【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质热值检测，特别是涉及一种基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置及方法。
技术介绍
1、生物质能源具有碳中性和可再生的双重优势，其开发利用成为世界各国的关注热点。生物质耦合燃烧是电力系统碳减排、同时保障火电低碳稳定运行的可行路径之一，国内外有不少机构在研究。为了助力电力系统深度脱碳、如期实现碳中和，未来的技术趋势将是生物质纯燃以及富氧燃烧。实际生物质燃料来源广泛，涵盖林木加工业、农业秸秆、能源作物以及生活垃圾等，因此燃料的形态、品质、水分和灰分含量存在较大差异，生物质燃料热值范围较宽，大致为14～21mj/kg。在生物质燃料大规模利用的情景下，准确获得入炉燃料热值是分析炉内燃烧状况、优化燃烧组织的前提。
2、目前，市面上针对热值检测主要基于gb/t 30727-2014《固体生物质燃料发热量测定方法》，采用氧弹量热计测定固体生物质燃料的高位发热量，其原理是将已知量的燃料放入密封容器氧弹中，然后放入足够浸没氧弹的水桶中。测量时，向氧弹中通入高压纯氧使燃料点火并完全燃烧，释放的热量通过搅拌对流传递给周围的水，根据温度计获得的水温升高值和水的比热容从而计算出燃料热值。此方法需要尽量保证样品完全燃烧且水温达到稳定值，所需的测试时间较长，单样品一般为15～20分钟，而且多样品检测时需要等待整个装置体系恢复到初始温度，因此此装置目前尚不能实现入炉燃料热值的快速检测。此外，氧弹量热计测得的是样品在恒压条件下完全燃烧时放出的热量，即高位发热量。如果需要低位发热量，即样品在恒容条件下完全燃烧时放出的热量，还需要预先进行
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，可以便捷快速地获得不同来源的生物质样品的低位热值和高位热值，且可以便捷快速替换不同生物质样品进行生物质热值检测。
2、根据本专利技术第一方面实施的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，包括：
3、装置本体，所述装置本体包括腔体、供氧组件、点火组件、保温排气管、换热器和温度检测组件，其中，所述腔体包括彼此可拆卸连接的第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件共同限定出气流腔，所述第一部件上在所述气流腔内具有用于放置生物质的样品位；所述供氧组件用于向所述气流腔中输入纯氧；所述点火组件用于点燃所述样品位处的生物质样品；所述保温排气管连通于所述气流腔和所述换热器之间，所述换热器用于在生物质样品燃烧时接收所述气流腔排出的烟气并利用冷却介质对烟气冷却，以使烟气中的气态水冷凝成液态水；所述保温排气管上具有第一测温点，所述换热器的冷却介质出口端处设有第二测温点；所述温度检测组件用于当生物质样品在所述样品位燃烧时检测所述第一测温点处烟气的第一温升曲线和所述第二测温点处冷却介质的第二温升曲线，以便分别积分计算出第一温升曲线和第二温升曲线对应的第一积分面积和第二积分面积；
4、数据库系统，所述数据库系统内预定有第一标准拟合曲线和第二标准拟合曲线，其中，所述第二标准拟合曲线和所述第一标准拟合曲线通过如下方法获得：通过利用所述装置本体获得一系列已知热值、已知烟气中含水量的标准量热样品在所述第一测温点处的第一标准温升曲线和所述第二测温点处的第二标准温升曲线，通过积分计算出第一标准温升曲线和第二标准温升曲线分别对应的第一标准积分面积和第二标准积分面积，从而获得第二标准积分面积-高位发热量对应关系的所述第二标准拟合曲线以及烟气中不同含水量时第一标准积分面积-第二标准积分面积对应关系的所述第一标准拟合曲线；
5、由所述第二积分面积查询所述第二标准拟合曲线来确定生物质样品的高位热值，由所述第一积分面积和所述第二积分面积快速地查询所述第一标准拟合曲线获得生物质样品生成的烟气中水含量，从而计算出生物质样品的低位热值。
6、本专利技术第一方面实施例的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置的检测流程如下：将基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置置于恒温环境，例如，恒温环境可选择为40℃。拆卸下第二部件，将生物质样品放在样品位上，将第二部件与第一部件固定。通过供氧组件向气流腔中输入氧气，吹扫气流腔内的空气和杂质，使气流腔内形成纯氧环境。观察温度检测组件的温度示数，等待温度示数与恒温环境的温度平衡，误差不超过0.05k。开始记录温度检测组件检测的第一测温点和第二测温点处的温度示数，立即通过点火组件点燃生物质样品，观察温度检测组件的温度示数，如果预定时间内温度示数急剧上升，则说明点火成功；否则，点火失败，重新进行试验。持续观察温度检测组件检测的第一测温点处的第一温升曲线和第二测温点处的第二温升曲线，当出现第一温升曲线和第二温升曲线分别下降或不变，则此次检测结束。分别对第一温升曲线和第二温升曲线进行积分计算，获得对应的第一积分面积和第二积分面积，由第二积分面积查询第二标准拟合曲线来确定生物质样品的高位热值，由第一积分面积和第二积分面积快速地查询第一标准拟合曲线获得生物质样品生成的烟气中水含量，从而计算出生物质样品的低位热值。
