一种蓄放热可调的快速量热装置

1.本实用新型涉及发热量测量领域，具体涉及一种蓄放热可调的快速量热装置。


背景技术：

2.热值也叫发热量，是指单位质量或体积的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧前的温度(一般为环境温度)时所释放出来的热量。化石燃料广泛地应用于国民经济中，如石化行业、煤炭行业、电力行业等。在电力行业中，生产电力主要是通过这些燃料化学反应释放热能，最终把热能转化为电能，因此发热量是发电所用燃料的重要测定项目。在设计锅炉机组的时候，发热量的数值影响到炉膛热负荷以及选择磨煤机的容量；在锅炉的运行过程中，发热量可以用来计算发电、供电消耗燃料量，而这些燃料的用量又会常常作为电厂的重要考核经济标准；在供需方面，发热量常常作为计价的主要依据。
3.针对目前燃料热值离线测量方法具有滞后性以及对测量环境要求高的问题，专利cn109270120a公开了一种用于煤粉发热量在线测量的量热装置及系统，利用激光点火与温升量热原理，将工业现场的煤粉送入燃烧室燃烧后，可以实现煤粉发热量的在线原位测量。但该装置中煤粉燃烧产生的热量被动地依靠煤粉-坩埚-空气之间的导热、对流和辐射传热方式传递，一方面煤粉燃烧阶段伴随着大量的热量传递使煤粉燃尽困难，另外一方面煤粉燃尽后热量不能尽快释放给空气，使得该方法测量周期长，实时性差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种蓄放热可调的快速量热装置，可以提高传热效率和缩短测量周期。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.一种蓄放热可调的快速量热装置，所述快速量热装置包括：保温壳、激光器、进气通道、上多孔介质、坩埚、下多孔介质、升降机构和出气通道；
7.上多孔介质布置在进气通道的下方，多孔介质为环形且中间镂空成为中心气体通道；
8.坩埚布置在下多孔介质上并通过升降机构送入和移出快速量热装置；
9.出气通道布置在快速量热装置的下方；
10.其中，升降机构上升至上多孔介质下方且上多孔介质与下多孔介质分离，激光器点燃坩埚内的待测燃料进行燃烧；燃烧结束后升降机构上升至上多孔介质与下多孔介质贴合。
11.所述的快速量热装置包括温度传感器和流量传感器，温度传感器布置在进气通道的进气进口、出气通道的气体出口及保温壳的壁面，流量传感器布置在进气通道的气体进口。
12.所述的保温壳的顶部设有透镜，激光器发射的激光经透镜点燃坩埚中的待测燃料。
13.所述的激光器为连续激光器或脉冲激光器，波长为532至 1064nm，功率为0.1w至200w。
14.所述的下多孔介质设有凹槽与坩埚配合。
15.所述的升降机构上装有与下多孔介质固定的支杆。
16.所述的坩埚为金属坩埚、石英坩埚、瓷坩埚或刚玉坩埚。
17.所述的上多孔介质和下多孔介质为泡沫金属、泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁、泡沫钛、泡沫镍、泡沫陶瓷、碳化硅、氧化铝、氧化锆或氧化镁中一种或几种。
18.其中，供给/助燃气体为氧气，气体流量为0至100升每分钟。
19.在本实用新型中，激光器用于发射高能激光点燃燃料；坩埚用于放置待测燃料；上多孔介质和下多孔介质用于储存及释放燃烧热量；进气通道和出气通道分别用于助燃气体的供给以及废气排出；升降机构用于将坩埚送入及移出量热装置；保温壳用于减少燃烧热量从装置内部向环境散失。
20.其中，燃料燃烧释放的热量通过坩埚传递给周围紧贴的下多孔介质，下多孔介质升温并蓄热。燃料燃烧结束(散热阶段)，坩埚与下多孔介质通过升降机构上移，与上多孔介质紧密接触，此时气体流经上多孔介质和下多孔介质内部，快速带走上多孔介质和下多孔介质的内部热量，通过改变气体流量可以调节换热速率。测量完毕，升降机构将坩埚带出量热装置并更换准备下次测量。通过测量进出气体温度变化和气体流量，结合气体物性参数计算出燃料发热量，实现燃料热值的快速与自动化计量。
21.为了克服现有燃料热值测量技术的不足之处，本实用新型利用多孔介质具有高热容的特性储存热量以及在不同速率气体经过孔隙时传热强化的特性，结合多孔介质蓄热放热装置及自动化装置，提高了传热效率和量热装置的测量效率，缩短测量周期并实现自动化测量。
附图说明
22.图1为燃烧阶段中快速量热装置的结构示意图；
23.图2为散热阶段中快速量热装置的结构示意图；
24.其中：1、坩埚，2、上多孔介质，3、下多孔介质，4、支杆，5、升降机构，6、进气通道，7、保温外壳，8、出气通道，9、气流方向， 10、透镜，11、激光。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述，有必要指出的是，本实施例只用于对本实用新型进行进一步的说明，并不能理解为对本实用新型保护范围的界定。
26.如图1和图2所示，本实施例提供的快速量热装置包括：保温壳 7和激光器；
27.快速量热装置内填有上多孔介质2与下多孔介质3，上多孔介质 2的上方布置进气通道6，快速量热装置的下方布置出气通道8。上多孔介质2为环形且中间镂空，下多孔介质3设有凹槽与坩埚1匹配，下多孔介质3由支杆4固定在升降机构5上。上多孔介质2与下多孔介质3可选用泡沫金属、泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁、泡沫钛、泡沫镍、泡沫陶瓷、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁中的一种或几种。坩埚 1可选用金属坩埚、石英坩埚、瓷坩埚、刚玉坩埚中的
一种或几种。
28.测量时，取用一定量的燃料例如1g煤粉放入坩埚1，坩埚(1)被下多孔介质3包裹，由升降机构5送入快速量热装置，助燃气体例如氧气由进气通道6通入快速量热装置，气体流量为25升每分钟，激光器发出波长为808nm，功率为70w的激光11通过镀有增透膜的透镜10点燃煤粉，煤粉着火后在坩埚1中完全燃烧并释放所有热量。如图1所示，燃料燃烧阶段上多孔介质2与下多孔介质3分离，气体沿气流方向9自上而下经自由空间流动，多孔介质内无气体流过，坩埚1传递热量至下多孔介质3，下多孔介质3蓄热并维持坩埚1于较高温度，有助于煤粉快速燃烧。如图2所示，燃烧阶段结束进入散热阶段，升降机构5上升，上多孔介质2与下多孔介质3紧密贴合接触，坩埚1封闭上多孔介质2的中心气体通道，下多孔介质3储存热量传递到上多孔介质2，气体沿气流方向9流经多孔介质，快速带走多孔介质中热量，通过改变气体流量可以调节换热速率，通过测量进出气体温度变化和气体流量，结合气体物性参数即可计算燃料发热量。保温外壳7防止热量从装置内散失至环境。测量结束后，坩埚1由升降机构5带出快速量热装置，更换坩埚后进行下次测量。
29.上述是结合实施例对本实用新型作详细说明，但是本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何在本实用新型专利核心指导思想下所作的改变、替换、组合简化等都包含在本实用新型专利的保护范围之内。


