量热学系统技术方案

测量固体燃料（如煤）的热值的量热学系统。它有测量质量供给率以供煤的重力测量供给器。煤可能包括其内部存在的水分，在一个空气驱动的粉碎机中粉碎，并用旋风分离器分成二路气流；其一路将煤和空气按可控比率混合载到燃烧室中，用系统中测量仪表测量冷却空气，把煤流主送到燃烧室的主空气和副燃烧空气的流量，和根据重力测定供给器测量进入燃烧室煤量。计算机控制引燃燃烧期间煤和燃烧气（丙烷）的供给。丙烷流用于使燃烧室燃烧到一定温度。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量热学系统，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JohnC.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专利技术之前，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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，根据本专利技术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。重力测定的供给器所测量的煤的质量供给率要比在上述的美国专利申请中描述的供给器测量的供给率更精确，它是通过控制煤体的长度来完成的。煤体配置在由一个上面放置有煤的运动的传动带限定的操纵杆上，所述的传动带在后皮带轮和前皮带轮之间连续地运动。提供和传动带协同工作的组件，以便当传动带绕前皮带轮转动时，提供一个配置在传动带上和而后从传动带馈送到量热学系统的粉磨机和分离器中的煤体的端面的确定的休止角。最好利用一个旋转的部件来装备这样组件。该部件至少以稍微超过绕前皮带轮运动的传动带的速度来接触与前皮带轮相邻近的煤。因此煤不能在传动带上发生堵塞。为了使传动带同皮带轮一致，和同该皮带轮的外围相啮合，前皮带轮的直径应是最小的。从而使煤粘附到皮带轮上的情况减少到最少，因此，使控制杆臂长度有效地增加了一个不确定的数量，这个数量取决于是几个变量的函数粘聚性，这些变量包括保护条件和环境的状态。确定杆的支轴的供料器的枢轴支撑和力的测量装置(即测力计)，最好是用热膨胀系数基本上相同的材料来制作，从而使控制杆的臂长和测力计所测量的力中不包含有由于热膨胀的差引起的误差。本专利技术以及它的最佳实施例，和对实践本专利技术的最好模式的上述的或其他特点和优点，从结合附图阅读下面的描述以后将会更清楚。附图说明图1是根据本专利技术提供的改进的量热学系统的简化的方框图;图2是说明改进的量热学系统和比较详细地指明燃料管道和它的测试仪表的布置的示意图;图3是用在图1和图2的量热学系统的电子计算机控制和测量系统的方框图;图4是在图2中所示的测定重力传送带、供料器的俯示图，其中顶部的支架226被去掉;图5是图4中所示的供料器的主视图;图6是图4和5中所示的供给器的左视图;图7和7A是重力测定带供给器和在供给器前皮带轮附近的控制休止角的部件(休止角的成形部件)的示意图;图8在图1和2中所示的量热计的示意图;图9是沿着图8中的9-9线所作的剖面的量热计的剖视图;图10是指明位于图8所示的燃烧室底部起燃器的局部放大剖示图;图10A是图10中所示的引燃器的仰示图。图11A-J是说明在图1和3中的计算机的程序形式和结构的流程图。具体参考图1，它示出了一个提供煤块供给速测量的供料器(10)的输入煤源。该供料器的输出是用WT代表的力的测量值，该力的测量值通过考虑到沿着一个在前面和后面的皮带轮之间的连续传动带提供的控制杆臂的煤供给率后被转换为一个质量供给率测量值。这个供料器在图4-7中比较详细地示出了，在后面要详细描述。计算机(12)把1个控制输出CF提供给速度受其控制的供料器，从而维持供给率基本上不变。根据本专利技术的特点设计的供料器借助保证使产生作为WT输出的被测力计所测量的反作力的控制杆臂的长度在供料器工作期间是不变的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个直接地和连续地测量固体燃料例如煤的热值的量热学系统，使固体燃料在燃烧室中燃烧产生燃烧气体，在混合器中该燃烧气体同一混合气体相混合，并对该混合后的气体的温度和燃料块流动率进行测量，其特征在于为了在燃烧之前处理燃烧材料进入第一空气流中和第二空气流中而提供一个组件，其中该第一空气流主要包括该燃烧材料的颗粒，而第二空气流含有该燃烧材料中的水分和比第一空气流中的该燃烧材料较细的颗粒；一个加力燃烧室把该混合器安排在燃烧室气流输出之前，以及为了使该第一气流供给该燃烧室和使该第二气流供给该加力燃烧室而提供的组件。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰C荷马，莎里尔诺斯拉瓦尼，斯蒂芬L罗斯，吉尔伯特F露兹，
申请(专利权)人：通用信号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]