一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统，属于能源与环境技术领域。该系统包括燃料系统、供气系统、载气系统、雾化蒸发系统和燃烧器，燃料系统将植物油脂或生物油加热后通入到雾化蒸发系统中，供气系统提供的加热空气为雾化蒸发系统进行预热，供气系统提供的空气和氧气混合气体为燃烧器提供助燃气，载气系统中的空气或惰性气体经升温和调压后通入到雾化蒸发系统中将植物油脂或生物油形成气体，气体通入燃烧器中，在助燃气下燃烧。本系统和方法解决植物油脂和生物油雾化颗粒较大、燃烧不完全、热效率较低等问题，并可以在实验室内进行火焰燃烧特性以及排放特性的研究。

Biomass liquid fuel atomizing evaporation combustion system based on laboratory use

The utility model relates to a biomass liquid fuel atomization evaporation combustion system based on the laboratory, which belongs to the technical field of energy and environment. The system includes the fuel system, gas supply system, gas system, atomization evaporation system and burner, fuel system of vegetable oil or bio oil after heating into the atomization and evaporation system, heating air supply system for atomization evaporation system for preheating, air supply system provides air and oxygen mixed gas gas burner for help in the system, the carrier gas air or inert gas through temperature rise after pressure adjustment into the atomization and evaporation system, plant oil and bio oil formed gas, gas into the burner, combustion in gas under the help. The system and method can solve the problems of large size, incomplete combustion, low thermal efficiency and so on, which can be used for the study of the combustion characteristics and emission characteristics in the laboratory.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统，属于能源与环境

技术介绍
随着工业的高速发展，燃料的需求量越来越大，现阶段对燃料燃烧过程中，对节能减排、降低运行成本、提高燃烧效率等问题，已经成为众多国家长期研究并亟待解决的关键性问题。在目前众多国家使用的煤、石油等化石燃料以及工业煤气等燃料，都属于不可再生能源，同时这些燃料含硫元素较高，排放的颗粒物及SOX造成大气及环境污染，且能耗较高。为缓解能源危机、减少环境污染和社会可持续发展，环保、可再生的生物燃料势必要替代常规能源。目前，在生物质能转化利用技术中，以植物油脂制备生物柴油技术和生物质液化技术为主。植物油脂制备的生物柴油低温流动性和氧化稳定性能较差，限制了生物柴油的商业应用和发展。生物油是不同尺寸的分子组成的多组分混合物，生物质液化产物是生物油的一种，成分复杂，存在水分、氧元素含量较大、粘度大、密度高、残炭率高，碳元素、氢元素含量相对较少，热值低，储存不稳定易老化等缺点，大大限制了生物油的应用。目前，植物油脂和生物油的主要应用是提纯高品位液体燃料和直接燃烧，提纯高品位液体燃料工艺复杂，高品位液体收率低且耗能高。直接燃烧由于植物油脂和生物油粘度大，一般燃烧器雾化质量差，不完全燃烧热损失较大，燃烧效率较低。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本技术提供一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统。