7、综上，根据本专利技术第一方面实施例的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，具有如下的优势：通过在数据系统中预设第一标准拟合曲线和第二标准拟合曲线，利用温度检测组件获得第一测温点处的第一温升曲线和第二测温点处的第二温升曲线，分别计算出第一温升曲线和第二温升曲线对应的第一积分面积和第二积分面积，由第二积分面积查询第二标准拟合曲线来确定生物质样品的高位热值，由第一积分面积和第二积分面积快速地查询第一标准拟合曲线获得生物质样品生成的烟气中水含量，从而计算出生物质样品的低位热值。
8、由此，本专利技术第一方面实施例的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置可以便捷快速地获得不同来源的生物质样品的低位热值和高位热值，摆脱了现有技术中采用氧弹式量热计获得低位发热量需要已知样品水含量和氢含量的限制以及解决因等待冷却、换样等操作导致测样时间长的问题。且由于第一部件和第二部件为可拆卸连接，可以快速便捷替换不同生物质样品进行生物质热值检测。综上，本专利技术第一方面实施例的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置可以应用于大规模、高比例耦合生物质的发电厂中的生物质燃料如煤、生活垃圾等固体燃料的低位热值和高位热值检测，为电厂准确地提供入炉生物质的热值数据。
9、在一些实施例中，所述样品位为设置在所述第一部件上的凹腔。
10、在一些实施例中，所述供氧组件包括输氧管，所述输氧管的一端伸进所述气流腔内且所述输氧管的一端出口临近地朝向所述样品位。
11、在一些实施例中，所述点火组件包括点火丝，所述点火丝设置在所述样品位附近。
12、在一些实施例中，所述点火组件还包括点火电极，所述点火电极固定在所述输氧管的一端上且与所述点火丝相连，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述样品位为设置在所述第一部件上的凹腔。
3.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述供氧组件包括输氧管，所述输氧管的一端伸进所述气流腔内且所述输氧管的一端出口临近地朝向所述样品位。
4.根据权利要求3所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述点火组件包括点火丝，所述点火丝设置在所述样品位附近。
5.根据权利要求4所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述点火组件还包括点火电极，所述点火电极固定在所述输氧管的一端上且与所述点火丝相连，所述点火电极通过导线引出所述腔体外。
6.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述温度检测组件包括第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器设置在所述第一测温点处，所述第一测温点靠近所述气流腔的出口，所述第二温度检测器设置在所述第二测温点处。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述样品位为设置在所述第一部件上的凹腔。
3.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述供氧组件包括输氧管，所述输氧管的一端伸进所述气流腔内且所述输氧管的一端出口临近地朝向所述样品位。
4.根据权利要求3所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述点火组件包括点火丝，所述点火丝设置在所述样品位附近。
5.根据权利要求4所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述点火组件还包括点火电极，所述点火电极固定在所述输氧管的一端上且与所述点火丝相连，所述点火电极通过导线引出所述腔体外。
6.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述温度检测组件包括第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器设置在所述第一测温点处，所述第一测温点靠近所述气流腔的出口，所述第二温度检测器设置在所述第二测温点处。
7.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述装置本体还包括冷却介质外部循环组件，所述冷却介质外部循环组件包括进管、出管、水槽、循环水泵、恒温水浴装置和阀门，其中，所述进管的两端分别与所述换热器的冷却介质入口端和所述水槽相连，所述出管分别与所述换热器的冷却介质出口端和所述水槽相连，所述循环水泵设置在所述进管上，所述恒温水浴装置和所述阀门设置在所述出管上。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于富氧燃烧的生物质热值快速检测装置，其特征在于，所述第二标准拟合...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭慧娜，常东武，吴玉新，吕俊复，张海，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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