本实用新型涉及一种生物质燃料燃烧特性测试装置，具体的说，涉及了一种新型的大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置。
背景技术：
目前针对生物质燃烧动力学参数的分析主要利用热重分析仪进行研究，然而热重分析仪一次只能对2-5mg的粉末试样进行燃烧分析，而成型颗粒燃料至少在5g以上，并且成型燃料是经过压块制成的，密度与粉末试样相差很大，通过热重分析仪得出的动力学参数与成型颗粒燃料的动力学参数相差甚大。生物质成型燃料燃烧理论研究只停留在颗粒燃料能降低挥发分的挥发速度，减少燃烧时的供氧量，但是挥发速度有多大，需要的供氧量有多大，供氧系数应该多大没有明确的数值计算，造成现有的生物质燃烧锅炉出现燃烧效率低、燃烧不充分、热利用低、燃烧不稳定、出口温度过高等问题。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、能够测量大于5g的生物质颗粒、能够对燃料进行燃烧温度、燃烧效率和燃烧是否充分进行监控和测量的大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置，包括带腔的箱体、盖板、称重平台、测温热电偶、无线控制氮氧气输送通道、无线控制空气采集模块以及排烟通道，所述称重平台包括置于箱体内部的载物台、置于箱体外部且位于所述载物台正下方的波纹管式称重传感器和竖向设置并连接所述载物台和所述波纹管式称重传感器的连接杆；所述载物台处安装加热电阻丝；所述无线控制氮氧气输送通道外接氮气气源和氧气气源，所述无线控制空气采集模块包括无线模块、对应所述排烟通道设置的气体采集端和连接所述气体采集端的空气检测仪，所述测温热电偶、所述波纹管式称重传感器、所述加热电阻丝的控制开关、所述无线控制空气采集模块和所述无线控制氮氧气输送通道的控制阀门均连接控制器，所述控制器连接上位机用于输入和输出数据信息。
基上所述，所述箱体的内侧面和所述盖板的内侧面均设置隔热棉。
基上所述，所述载物台包括承载板和安装在承载板下方的耐高温底板，所述加热电阻丝为环形体挂壁式电阻丝，所述加热电阻丝悬置在所述承载板上方并环绕所述承载板的载物区域设置，所述加热电阻丝的环形体直径与所述承载板的内圆直径相同。
基上所述，所述换形体挂壁式加热电阻丝的某两层线匝相对弯曲形成一个穿孔，所述测温热电偶的探头穿过所述穿孔设置。
基上所述，所述箱体底端对应所述连接杆设置有通道，所述载物台的底端具有卡口，所述连接杆的顶端具有卡座，所述卡口与所述卡座卡合。
基上所述，所述箱体的下方设置保护腔，所述连接杆、所述波纹管式称重传感器均安装在所述保护腔内。
基上所述，所述气体采集端为一抽气装置，所述空气检测仪为氧/氮/氢/碳/硫分析仪，所述抽气装置连通所述氧/氮/氢/碳/硫分析仪为其供气。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型具有以下优点：
1、载物台与波纹管称重传感器分体设计，设置在箱内和箱外，隔离高温对称重系统的干扰，实现大颗粒生物质成型燃料的试验的控制和分析。
2、通过无线控制空气采集模块对排烟通道内气体的采集，检测挥发分成分及各成分的百分比，准确取样，可获得生物质成型颗粒燃料挥发分的挥发速度、挥发分成分、挥发分各成分所占百分比，计算每个阶段的供氧量，得出供氧匹配关系。
3、本装置对生物质成型燃料燃烧过程中的温度、时间和重量的变化，计算成型燃料的动力学参数，获得准确的生物质成型燃料的动力学参数。
4、根据计算出的供氧匹配关系，通过无线控制氮氧气输送通道控制输入氧气速率，验证氧气的输入速率对燃烧过程的影响，得到氧气速率与燃烧程度的关系。
5、氮气是为了抽取挥发分试样进行气相分析的过程中起到保护作用，根据需要选择可加可不加。
6、加热电阻丝悬置，挂在箱体的内侧壁上，不影响称重平台的称重精度，加热电阻丝为环形，环绕承载板的载物区域，该方式环形包围式加热，加热更均匀；为了能够容纳大颗粒的生物质燃料，将电阻丝的环形直径设置的与承载板的内圆直径相同。
其具有设计科学、能够测量大于5g的生物质颗粒、能够对燃料进行燃烧温度、燃烧效率和燃烧是否充分进行监控和测量的优点。
附图说明
图1是本实用新型中大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置的结构示意图。
图中：1.箱体；2.盖板；3.测温热电偶；4. 无线控制氮氧气输送通道；5. 无线控制空气采集模块；6. 排烟通道；7. 承载板；8. 波纹管式称重传感器；9. 连接杆；10. 加热电阻丝；11. 控制器；7-1.卡口；7-2.卡座。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
一种大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置，包括带腔的箱体1、盖板2、称重平台、测温热电偶3、无线控制氮氧气输送通道4、无线控制空气采集模块5以及排烟通道6。为了保证箱体内部温度不流失，所述箱体1的内侧面和所述盖板2的内侧面均设置隔热棉。
