一种气氛可调节的煤灰熔融特性测试系统的制作方法

本实用新型涉及煤质分析测试领域，具体地说是一种气氛可调节的煤灰熔融特性测试系统。

背景技术：

随着我国新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的颁布及实施，以及国家能源局在《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》中有关“超低排放”的明确要求，针对大气污染物中的氮氧化物，燃煤电厂需要全面开展燃煤机组低NOx排放改造。燃煤锅炉通过低氮燃烧改造降低原烟气的NOx含量是超低排放改造的必要工作。燃煤机组低氮改造的通常方法为在燃烧器上方区域配置燃烬风，这种燃烧方式会造成主燃烧器喷口缺氧燃烧，炉膛内燃烧器区域还原性气氛很强。

在不同燃烧气氛条件下，受灰成分中氧化铁和碱金属氧化物等的比例影响，煤灰的熔融特性有很大的差异。还原性气氛的增强会降低煤的灰熔点，使炉膛水冷壁容易发生结焦，影响锅炉正常运行。

燃煤锅炉低氮燃烧改造后，锅炉的燃烧区域的实际气氛与改造前有了较大差异，水冷壁贴壁处的CO浓度可能增加数倍，还原性气氛大大增强；在燃用与改造前相同煤种时，可能导致水冷壁结焦明显增加。目前常规的煤灰熔融特性测试装置和方法在固定气氛下完成，煤灰熔点的测试并未考虑气氛变化造成的影响，导致化验测试得到的煤灰熔融特性结果难以反应实际锅炉燃烧状态。用该测试结果指导煤种的选取和锅炉运行可能会造成结焦加剧等危害，不利于锅炉的安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题而提供一种气氛可调节的煤灰熔融特性测试系统，根据需要调整测试装置内不同气体组分的比例，使煤灰熔融特性测试时的气氛与实际燃烧状态接近。

为此，本实用新型采用的技术方案如下：一种气氛可调节的煤灰熔融特性测试系统，包括气瓶组、质量流量控制器和加热测试装置；气瓶组由4个气瓶组成，分别为N2、O2、CO2和CO气瓶，质量流量控制器包括N2、O2、CO2和CO四组气体通道；

所述N2、O2、CO2和CO气瓶分别流出的N2、O2、CO2和CO气体通过质量流量控制器的相应气体通道调节各自流量，混合后通入加热测试装置。

作为上述技术方案的补充，所述的加热测试装置包括高温炉、热电偶和灰锥托板，所述的热电偶插入高温炉内，所述的灰锥托板位于高温炉内。

作为上述技术方案的补充，所述的加热测试装置还包括观察孔，所述的观察孔安装在高温炉的炉体上。在试验过程中，观察孔用于观察样品形态变化。

作为上述技术方案的补充，高温炉的气体出口管路上接有烟气分析仪，同步监测高温炉内的气氛变化。

作为上述技术方案的补充，质量流量控制器的气体通道设有流量调节旋钮，用于准确控制流量。

本实用新型用N2、O2、CO2和CO气瓶通过质量流量控制器可配置出不同组分的混合气体，可调节煤灰熔融特性测试系统的气氛，从而得到不同气氛下的煤灰熔融特性结果，使煤灰熔融特性测试与锅炉实际燃烧状态更为符合，指导煤种选择和锅炉运行。

附图说明

图1：本实用新型的系统示意图。

图中：1.N2气瓶、2.O2气瓶、3.CO2气瓶、4.CO气瓶、5.质量流量控制器、6.高温炉、7.灰锥托板、8.观察孔、9.热电偶、10.烟气分析仪。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，一种气氛可调节的煤灰熔融特性测试系统，包括配气装置和加热测试装置。其中配气装置由N2气瓶1、O2气瓶2、CO2气瓶3、CO气瓶4和质量流量控制器5组成。质量流量控制器5具备N2、O2、CO2和CO四个通道，通过每个通道的流量调节旋钮可分别调节N2、O2、CO2和CO的流量，使N2、O2、CO2和CO混气体的成分达到既定要求。加热测试装置由高温炉6、灰锥托板7、观察孔8和热电偶9组成，所述高温炉需具备能够按照既定程序加热至1500℃以上、各部位温差小于5℃的条件，并可通过观察孔观察高温炉内样品形态变化。热电偶9插入高温炉内用于监测温度变化；灰锥托板7位于高温炉内用于放置试验样品。

测试开始时，先由配气装置根据要求配置既定N2、O2、CO2和CO比例的混合气，并通入高温炉，使高温炉内气氛维持在所需气氛。打开高温炉的加热装置，使高温炉开始升温，直至高温炉内的灰锥达到流动温度或1500℃后停止升温。在升温及测试过程中，配气持续通入高温炉，并由高温炉出口排气管排出，排气可通入烟气分析仪10以监测高温炉内气氛。对于不同气氛的测试工况，只需在测试开始前调节N2、O2、CO2和CO的混合比例即可获得。

所述N2、O2、CO2和CO的气体流量比例可依据锅炉燃烧器区域烟气成分测量数据或炉膛燃烧数值模拟结果获得。对于大型燃煤电站锅炉的水冷壁区域，N2的比例可选取为80％，O2的比例的变化范围一般为0-5％，CO的比例一般为0-15％，CO2的比例一般为0-20％。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。