[发明专利]一种快速评估燃煤沾污风险的设备和方法

权利要求书

1.一种快速评估燃煤沾污风险的设备，其特征在于：包括燃烧制灰系统、煤灰灼烧系统以及称重天平；其中燃烧制灰系统包括依次连接的配气装置(1)、煤粉给料机(2)、反应管(3)、煤灰收集器(5)和抽气泵(6)；配气装置(1)设置有调控气体流量和组分配比的气体流量计；反应管(3)置于加热炉(4)中，加热炉(4)中设置温度控制器(8)来控制反应管(3)的温度；煤灰收集器(5)中设有用于截留烟气中煤灰颗粒的过滤元件(7)；煤灰灼烧系统包括高温加热装置(9)和坩埚(13)，高温加热装置(9)用于为坩埚(13)加热，高温加热装置中设置坩埚温度调节器(11)和热电偶(12)，坩埚(13)灼烧煤灰时的工作温度为900～1100℃。

2.根据权利要求1所述的快速评估燃煤沾污风险的设备，其特征在于：所述称重天平的分辨率为0.1mg或者1mg；所述气体流量计为气体质量流量控制器；所述过滤元件(7)由金属丝线编制而成，或者由金属粉末烧结而成；所述过滤元件(7)中的孔隙直径为3～10μm；所述坩埚(13)材质为石英玻璃或者镍铬合金。

3.根据权利要求1所述的快速评估燃煤沾污风险的设备，其特征在于：反应管(3)的材质为石英玻璃或者镍铬合金，反应管(3)的外壁面进行磨砂处理或镀有发射率高于0.90的吸热涂层；反应管(3)的内径为35～50mm，受热段长度为350～950mm。

4.根据权利要求3所述的快速表征煤灰沾污特性的装置，其特征在于：所述电加热炉(5)采用钨丝红外辐射管加热；所述热电偶(12)温度感应端与反应管(4)的外壁紧贴；所述加热炉(4)采用金属镜面作为内壁，加热炉(4)配置有对金属镜面进行冷却的介质流动通道；所述金属镜面的可见光反射率大于0.85；所述反应管(3)工作温度范围为5～1000℃，加热炉(4)的温变速率为-300～300℃/min。

5.根据权利要求1～4任一项所述的快速评估燃煤沾污风险的设备，其特征在于：还包括可独立使用的附属设备，所述附属设备包括烟气氧量分析仪和表征颗粒粒径分布的振动筛分仪；所述烟气氧量分析仪的进气口与抽气泵(6)的排气口连接；所述振动筛分仪至少配置筛孔孔径为90μm的方孔筛。

6.一种快速评估燃煤沾污风险的方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述设备，包括以下流程：

第1步：烧制煤灰样品：采用含氧气体作为输送介质，将煤粉样品匀速地输送入实验装置中进行气流携带燃烧，生成灰颗粒与烟气；灰颗粒与烟气在介质流向的下游抽气泵(6)抽吸下流经温度为120～200℃的过滤元件(7)，灰颗粒被截留；待预估灰颗粒量大于3g后，取出过滤元件(7)中的灰样；将灰样在干燥环境下筛分、研磨，制备成粒径全部小于90μm的待用灰样；

第2步：灰样灼烧准备：称量记录干燥状态下的坩埚(13)空重m₁，将0.8～1.5g灰样放入坩埚(13)，对灰样进行均匀平铺，压紧灰层，称量记录坩埚(13)与灰样总质量m₂；将坩埚(13)放入高温加热装置(9)，并准备好进行高温灼烧的条件；

第3步：灰样灼烧：利用煤灰灼烧系统以200～500℃/min的升温速率将坩埚(13)的温度升至900～1100℃，稳定后保温12～30min；然后取出坩埚(13)，在干燥条件下快速冷却至室温；

第4步：灰样质量烧失率测量：称量记录烧灼后坩埚(13)与残灰的总质量m₃；计算烧失率L＝(m₂-m₃)/(m₂-m₁)；

第5步：依据烧失率L评估该煤粉样品燃烧利用中的受热面沾污风险；L数值越大，则锅炉燃用该煤粉样发生沾污的风险程度越高。