[發明專利]一種氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統及方法

有效

• 申請號: 202210452634.5
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114740141B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 呂友軍;樊明境;王昊澤;李國興
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，包括：介質水供應單元、氫氣供應單元、氧氣供應單元、水熱燃燒反應器和產物回收及檢測單元；

介質水供應單元包括依次連接的第一水箱(1)、高壓恒流泵(2)和第一預熱器(3)；第一預熱器(3)用于將水加熱達到超臨界狀態；

氫氣供應單元包括依次連接的高壓純氫氣瓶(4)、氫氣增壓泵(5)和第二預熱器(11)；氫氣增壓泵(5)的出口管線與第一預熱器(3)的出口管線匯合，一同連接第二預熱器(11)的入口端；第二預熱器(11)的出口端與水熱燃燒反應器(23)的燃料噴嘴相連；

氧氣供應單元包括依次連接的高壓純氧氣瓶(12)、氧氣增壓泵(13)和第三預熱器(18)；第三預熱器(18)的出口端與水熱燃燒反應器(23)的氧氣噴嘴相連；

產物回收及檢測單元，用于對水熱燃燒反應器(23)內生成的燃燒產物進行氣液分離并對所得氣相產物進行成分分析，還用于檢測水熱燃燒反應器(23)內流體的溫度。

2.根據權利要求1所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，還包括冷卻水供應單元；冷卻水供應單元包括依次連接的第二水箱(19)、高壓柱塞泵(20)、蓄能器(21)和第四預熱器(22)；第四預熱器(22)的出口端與水熱燃燒反應器(23)側壁上的冷卻水入口管相連。

3.根據權利要求2所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，產物回收及檢測單元包括套管式冷卻器(24)、背壓閥(25)、氣液分離器(26)和氣相色譜儀(27)；

套管式冷卻器(24)的熱側入口端與水熱燃燒反應器(23)頂部的產物出口相連，其熱側出口端與背壓閥(25)相連；氣液分離器(26)的入口端與背壓閥(25)相連，上端出口與氣相色譜儀(27)相連，下端出口與第二水箱(19)相連。

4.根據權利要求1所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，氫氣供應單元還包括氫氣緩沖罐(6)、氫氣排放閥(7)、氫氣減壓閥(8)、氫氣質量流量控制器(9)和緊急切斷閥(10)；氫氣增壓泵(5)的出口端與氫氣緩沖罐(6)相連；氫氣緩沖罐(6)的出口端分兩路，分別與氫氣排放閥(7)和氫氣減壓閥(8)相連；氫氣排放閥(7)的出口端通室外大氣；氫氣質量流量控制器(9)的入口端與氫氣減壓閥(8)相連，其出口端與緊急切斷閥(10)相連；緊急切斷閥(10)的出口管線與第一預熱器(3)的出口管線匯合，一同連接第二預熱器(11)的入口端。

5.根據權利要求1所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，氧氣供應單元還包括氧氣緩沖罐(14)、氧氣排放閥(15)、氧氣減壓閥(16)和氧氣質量流量控制器(17)；氧氣增壓泵(13)的出口端與氧氣緩沖罐(14)相連；氧氣緩沖罐(14)的出口端分兩路，分別與氧氣排放閥(15)和氧氣減壓閥(16)相連；氧氣排放閥(15)的出口端通室外大氣；氧氣質量流量控制器(17)的入口端與氧氣減壓閥(16)相連，其出口端連接第三預熱器(18)的入口端。

6.根據權利要求1所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，水熱燃燒反應器(23)的燃料噴嘴與氧氣噴嘴同軸布置在水熱燃燒反應器(23)底部；水熱燃燒反應器(23)的燃燒產物出口位于水熱燃燒反應器(23)頂部。

7.根據權利要求1所述的氫超臨界水熱燃燒特性的實驗測量系統，其特征在于，氫氣增壓泵(5)和氧氣增壓泵(13)均為活塞式氣動泵；氫氣增壓泵(5)的低壓氣體入口端經截止閥與高壓純氫氣瓶(4)相連，氫氣增壓泵(5)的高壓氣體出口端經安全閥與氫氣緩沖罐(6)相連，氫氣增壓泵(5)的驅動空氣入口端依次經球閥、調速閥和驅動調壓閥與空氣壓縮機相連，氫氣增壓泵(5)的驅動空氣出口端與室外大氣相通；氧氣增壓泵(13)的低壓氣體入口端經截止閥與高壓純氧氣瓶(12)相連，氧氣增壓泵(13)的高壓氣體出口端經安全閥與氧氣緩沖罐(14)相連，氧氣增壓泵(13)的驅動空氣入口端依次經球閥、調速閥和驅動調壓閥與空氣壓縮機相連，氧氣增壓泵(13)的驅動空氣出口端與室外大氣相通。