一种混合燃料燃烧测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及综合能源领域，特别是一种混合燃料燃烧测试系统。


背景技术：

2.天然气是现役燃气轮机的主要燃料，随着碳排放控制越来越严格，天然气燃烧难以满足碳排放的控制要求。氢气是一种理想的洁净燃料，燃烧后不会生成烟尘等污染物。但是氢气具有易燃、易爆的特点，特别是氢气不纯净的情况下，氢气与空气充分接触达到爆炸极限时会发生剧烈的化学反应，而且该化学反应一般发生在有限空间内，反应放出大量的热，使产生的气体迅速膨胀继而形成爆炸。对于氢氧混合的燃料燃烧特性缺乏有效研究，特别是不能知晓不同氢气、氧气混合比下的燃烧特性。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是针对现有对于氢氧混合燃烧特性缺乏研究，尤其是缺少测试不同氢氧混合比条件下燃烧特性的专用设备问题，本实用新型提供一种混合燃料燃烧测试系统。本实用新型结构简单，能作为模拟综合能源中的微型燃气轮机燃烧室情况，对不同氢氧混合掺比的燃烧进行充分研究，并有效避免燃烧中混入空气引发爆炸的危险，为氢能用在燃气轮机上打下基础。此外，本系统还可以通过改变输入氧气的温度，研究氧气升温对氢氧混合燃烧的影响；通过可控的加入甲烷气体，进行不同燃料掺混的燃烧试验研究。
4.本实用新型解决技术问题采用的技术方案：一种混合燃料燃烧测试系统，其特征是包括燃烧室和与其连接的回收罐、氧气单元和氢气单元以及外置于燃烧室的分析仪，所述氧气单元包括氧气罐和氧气阀门以及氧气喷嘴，氧气罐通过管路连通氧气喷嘴，氧气阀门设置在氧气罐和氧气喷嘴之间的管路上，管路出口端通过氧气喷嘴连通燃烧室；所述氢气单元包括氢气罐和氢气阀门以及氢气喷嘴，氢气罐通过管路连通氢气喷嘴，氢气阀门设置在氢气罐和氢气喷嘴之间的连通管路上，管路出口端通过氢气喷嘴连通燃烧室；所述燃烧室内设有点火器，点火器通过导线和外置于燃烧室的控制器连接，所述分析仪通过导线连接设于燃烧室内设检测传感器。本实用新型设置燃烧室模拟微型燃气轮机并在内部进行氢气和氧气的混合燃烧试验，然后通过检测传感器采集数据发送给分析仪，分析获取氢氧混合燃烧的气体成分、火焰温度、燃烧状态以及温度分布等重要信息，用于研究氢氧混合燃烧的特性，为燃气轮机使用氢能打下基础。燃烧中，混合用的氢气和氧气都来自独立气罐并通过管路喷射入燃烧室内，提升燃烧效果，同时整个燃烧过程不会混入空气引发爆炸危险；通过控制器操控燃烧室中的点火器，引燃氢氧混合气体；回收罐用于回收燃烧生成的烟气。
5.作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采用如下技术措施：所述氧气阀门和氧气喷嘴之间的管路上设置可调的减压阀。通过调节减压阀的压力改变氧气输送流量和速度，调整送入燃烧室的氧气压力，进行不同状态氧气输送下的混合燃烧试验。
6.所述减压阀和氧气喷嘴之间的管路上设置电加热器。电加热器可以对通过的氧气
进行升温加热至指定温度，进行不同温度氧气混合氢气的燃烧试验，分析氧气温度对氢氧混合燃烧的影响。
7.所述燃烧室通过稳压箱连接回收罐。燃烧室生成的烟气在经过稳压箱时可以得到减压，烟气压力降低以后再进入回收罐进行回收。
8.所述燃烧室的内腔由一个球形腔和一个筒形腔对接而成，所述氧气喷嘴和氢气喷嘴连通球形腔，点火器和检测传感器均设于球形腔中，所述筒形腔连接稳压箱。球形腔喷入氢气和氧气，点火器和检测传感器也都设在球形腔中，氢氧混合燃烧主要也是球形腔中；筒形腔用于向外排出燃烧生成的烟气。
9.所述燃烧室连接甲烷单元，所述甲烷单元包括甲烷气罐和甲烷阀门以及甲烷喷嘴，甲烷气罐通过管路连通甲烷喷嘴，甲烷阀门设置在甲烷气罐和甲烷喷嘴之间的管路上，管路出口端通过甲烷喷嘴连通燃烧室，所述甲烷喷嘴和甲烷阀门之间的管路上设置流量调节器。通过增设甲烷单元，实现燃烧室中不同气体掺和的混合燃烧试验，由于燃烧室可以喷入氢气、氧气和甲烷三种气体，本系统可以分别进行氢氧混合燃烧、氢氧甲烷混合燃烧、甲烷氧气混合燃烧这三种不同的混合燃烧试验；流量调节器可以改变送入燃烧室的甲烷气量，试验甲烷在不同掺比状态的混合燃烧。
10.本实用新型可以模拟微型燃气轮机燃烧室进行混合燃烧试验，对不同氢氧混合掺比的燃烧进行研究，燃烧中不会混入空气引发爆炸，试验获取的混合燃烧各项数据能为氢能用在燃气轮机上打下基础。此外，本系统还能通过改变输入氧气的温度，研究不同温度氧气对氢氧混合燃烧的影响；进一步的通过可控的加入甲烷气体，进行不同燃料掺混的燃烧试验研究。
