[發明專利]一種動態測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性的裝置及利用該裝置測量特性參數的方法

有效

• 申請號: 201710154016.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106950252B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 王輝;張帥;魏星;秦雪箭;劉彥甫;石運鑫;楊大偉;劉松霖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N25/28
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

一種動態測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性的裝置及利用該裝置測量特性參數的方法，涉及細顆粒試樣燃燒和燒結特性參數測量技術領域。本發明是為了解決現有裝置在動態測量燃料燃燒過程中，不能夠準確測量燃燒特性參數的問題。本發明所述的一種動態測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性的裝置，視頻采集裝置位于石英管的首端，石英管的末端與密封件密封連接，待測試樣位于石英管中心處，氣路的出氣端與待測試樣內部連通，氣路上設有流量調節閥，利用視頻采集裝置、溫度采集裝置和壓強采集裝置實時采集待測試樣的尺寸變化、球心溫度和環境壓強，獲得待測試樣的特性參數。本發明適用于測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性參數。

技術領域

本發明屬于細顆粒試樣燃燒和燒結特性參數測量技術領域。

背景技術

煤是我國的主要能源，占一次性能源消費總量的65％以上，隨著燃煤發電的不斷增加，估計燃煤電廠每年產生的各類煤灰超過5億噸。煤灰的巨大排放，不僅占用大量土地，污染環境，同時也給我國的國民經濟建設發展造成巨大壓力。其中很大一部分具有很優良的性能，主要應用于建筑材料、道路回填、化學工業等方面，具有非常廣闊的應用前景和環保價值。因此對于煤灰燒結特性及機理的快速準確測量，獲取燒結的動力學參數，可為安全穩定地燃用易沾污燒結的劣質燃料奠定調控及優化的理論基礎。另外，一些可燃細顆粒物需要通過成型加以利用，例如氣化爐產生的氣化半焦，其顆粒通常很細且難以燃燒。若通過成型燃燒的形式可以延長其停留時間，從而獲取較高的燃燒效率，回收能量。

澳大利亞紐卡斯爾大學University of Newcastle學者A.Y.Al-Otoom于2000年發表的文章中首次提出使用壓降法測量細顆粒間孔隙率變化，以確定煤灰的燒結初始溫度并計算燒結動力學參數，實現了對沾污結渣積灰較為準確的預測。在高溫作用下，煤灰內部發生復雜的理化反應，使內表面的減少，氣孔收縮生長，顆粒間接觸面加大，并提高了機械強度。壓降法測燒結溫度及其動力學參數的機理為：隨著開放孔體積的增大，通過灰柱氣體的壓降有所降低，因此對氣流壓降的測試可以表征燒結溫度及動力學參數。隨后，國內外眾多研究機構及學者對上述裝置引用借鑒，如清華大學、浙江大學、西澳大學等。但是其裝置在樣品尺寸、孔隙發展響應區間和綜合測量多種燒結特征參數等方面仍有改進空間。

在燃用劣質煤、油頁巖和生物質時，衡量其燃燒特性的參數主要圍繞燃料顆粒溫度變化規律，如著火指數Fi、著火溫度Ti、著火時間t、最大失重率溫度Tmax、燃盡溫度Tb等，并且劣質燃料燃燒質量所受影響因素眾多，如試樣組分、種類、燃燒氣氛、氣體流速及物料形狀。國內外學者為實現測量上述特征參數，并同時觀察燃燒過程中現象，設計搭建了多種形式的實驗裝置，如通過觀察著火現象、著火溫度和著火延遲時間，研究煤泥燃燒特性和著火特性。但是現有文獻中的裝置仍在動態測量燃料燃燒過程中的中心溫度和外形尺寸變化上存在缺陷。因此，全面準確地測量燃燒特征參數，并記錄分析整個過程中各階段的形態變化，對全面認識劣質燃料燃燒特性，實現對其綜合利用具有深刻的指導意義。

發明內容

本發明是為了解決現有裝置在動態測量燃料燃燒過程中，不能夠準確測量燃燒特性參數的問題，現提供一種動態測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性的裝置及利用該裝置測量特性參數的方法。

一種動態測量細顆粒試樣燃燒和燒結特性的裝置，包括：視頻采集裝置1、加熱爐2-1、溫度采集裝置5、密封件6、壓強采集裝置7和流量計8；

加熱爐2-1包括加熱保溫層和石英管2-2，加熱保溫層包裹在石英管2-2外側，

視頻采集裝置1位于石英管2-2的首端，石英管2-2的末端與密封件6密封連接，待測試樣3位于石英管2-2中心處，

氣路10的出氣端通過密封件6與待測試樣3內部連通，氣路10上設有流量調節閥9，

視頻采集裝置1用于采集待測試樣3的尺寸變化過程，

溫度采集裝置5用于采集待測試樣3的球心溫度，