所述称重平台包括置于箱体1内部的载物台、置于箱体1外部且位于所述载物台正下方的波纹管式称重传感器8和竖向设置并连接所述载物台和所述波纹管式称重传感器8的连接杆9，所述载物台包括承载板7和安装在承载板7下方的耐高温底板12，承载板放置在耐高温底板12上，所述箱体1底端对应所述连接杆9设置有通道，所述耐高温底板12的底端具有卡口7-1，所述连接杆9的顶端具有卡座7-2，所述卡口7-1与所述卡座7-2卡合。
这样的分体设计，避免波纹管式称重传感器8受到高温干扰，保证称重的准确性，连接杆9的作用在于传导作用力，连接杆9和载物台7采用卡接，方便载物台的拆卸和清理。
所述箱体1的下方设置保护腔，所述连接杆9、所述波纹管式称重传感器8均安装在所述保护腔内，保护称重系统不受干扰。
所述加热电阻丝为环形体挂壁式电阻丝，所述加热电阻丝悬置在所述承载板上方3mm处，避免接触承载板，影响称重精度，同时环绕所述承载板的载物区域设置，用于加热生物质成型燃料。
具体的，所述加热电阻丝的环形体直径与所述承载板的内圆直径相同，可以加热大颗粒的生物质成型燃料。所述换形体挂壁式加热电阻丝的某两层线匝相对弯曲形成一个穿孔，所述测温热电偶的探头穿过所述穿孔设置，测温热电偶距离燃烧区域的距离更近，测得的温度更加准确。加热电阻丝10所在的所述耐高温底板12为耐高温材料制造，加热电阻丝10通过承载板7将热量传递给生物质成型燃料，供其燃烧。
所述无线控制氮氧气输送通道4外接氮气气源和氧气气源，无线模块采用无线485模块，传输信号更为稳定，该通道主要用于控制输入的氧气流量和充入氮气。
所述无线控制空气采集模块5包括无线模块、对应所述排烟通道设置的气体采集端和连接所述气体采集端的空气检测仪，所述气体采集端为一抽气装置，所述空气检测仪为氧/氮/氢/碳/硫分析仪，所述抽气装置连通所述氧/氮/氢/碳/硫分析仪为其供气。无线模块采用485模块，该模块主要用于采集燃烧后的挥发分成分及其比例关系，验证是否充分燃烧。
需要说明的是，所述氧/氮/氢/碳/硫分析仪通常分为氧氮氢分析仪部分和碳硫分析仪部分，也可选配配置，目前的这类设备有很多，本方案中所具体采用的是日本HORIBA所研发的氧/氮/氢/碳/硫分析仪，其它的分析仪品牌还有德国ELTRA和美国LECO等。
所述测温热电偶3、所述波纹管式称重传感器8、所述加热电阻丝10、所述无线控制空气采集模块5和所述无线控制氮氧气输送通道4均连接控制器11，控制器统一控制各个单元的动作。
具体利用大重量生物质压块成型燃料燃烧特性测试装置进行生物质成型燃料燃烧特性测控的过程，包括以下步骤
1）设定燃烧环境：将所述波纹管式称重传感器调零，通过所述测温热电偶获取环境温度，上位机内部的测控软件启动，实时记录重量变化和温度变化；
2）.燃烧阶段热重曲线获取：放入生物质成型燃料，通过控制器控制打开加热电阻丝进行加热至燃烧，控制器实时接收测温热电偶采集的温度数据和波纹管式称重传感器测得的重量数据，并根据时间获得温度随时间变化的曲线，和重量随温度变化的曲线，通过两条曲线结合分析获得热重曲线；
3）.计算燃烧动力学参数：根据获得的三条曲线数据和模型计算出大颗粒成型燃料燃烧动力学参数，模型为一般燃烧动力学所采用的模型；
4）.挥发分析出速度和温度的获取：在燃烧进行过程中，控制器通过无线控制空气采集模块感知挥发分的存在并记录析出时间，通过测温热电偶获取析出温度；
6）.挥发分成分获取：空气检测仪连接无线控制空气采集模块，实时的对挥发分的成分进行解析，获得挥发分成分和各成分所占的百分比，分析功能为氧/氮/氢/碳/硫分析仪本身具备的能力；
7）.计算需氧量：空气检测仪将挥发分成分和各成分所占百分比的数据发送至控制器，控制器进行以下计算：根据与氧气放热反应，计算燃烧阶段需氧量，即燃烧阶段消耗的氧气量；再根据成分中固定碳的含量，计算固定碳燃烧阶段的需氧量，即碳元素所占含量，计算理论上的需氧量；
本实施例中，不进行充氮处理，直接抽取烟气进行分析，同时，挥发分的成分以及各成分所占百分比计算每个燃烧阶段的需氧量,其中包括，CH化合物、NH3、CO、CO2 等气体成分的检测。
该阶段需说明的是，燃料燃烧的过程是分阶段的，如点燃阶段，由于燃烧温度相对较低，燃料燃烧不充分，挥发分成分中未燃烧的成分较多，进入燃烧阶段后，随着燃烧的不断加强，挥发分的成分会逐渐变化，未燃烧成分也逐渐减少，直到火焰熄灭，整个过程中，挥发分的成分变化是逐渐变化的，因此，每个阶段的燃烧性能不同，需氧量也会发生变化，本申请所要解决的就是各阶段的最优需氧量的问题。
8）.验证：根据分析结果，控制器控制无线控制氮氧气输送通道调整输氧量，同时实时的执行步骤6）和7），得到随着供氧量变化而变化的挥发分成分，验证燃烧是否充分，循环往复，并将数据实时记录。
该方案的目的在于：现有的生物质锅炉在运行中由于各个燃烧阶段供氧量与需氧量关系不匹配造成燃烧不充分、燃烧不稳定、燃烧效率低、排烟灰尘多、污染环境等问题，限制生物质能的推广与利用。我们通过试验装置测得挥发分的析出速度、挥发分的成分以及各成分所占百分比计算每个燃烧阶段的需氧量。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。