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工業(yè)用燃油、燃氣燃燒器測試臺的開發(fā)設計
1 引言
近幾年來，我國燃氣事業(yè)獲得了前所未有的迅猛發(fā)展，陜甘寧大氣田，新疆青海及東海、渤海相繼發(fā)現大氣田以及我國從俄羅斯協(xié)議進口天然氣，為我國工業(yè)用戶的發(fā)展提供了必要條件。另外，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，能源消費的日益增大，環(huán)境污染日益惡化；人們環(huán)境保護意識的增強和對改善環(huán)境的呼聲，促使政府加大力度以強制性政策來引導能源消費結構向潔凈和節(jié)能型能源轉變。受以上因素的影響，燃氣、燃油作為高效清潔的能源，越來越受到工商企業(yè)事業(yè)的青睞，尤其是占污染源70％的中小型燃煤鍋爐及窯爐在強大的壓力下亦加快了向燃氣、燃油妒轉變的步伐．因此，中小型燃油、燃氣工業(yè)燃燒器的應用開發(fā)亦應運而生。
由于歷史的原因，國外對燃氣、燃油應用技術，包括工業(yè)燃燒器的研究，已有相當長的時間、而且從事燃燒器生產的專業(yè)廠家，憑其在這一領域取得的豐富經驗和行業(yè)地位，依靠科學的生產管理和先進的技術裝備，確保其產品的可靠的質量、優(yōu)異的性能、完善的自控系統(tǒng)迅速占領了中國市場上相當大的份額，也贏得了廣大客戶的信賴和聲譽，當然賺走了大量外匯。如美國Eclipse、貝克帝、北美公司、德國威索、英國力威、意大利百得、利雅路、扎克等是其中的代表。再加上國家或行業(yè)管理部門對工業(yè)燃燒器也不象對民用燃具一樣有明確的統(tǒng)一標準和專門的檢測部門，使地方行業(yè)管理部門無法可依，亦無檢測手段，沒有能力實施檢驗監(jiān)督。對于進口的燃燒器，由于國內廠家往往設備本體自己制造，只進口燃燒器，經常出現燃燒器不匹配，不能正常運行或難于達到工藝要求，無法調試、熱效率低等諸多情況，給直接使用者造成損失。商檢部門亦無手段實驗進口把關。面對這種局面，我們認為在哈建大開發(fā)建立多功能中小型燃油、燃氣工業(yè)燃燒器測試臺非常有必要。
2 我們的優(yōu)勢及實驗室建設
2．1現有條件
目前，哈建大燃氣實驗室共有500余平方米面積，水、電、燃氣配備齊全，能給本科生開設十余種教學實驗，而且哈爾濱市灶具檢測站設在該實驗室，對燃氣的成份、熱值、火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M行較為精確的測試：對燃氣具的熱工特性、燃燒煙氣分析、爐內壓力、溫度進行精確測試，多年來對燃氣的輸配、儲存、小區(qū)氣化供氣、燃氣燃 、燃氣具的開發(fā)研制等方面進行了廣泛深入地研究，尤其是近年來，對燃氣具的開發(fā)研制等方面進行了廣泛深地研究，尤其是近年來，對燃氣采暖器、燃氣窯爐、燃氣鍋爐、燃氣熱泵、燃氣汽車等進行了卓有成效的開發(fā)研究。目前已具備開發(fā)研究燃氣燃燒機的有利條件。
2．2效益顯著
該測試臺的建立，一方面可以增加燃氣檢測站的檢驗項目，直接對社會服務，增加校、系收入；另一方面可以通過這個窗口提高哈建大在全國同行業(yè)中的地位，甚至在世界上的廣泛影響；更重要的是這個測試臺的建立，會大大加強我系的科研基礎實力，在國內爭取更多的科研項目，為廣大教研室老師的提高和充分發(fā)揮聰明才智提供一個相當好的場所，為研究生的培養(yǎng)打下良好的基礎。