附图说明
11.图1：本实用新型所述系统结构示意图。
12.图2：本实用新型所述燃烧室内部形状示意图。
13.图中：1.氢气罐、2.氢气阀门、3.氧气罐、4.氧气阀门、5.减压阀、6.电加热器、7.甲烷气罐、8.甲烷阀门、9.流量调节器、10.燃烧室、10
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1.球形腔、10
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2.筒形腔、11.点火器、12.分析仪、13.稳压箱、14.回收罐、15.氧气喷嘴、16.氢气喷嘴、17.甲烷喷嘴。
具体实施方式
14.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。
15.如图1～2所示，一种混合燃料燃烧测试系统，包括燃烧室10和与其连接的回收罐14、氧气单元和氢气单元、甲烷单元以及外置于燃烧室10的分析仪12，燃烧室10通过稳压箱13连接回收罐14，所述氧气单元包括氧气罐3和氧气阀门4以及氧气喷嘴15，氧气罐3通过管路连通氧气喷嘴15，氧气阀门4设置在氧气罐3和氧气喷嘴15之间的管路上，管路出口端通过氧气喷嘴15连通燃烧室10，氧气阀门4和氧气喷嘴15之间的管路上还设置了可调的减压阀5，减压阀5和氧气喷嘴15之间的管路上设置电加热器6；所述氢气单元包括氢气罐1和氢气阀门2以及氢气喷嘴16，氢气罐1通过管路连通氢气喷嘴16，氢气阀门2设置在氢气罐1和氢气喷嘴16之间的连通管路上，管路出口端通过氢气喷嘴16连通燃烧室10；所述甲烷单元包括甲烷气罐7和甲烷阀门8以及甲烷喷嘴17，甲烷气罐7通过管路连通甲烷喷嘴17，甲烷阀
门8设置在甲烷气罐7和甲烷喷嘴17之间的管路上，管路出口端通过甲烷喷嘴17连通燃烧室10，所述甲烷喷嘴17和甲烷阀门8之间的管路上设置流量调节器；如图2所示，燃烧室10的内腔由一个球形腔10
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1和一个筒形腔10
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2对接而成，图2中的燃烧室仅为为半边结构示意，氧气喷嘴15和氢气喷嘴16以及甲烷喷嘴17均连通球形腔10
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1，球形腔10
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1中设有点火器11和检测传感器，该点火器11通过导线和外置于燃烧室10的控制器连接，检测传感器通过导线连接外置的分析仪12，所述筒形腔10
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2通过稳压箱13连接回收罐14。
16.进行氢氧燃烧试验，先打开氧气阀门，氧气喷射入燃烧室的球形腔。然后打开氢气阀门，待氢气也喷射入球形腔后，启动点火器进行氢氧混合燃烧试验，试验过程中可以根据试验要求用电加热器对氧气升温使其加热至指定温度进行不同氧气温度的混合燃烧试验，试验中检测传感器采集数据发送给分析仪，分析获取混合燃烧的火焰温度、燃烧状态以及温度分布等重要信息，以研究氢氧混合燃烧的特性；燃烧生成的气体通过筒形腔送入稳压箱，在稳压箱进行降压处理，然后通过连接管道进入回收罐回收处理。
17.进行氢气
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甲烷燃烧试验，先打开氧气阀门，氧气喷射入燃烧室的球形腔。然后打开氢气阀门送入氢气，最后打开甲烷阀门送入甲烷，启动点火器进行氢氧甲烷的混合燃烧试验，试验过程中流量调节器可以改变送入燃烧室的甲烷气量，试验甲烷在不同掺比状态的混合燃烧；同时分析仪也获取混合燃烧的各项数据研究燃烧特性，最后燃烧生成的气体也是经稳压箱降压处理后送入回收罐回收处理。
18.进行甲烷
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氧气燃烧试验，打开甲烷阀门和氧气阀门，启动点火器进行甲烷氧气的混合燃烧试验，试验过程中流量调节器可以改变送入燃烧室的甲烷气量，试验甲烷在不同掺比状态的混合燃烧；同时分析仪也获取混合燃烧的各项数据研究燃烧特性如燃烧气体成分、燃烧温度，最后燃烧生成的气体也是经稳压箱降压处理后送入回收罐回收处理。