本方法以经过精处理的植物油脂或生物油作为燃烧剂，以高温惰性气体或空气作为雾化蒸发介质，在雾化蒸发腔体内植物油脂或生物油被雾化蒸发成气态并与惰性气体或空气充分混合，将油气送入燃烧器，热空气或空气与氧气的混合气从外环圆形套筒送入，经圆形喷嘴喷吹至外界环境的高温高压的油气在助燃气体的保护下燃烧，解决植物油脂和生物油雾化颗粒较大、燃烧不完全、热效率较低等问题，并可以在实验室内进行火焰燃烧特性以及排放特性的研究。本技术通过以下技术方案实现。一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统，包括燃料系统、供气系统、载气系统、雾化蒸发系统和燃烧器30，所述燃料系统包括燃料泵1、液体加热器2和保温管路Ⅰ3，供气系统包括由空气压缩机5、调压阀Ⅰ7、流量计Ⅰ9构成的空气气路，氧气瓶6、调压阀Ⅱ8、流量计Ⅱ10构成的氧气气路，混气瓶11、气体加热器Ⅰ12、三通阀Ⅰ13、保温管路Ⅱ14、保温管路Ⅲ16、三通阀Ⅱ17、保温管路Ⅳ18、保温管路Ⅴ19、截止阀Ⅰ28和截止阀Ⅱ29；载气系统包括气瓶20、调压阀Ⅲ21、流量计Ⅲ22、气体加热器Ⅱ23和保温管路Ⅵ24，雾化蒸发系统包括液体喷吹针头4、气体喷吹针头Ⅰ15、气体喷吹针头Ⅱ25、雾化蒸发腔体26和测温热电偶27；所述燃料系统中植物油脂或生物油通过燃料泵1经管道输送到液体加热器2中，液体加热器2出口通过保温管路Ⅰ3连接液体喷吹针头4；所述供气系统中空气依次经空气压缩机5、调压阀Ⅰ7、流量计Ⅰ9连接混气瓶11入口，氧气瓶6依次经调压阀Ⅱ8流量计Ⅱ10连接混气瓶11入口，混气瓶11出口与气体加热器Ⅰ12连接，气体加热器Ⅰ12出口通过三通阀Ⅰ13分为两路，一路依次通过截止阀Ⅰ28、保温管路Ⅱ14连接气体喷吹针头Ⅰ15，另一路依次连接保温管路Ⅲ16、三通阀Ⅱ17后再分为两路，三通阀Ⅱ17连接保温管路Ⅴ19后连接燃烧器30外环圆形套筒形成一路，三通阀Ⅱ17连接保温管路Ⅳ18后连接燃烧器30外环圆形套筒形成另一路；所述载气系统中气瓶20依次通过调压阀Ⅲ21、流量计Ⅲ22、气体加热器Ⅱ23和保温管路Ⅵ24连接气体喷吹针头Ⅱ25；所述雾化蒸发系统中雾化蒸发腔体26设有液体喷吹针头4、气体喷吹针头Ⅰ15和气体喷吹针头Ⅱ25，雾化蒸发腔体26上部还设有测温热电偶27，雾化蒸发腔体26雾化出口连接燃烧器30入口。所述液体喷吹针头4出口依次和气体喷吹针头Ⅰ15出口、气体喷吹针头Ⅱ25出口形成90°。一种所述的基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧方法，其具体步骤如下：步骤1、将空气在载气系统中加热至200～300℃后通过气体喷吹针头Ⅰ15喷吹到雾化蒸发腔体26中对腔体进行预热；步骤2、将植物油脂或生物油在燃料系统中加热至50～90℃通过液体喷吹针头4喷吹到雾化蒸发腔体26中，同时气瓶20中的惰性气体在载气系统中加热至温度200～300℃、调压至0.5～1.0MPa通过气体喷吹针头Ⅱ25喷吹到雾化蒸发腔体26中，将植物油脂或生物油喷吹雾化蒸发成气体进入到燃烧器30中；步骤3、将空气和氧气在供气系统中混合并加热至温度50～90℃后通入到燃烧器30外环圆形套筒中，经圆形喷嘴喷吹至燃烧器30中将气体植物油脂或生物油在助燃气体的保护下燃烧。该基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统的工作原理为：（1）仅仅打开空气压缩机5，关闭氧气瓶6，空气经调压阀Ⅰ7、流量计Ⅰ9调节压力和流量后通过混气瓶11进入气体加热器Ⅰ12加热至230～300℃，打开截止阀Ⅰ28，关闭截止阀Ⅱ29，由三通阀Ⅰ13经保温管路Ⅱ14、截止阀Ⅰ28通过气体喷吹针头Ⅰ15进入雾化蒸发腔体26内对环境以及整个系统管路进行预热，并通过测温热电偶27对腔体内温度的监测，来调节气体加热器Ⅰ12的温度。（2）经过精处理的植物油脂或生物油作为燃烧剂，由燃料泵1通入到液体加热器2加热至50～90℃后，通过保温管路Ⅰ3由液体喷吹针头4喷入雾化蒸发腔体26内。同时，载气系统中气瓶20内气体（包括惰性气体和空气）经调压阀Ⅲ21以及流量计Ⅲ22调节压力和流量后，进入气体加热器Ⅱ23加热至200～300℃，通过保温管路Ⅵ24由气体喷吹针头Ⅱ25喷入雾化蒸发腔体26内，高温高压的惰性气体或空气的喷吹方向与植物油脂或生物油喷入雾化蒸发腔体26内的方向呈90°，植物油脂或生物油被高温高压的惰性气体或空气蒸发雾化成气体并充分混合送入燃烧器30。同时，空气压缩机5鼓吹出的空气经调压阀Ⅰ7、流量计Ⅰ9调节压力和流量后进入混气瓶11，氧气瓶6中的氧气经调压阀Ⅱ8、流量计Ⅱ10调节压力和流量后进入混气瓶11，氧气与空气充分混合后进入气体加热器Ⅰ12加热至50～90℃，将高温混合气经三通阀Ⅰ13、截止阀Ⅱ29由三通阀Ⅱ17、保温管路Ⅳ18、保温管路Ⅴ19送入燃烧器30外环圆形套筒进行助燃并保护燃烧火焰，此时截止阀Ⅰ28关闭。