频风机与风洞连接，提供外部横向气流；气瓶提供内部纵向气流；

甲烷水合物调节支撑装置，包括盛放装置和升降装置，盛放装置包括筒体和筛板，筛板活动封装于筒体的底部，用于为甲烷水合物提供支撑；升降装置位于筛板的底部，且与筛板连接；

筛板上设置有进气口，气源与筛板上的进气口连通；

风洞，位于筒体的上方，风洞的底部与筒体相互连通，且平齐；风洞的端部设置风机；

以及数据采集单元，包括高速摄像机、传感器组件和数据采集模块，传感器组件分布设置于筒体内部和筒体上部，高速摄像机设置于盛放装置的侧面，高速摄像机和传感器组件均与数据采集模块信号连接。

第二方面，本发明提供了一种优化甲烷水合物燃烧效率的实验测试方法，包括如下步骤：

设计正交试验方案，将影响水合物燃烧的变量作为控制因子，设置各因子水平数值，形成因子水平表，形成正交试验方案表；

制备不同粒度水平的甲烷水合物颗粒；

将设定粒度水平的甲烷水合物颗粒填充于盛放装置内，通过调整升降装置来调整盛放装置中甲烷水合物的颗粒层厚度；