技术特征：
1.一种蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述快速量热装置包括保温壳、激光器、进气通道、上多孔介质、坩埚、下多孔介质、升降机构和出气通道；上多孔介质布置在进气通道的下方，多孔介质为环形且中间镂空成为中心气体通道；坩埚布置在下多孔介质上并通过升降机构送入和移出快速量热装置；出气通道布置在快速量热装置的下方；其中，升降机构上升至上多孔介质下方且上多孔介质与下多孔介质分离，激光器点燃坩埚内的待测燃料进行燃烧；燃烧结束后升降机构上升至上多孔介质与下多孔介质贴合。2.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的快速量热装置包括温度传感器和流量传感器，温度传感器布置在进气通道的进气进口、出气通道的气体出口及保温壳的壁面，流量传感器布置在进气通道的气体进口。3.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的保温壳的顶部设有透镜，激光器发射的激光经透镜点燃坩埚中的待测燃料。4.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的激光器为连续激光器或脉冲激光器，波长为532至1064nm，功率为0.1w至200w。5.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的下多孔介质设有凹槽与坩埚配合。6.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的升降机构上装有与下多孔介质固定的支杆。7.根据权利要求1所述的蓄放热可调的快速量热装置，其特征在于，所述的坩埚为金属坩埚、石英坩埚、瓷坩埚或刚玉坩埚。

技术总结
本实用新型公开了一种蓄放热可调的快速量热装置：所述快速量热装置包括保温壳、激光器、进气通道、上多孔介质、坩埚、下多孔介质、升降机构和出气通道；上多孔介质布置在进气通道的下方，多孔介质为环形且中间镂空成为中心气体通道；坩埚布置在下多孔介质上并通过升降机构送入和移出快速量热装置；出气通道布置在快速量热装置的下方；其中，升降机构上升至上多孔介质下方且上多孔介质与下多孔介质分离，激光器点燃坩埚内的待测燃料进行燃烧；燃烧结束后升降机构上升至上多孔介质与下多孔介质贴合。该快速量热装置可以提高传热效率和缩短测量周期。量周期。量周期。


技术研发人员：吴学成 陈玲红 吴迎春 岑可法 王凌珑
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2022/7/8