植物油脂或生物油、助燃气体以及载气的流量以及工作温度需要根据系统的实际负荷及相关参数的确定。本技术的有益效果是：1、植物油脂或生物油经过液体加热器可以降低其粘度，提高其流动性能，同时使得植物油脂或生物油增大本身携带能量，提高雾化蒸发质量，有助于植物油脂或生物油在燃烧器中易于点火。2、对雾化蒸发腔体进行预热，有利于植物油脂或生物油更易于蒸发，并且节省用于雾化蒸发的能量。3、采用植物油脂或生物油流动方向与高温惰性气体或空气喷吹方向为90°，有利于油脂雾化并蒸发，提高油气质量。4、空气或空气与氧气的混合气经过气体加热装置加热，可以增大助燃气体本身携带热量，有助于高温油气保温，提高燃烧效率，起到节油作用。5、提高了植物油脂和生物油利用效率，扩大了植物油脂和生物油的应用范围，推动了生物质能源的发展。附图说明图1是本技术系统结构示意图；图2是本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统，其特征在于：包括燃料系统、供气系统、载气系统、雾化蒸发系统和燃烧器（30），所述燃料系统包括燃料泵（1）、液体加热器（2）和保温管路Ⅰ（3），供气系统包括由空气压缩机（5）、调压阀Ⅰ（7）、流量计Ⅰ（9）构成的空气气路，氧气瓶（6）、调压阀Ⅱ（8）、流量计Ⅱ（10）构成的氧气气路，混气瓶（11）、气体加热器Ⅰ（12）、三通阀Ⅰ（13）、保温管路Ⅱ（14）、保温管路Ⅲ（16）、三通阀Ⅱ（17）、保温管路Ⅳ（18）、保温管路Ⅴ（19）、截止阀Ⅰ（28）和截止阀Ⅱ（29）；载气系统包括气瓶（20）、调压阀Ⅲ（21）、流量计Ⅲ（22）、气体加热器Ⅱ（23）和保温管路Ⅵ（24），雾化蒸发系统包括液体喷吹针头（4）、气体喷吹针头Ⅰ（15）、气体喷吹针头Ⅱ（25）、雾化蒸发腔体（26）和测温热电偶（27）；所述燃料系统中植物油脂或生物油通过燃料泵（1）经管道输送到液体加热器（2）中，液体加热器（2）出口通过保温管路Ⅰ（3）连接液体喷吹针头（4）；所述供气系统中空气依次经空气压缩机（5）、调压阀Ⅰ（7）、流量计Ⅰ（9）连接混气瓶（11）入口，氧气瓶（6）依次经调压阀Ⅱ（8）流量计Ⅱ（10）连接混气瓶（11）入口，混气瓶（11）出口与气体加热器Ⅰ（12）连接，气体加热器Ⅰ（12）出口通过三通阀Ⅰ（13）分为两路，一路依次通过截止阀Ⅰ（28）、保温管路Ⅱ（14）连接气体喷吹针头Ⅰ（15），另一路依次连接保温管路Ⅲ（16）、三通阀Ⅱ（17）后再分为两路，三通阀Ⅱ（17）连接保温管路Ⅴ（19）后连接燃烧器（30）外环圆形套筒形成一路，三通阀Ⅱ（17）连接保温管路Ⅳ（18）后连接燃烧器（30）外环圆形套筒形成另一路；所述载气系统中气瓶（20）依次通过调压阀Ⅲ（21）、流量计Ⅲ（22）、气体加热器Ⅱ（23）和保温管路Ⅵ（24）连接气体喷吹针头Ⅱ（25）；所述雾化蒸发系统中雾化蒸发腔体（26）设有液体喷吹针头（4）、气体喷吹针头Ⅰ（15）和气体喷吹针头Ⅱ（25），雾化蒸发腔体（26）上部还设有测温热电偶（27），雾化蒸发腔体（26）雾化出口连接燃烧器（30）入口。...

【技术特征摘要】
1.一种基于实验室使用的生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统，其特征在于：包括燃料系统、供气系统、载气系统、雾化蒸发系统和燃烧器（30），所述燃料系统包括燃料泵（1）、液体加热器（2）和保温管路Ⅰ（3），供气系统包括由空气压缩机（5）、调压阀Ⅰ（7）、流量计Ⅰ（9）构成的空气气路，氧气瓶（6）、调压阀Ⅱ（8）、流量计Ⅱ（10）构成的氧气气路，混气瓶（11）、气体加热器Ⅰ（12）、三通阀Ⅰ（13）、保温管路Ⅱ（14）、保温管路Ⅲ（16）、三通阀Ⅱ（17）、保温管路Ⅳ（18）、保温管路Ⅴ（19）、截止阀Ⅰ（28）和截止阀Ⅱ（29）；载气系统包括气瓶（20）、调压阀Ⅲ（21）、流量计Ⅲ（22）、气体加热器Ⅱ（23）和保温管路Ⅵ（24），雾化蒸发系统包括液体喷吹针头（4）、气体喷吹针头Ⅰ（15）、气体喷吹针头Ⅱ（25）、雾化蒸发腔体（26）和测温热电偶（27）；所述燃料系统中植物油脂或生物油通过燃料泵（1）经管道输送到液体加热器（2）中，液体加热器（2）出口通过保温管路Ⅰ（3）连接液体喷吹针头（4）；所述供气系统中空气依次经空气压缩机（5）、调压阀Ⅰ（7）、流量计Ⅰ（9）连接混气瓶（11）入口，氧气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李法社，申逸骋，高进，王华，包桂蓉，杜威，王霜，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53