[发明专利]量热学系统

说明书

本发明涉及量热学系统，特别是涉及一个对固体的矿物燃料，例如煤的热值即燃烧热的连续地和直接地测量热值或热量的量热学系统，这个测量结果可以用于获得在线控制中煤的热值和它的硫和灰的含量是否合乎要求的情报。

本申请是1987年4月8日由John    C.Homer等人在美国专利局提交的申请号为036048的申请的后续申请，本申请所提供的量热学系统是对该上述申请的量热学系统的改进。本申请的特点在于改善了热值的测量精度，能够使系统用于测量含水煤的热值，以及允许热值测量同煤中的硫和灰的含量的测量同时进行。

Homer等人的上述专利申请作为本申请的附件，它公开了一个对固体的矿物燃料，例如，煤的燃烧热（热值）进行测量的量热学系统，该系统是在煤的连续燃烧过程中进行测定，而不是象先前通过如同一个燃烧弹量热计那样，对煤的离散的样品燃烧的取样进行测定。以上述的连续方法为基础的测量热值的技术需要依靠间接的化学和物理分析方法，例如用X射线、荧光或中子轰击（所谓快速中子活化分析技术）。虽然连续流动燃烧的量热学测量法已经用于气体燃料燃烧热的测量，但是，在上述的专利申请中所描述的发明之前，对固体燃料特别是煤的连续燃烧量热学的精确测量还没有实现。

本发明的主要特点是改进了在上述的视为同一的申请中的连续流动量热学系统中的测量精度和能够测量在美国公用事业中普遍使用的低热值的含水分煤的燃烧热。

本发明的另一个特点是提供一个能够测量固体燃料，特别是煤的质量供给率的改进的测定重量传动带供料器，其测量高精度可达到例如小于2%的测量误差。

本发明的更进一步的特点是提供了一个对煤的量热学的改进的燃烧室，其中借助一个远离煤的燃烧腔固定的引燃装置来使更加可靠的发火装置容易做，该装置免受了燃烧室高温的影响。通过利用一个加力燃烧室可靠地保证煤流中的所有部分都燃烧，该加力燃烧室在接收煤和空气中的水分的同时接收细颗粒。为了产生煤的颗粒，空气驱动一个分离器，从分离器中得到了供燃烧的可控的煤和空气混合物，该燃烧室还有一个为清除供煤和空气混合物的通道出口的改进部件。

本发明的另一个特点是提供一个为获得固体燃料的，特别是煤的热值的量热学系统，从该系统中还能获得煤中的硫和灰的含量，其中热值、硫和灰的含量可以同时测量，并且这些测量可以是实时的。

简言之，根据本发明的改进的量热学系统有一个测量煤或其它固体燃料及包括在其上面或里面水分的质量供给率的供料器。为了使煤在最佳状态下燃烧，可以借助把测量的煤质块粉碎或磨碎，而获得一个可以控制的空气和从供给器连续到达的煤质量比率，然后，将煤分为第一和第二煤流，其中的一个煤流几乎包括所有磨碎到予定尺寸的煤，该煤流与原始空气按一个控制煤和空气比率混合，从分离器来的另一煤流可能包含煤细粉和水分，把第二煤流排除在量热计之外，会引入一个煤的热值测量误差。因为主流中的煤和空气的混合物是可控的，所以，主煤和空气流在燃烧室中同通过能穿过的包围物的二次空气充分地燃烧，该包围物用来减少从燃烧室到环境的热损失，即通过燃烧室壁的辐射损失。空气煤细粉和水分的付流被引入加力燃烧室，在那里全部的煤暴露在从燃烧室里排出的火焰中燃烧，为热值的测量作出贡献，同时还不污染经过可透过的包围物到燃烧室的付空气。

为了起燃燃烧和使系统达到一个维持煤和空气混合物自发燃烧的温度，要用一种气体燃料，最好是丙烷，可以把这种燃料用在点火器里，该点火器向燃烧室导入一个火焰，以便点燃为了将系统予热到煤能够自发燃烧的温度和对系统校准而最初加入到其内的燃料气体。用于校准目的的丙烷最好是相当纯的丙烷。

燃烧的气体同冷却的空气混合后，用混合技术的方法测定热值，使用测试仪表测量进入到燃烧室的空气和空气/燃料混合物的温度和质量流动率，以及用于混合的冷却空气的质量流动率和温度，以便在热值计算中考虑到影响热值的计算各种参数所有组分的热函。为了响应来自测试仪表的测量结果和提供一个可以打印输出和/或显示热值的计算结果，最好用一台计算机。这些测量结果可以用在使用煤的实时控制过程，例如对供给一个公用事业的锅炉的煤的供给率的过程控制，或者核对进入到一个部门的仓库煤的质量，例如，一个公用事业的煤的储存场的煤的质量。

可以把来自量热计中的燃烧气体提供给二氧化硫测量仪器中进行连续在线测量煤流中的硫的含量测量。还可以使烟道气通过收集灰的装置，在那里称量灰的重量，从而测出煤中的灰含量。这个燃烧室把几乎所有的燃料变为燃烧气，而在燃烧室里没有任何灰的沉积，因此，灰含量的测量装置提供了燃烧气中的灰含量的精确数据。