[發明專利]確定燃氣具燃燒特性的測試實驗系統

有效

• 申請號: 201010185656.7
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN102262000A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 王啟;高文學;趙自軍
• 申請（專利權）人: 中國市政工程華北設計研究總院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N25/22
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域：

本發明屬于城市燃氣領域，涉及一種確定燃氣具燃燒特性曲線的測試實驗系統。

背景技術：

(1)燃氣具的燃燒特性與特性曲線

目前，城市燃氣氣源大多采用天然氣(NG)、液化石油氣(LPG)或人工煤氣。城鎮中占絕大多數的民用燃氣具是大氣式燃氣用具。每個燃氣具都有一定的適應燃氣組分變化的能力。

任何燃具都是按一定的燃氣成分設計的。當燃氣成分發生變化而導致其熱值、密度和燃燒特性發生變化時，燃具燃燒器的熱負荷、一次空氣系數、燃燒穩定性、火焰結構、煙氣中CO含量等燃燒工況就會改變。表征燃具燃燒穩定性和氣質適應性的主要參數是不同燃氣在該燃具上燃燒所得的燃燒特性曲線，包括離焰(脫火)、回火、黃焰和燃燒產物中CO極限含量等四條曲線。

開發燃氣具時，首先要確定使用某類燃氣作為該燃氣具的基準氣，根據該基準氣設計、定型或生產。出廠前還需按照燃氣基準氣及界限試驗氣的要求(包括壓力)對其進行調整檢驗，保證燃氣具正常工作。如果城市供應的燃氣為該燃氣具設計時的基準氣，燃氣具工作狀態最佳。

城鎮民用燃具多數為大氣式燃氣具。每個燃具都有一定的適應能力，為量化其適應能力，可以用燃具適應燃氣成分變化的范圍來表示。適應燃氣成分變化的范圍稱其為燃具適應域。適應域的范圍越寬，表示燃具的適應能力越強。衡量燃氣具正常工作的重要指標是不發生離焰、回火、黃焰、煙氣中CO不超標等。影響這些現象的燃氣性質是華白數與燃燒速度等。為了確定燃具適應域，通常取一個以華白數W為縱坐標，以燃燒勢CP為橫坐標的坐標圖。根據在坐標系中燃具的燃燒特性曲線和基準氣位置，可以評價燃具的燃燒性能和設計質量水平。

通常描述燃具燃燒特性曲線的指標參數可以為燃氣的華白數、熱值、相對密度、火焰燃燒速度、燃燒勢、黃焰指數、結碳指數、燃氣中某一特定組分(如甲烷或丁烷及以上)含量等，根據出現不完全燃燒、回火、脫火等工況時的燃氣所對應的燃燒特性指數，選取燃氣具有代表性的某二個或三個燃燒特性指數，建立二維或三維坐標系；對應測試工況坐標點形成的曲線所圍成的封閉區域，就構成燃氣具的穩定燃燒適應域。

燃氣具生產制造企業及供應商，生產的每種型式的燃氣具，尤其是新設計的燃氣具，在進行型式檢驗、性能測試、確定燃氣具的燃燒工況時，可以通過測定該燃具的燃燒特性曲線所對應的適應域：確定其適應域，精確量化其燃燒特性；還可以擴展燃氣具的適用范圍，提高燃氣具適用燃氣組分變化的準確度；對燃氣具的穩定性、燃氣適應性進行量化評價。

(2)當前常用配氣系統

根據燃氣互換性原理，使用配氣系統配制出和用戶地區燃氣相同華白數和燃燒勢等燃燒特性指數的替代氣源，可用于燃氣用具的檢測。配氣系統是燃氣用具生產企業和檢驗機構的必備設備。

常用的配氣方法，都是向某一固定容器(高壓或低壓)分別注入各種單一配氣，從而混合成符合要求的試驗氣，屬間歇配氣。當因生產需要連續使用試驗氣時，應考慮連續配氣系統。當有兩個容器時，也可以連續供應試驗氣，即第一容器供氣，第二容器配氣。當第一容器用盡后，切換成第二容器供氣。這時要求配氣系統與供氣(試驗氣)系統分開，構成間歇配氣—連續供氣系統。

常用的配氣系統包括以下內容：

①三組分手動配氣系統

三組分手動配氣系統相對簡單，一般由煤氣表、儲氣罐、燃氣管路組成，儲氣罐的容積應滿足檢驗要求。原料氣源為氫氣、甲烷(或丙烷或丁烷)、氮氣。配氣前需要計算出原料氣源的比例。然后根據預先確定的配氣量，計算出三種原料氣源的需要量。配氣時按照三種原料氣源的需要量依次輸入儲氣罐中，放置一段時間即可使用。

②三組分連續壓力配氣系統

三組分連續低壓配氣設備一般由控制柜、配氣柜、儲氣罐等組成。

原料氣源通常為氫氣、甲烷(或丙烷或丁烷)、氮氣。配氣裝置通過氣動閥、壓力傳感器控制原料氣源的比例，實現自動配氣。原料氣源在配氣罐中混合后進入儲氣罐中儲存，儲氣罐裝有行程開關組件，通過行程開關組件的控制實現連續配氣。

③三組分連續流量配氣系統

三組分連續流量配氣系統，一般由配氣鋼瓶、混氣單元、閥門組、儲氣罐、控制裝置等組成。通過配氣機將三組分的原料氣按比例混配后，流入系統后連接的儲氣罐中。一般一套配氣系統后面可以連接一個或多個儲氣罐，根據生產用氣計劃，將配制的試驗氣，通過切換閥門組，流入各組儲氣罐中。并通過控制裝置巡檢配氣機后連接的各組儲氣罐內的燃氣體積，當某罐內燃氣低于一定量時，自動開啟配氣機，進行補氣。