3 測試爐本體設計
為了測試臺的建立以及今后若干大型測試項目的檢測及開發(fā)工作的展開，首先進行燃燒測試實驗室的建設(現有條件基本滿足)。
為了測試各種型式的工業(yè)燃油、燃氣燃燒器，所以整個測試爐采用靈活多變的結構以增強適應能力。
(1) 整個試驗長度方向分成三段，即爐頭、爐身、爐尾三部分�？梢匀サ糁虚g一段爐身，或把爐頭改短，以適應對爐膛長度的要求。而且三段均設置輪子，置于輕軌之上，可以移動及對接，對爐膛維修也帶來方便。大致尺寸為爐頭1米，爐身1.8米，爐尾1.7米。
(2) 爐膛截面內凈尺寸為900×900，滿足大直徑火焰的要求。
(3) 爐頭的燃燒器安裝孔尺寸可以變動，只需根據燃饒器燃燒頭的直徑加工一安裝板，就可以固定在爐頭上設置若干觀火孔。
(4) 爐身頂部設置12根可上下移動的水冷管，由電動機帶動，改變插入深度，改變在爐膛中的受熱面積，以達到調節(jié)吸熱量和爐溫的目的。
(5) 爐尾設置主換熱器，通過改變水量來達到排煙溫度的調節(jié)。
(6) 煙囪高8米，穿屋頂后設置風幅，煙道內安裝有蝶閥，其開啟程度可調節(jié)爐膛內壓力。
(7) 建立12米的鋁合金儀表控制室，所有檢測結果均達到計算機處理，打印輸出。
4數據采集系統(tǒng)
設計數據檢測系統(tǒng)，考慮了自動化程度以及準確性的要求，一次儀表除溫度檢測采用國產熱電阻熱電偶外，煤氣調壓器、煤氣流量、煤氣壓力、水流量、爐膛壓力，成分分析等檢測儀表均采用進口設備。
(1) 煤氣：中壓煤氣經調壓，進行計量，腰輪式煤氣表把體積流量送入計算機同時，熱電阻把煤氣壓力信號一同送入計算機處理系統(tǒng)，可以顯示出標態(tài)下煤氣流量。通過計量后的煤氣，經氣動蝶閥的調節(jié)，用金屬軟管可方便地與燃燒器聯接。
(2) 冷卻水：分成四組，每組分別把熱電阻計量出的進出水溫度信號，和水表流量信號送入計算機數據采集系統(tǒng)，可以算出水移走的熱量。其中三組為爐身的可變傳熱面吸熱量，一組為爐尾主換熱器的吸熱量。
(3) 爐壓：通過煙囪蝶閥的開啟，可以使爐壓在一200—1000Pa內變動。由此，爐側面從頭到尾的四點爐膛壓力，將由壓力變送器完成信號輸送的任務。
(4) 溫度：由爐身另一例的十點熱電偶完成信號轉變及輸送任務。而且每根熱電偶可以插入及拔出，通過移動可以看出在某一平面上的溫度分布。
(5) 爐內氣體成分分析
從爐頭到爐尾，有四點取樣點。通過電磁閥自動切換可以逐一分析每點的成分，可以同時測定CO、C02、02、N0x等四種成分，此類信號亦通過計算機處理及印輸出。
(6) 計算機系統(tǒng)
通過工業(yè)計算機收集處理數據，既可以在線顯示當前檢測工況，又可把歷史的數據存放起業(yè)，可以看到在線的溫度的變化，最終輸出測試報告。
5．設備投資
本體建設 10萬元
計算機監(jiān)控系統(tǒng) 6萬元
燃氣調壓系統(tǒng) 5萬元
燃氣氣體泄露報警及緊急切斷閥DN100 3萬元
燃氣、燃油燃燒機兩臺 4萬元
水箱、油箱及閥門、循環(huán)泵 3萬元
施工費 5萬元
合計：36萬元
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