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工業(yè)用燃油、燃?xì)馊紵鳒y試臺的開發(fā)設(shè)計
1 引言
近幾年來，我國燃?xì)馐聵I(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(xiàn)大氣田以及我國從俄羅斯協(xié)議進(jìn)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(fèi)的日益增大，環(huán)境污染日益惡化；人們環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和對改善環(huán)境的呼聲，促使政府加大力度以強(qiáng)制性政策來引導(dǎo)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向潔凈和節(jié)能型能源轉(zhuǎn)變。受以上因素的影響，燃?xì)�、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(qiáng)大的壓力下亦加快了向燃?xì)狻⑷加投兽D(zhuǎn)變的步伐．因此，中小型燃油、燃?xì)夤I(yè)燃燒器的應(yīng)用開發(fā)亦應(yīng)運(yùn)而生。
由于歷史的原因，國外對燃?xì)狻⑷加蛻?yīng)用技術(shù)，包括工業(yè)燃燒器的研究，已有相當(dāng)長的時間、而且從事燃燒器生產(chǎn)的專業(yè)廠家，憑其在這一領(lǐng)域取得的豐富經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)地位，依靠科學(xué)的生產(chǎn)管理和先進(jìn)的技術(shù)裝備，確保其產(chǎn)品的可靠的質(zhì)量、優(yōu)異的性能、完善的自控系統(tǒng)迅速占領(lǐng)了中國市場上相當(dāng)大的份額，也贏得了廣大客戶的信賴和聲譽(yù)，當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)施檢驗(yàn)監(jiān)督。對于進(jìn)口的燃燒器，由于國內(nèi)廠家往往設(shè)備本體自己制造，只進(jìn)口燃燒器，經(jīng)常出現(xiàn)燃燒器不匹配，不能正常運(yùn)行或難于達(dá)到工藝要求，無法調(diào)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(shí)驗(yàn)進(jìn)口把關(guān)。面對這種局面，我們認(rèn)為在哈建大開發(fā)建立多功能中小型燃油、燃?xì)夤I(yè)燃燒器測試臺非常有必要。
2 我們的優(yōu)勢及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
2．1現(xiàn)有條件
目前，哈建大燃?xì)鈱?shí)驗(yàn)室共有500余平方米面積，水、電、燃?xì)馀鋫潺R全，能給本科生開設(shè)十余種教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且哈爾濱市灶具檢測站設(shè)在該實(shí)驗(yàn)室，對燃?xì)獾某煞荨嶂�、火焰�(zhèn)鞑ニ俣冗M(jìn)行較為精確的測試：對燃?xì)饩叩臒峁ぬ匦�、燃燒煙氣分析、爐內(nèi)壓力、溫度進(jìn)行精確測試，多年來對燃?xì)獾妮斉�、儲存、小區(qū)氣化供氣、燃?xì)馊?、燃?xì)饩叩拈_發(fā)研制等方面進(jìn)行了廣泛深入地研究，尤其是近年來，對燃?xì)饩叩拈_發(fā)研制等方面進(jìn)行了廣泛深地研究，尤其是近年來，對燃?xì)獠膳�、燃�(xì)飧G爐、燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄岜�、燃�(xì)馄嚨冗M(jìn)行了卓有成效的開發(fā)研究。目前已具備開發(fā)研究燃?xì)馊紵龣C(jī)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?xì)鈾z測站的檢驗(yàn)項(xiàng)目，直接對社會服務(wù)，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(qiáng)我系的科研基礎(chǔ)實(shí)力，在國內(nèi)爭取更多的科研項(xiàng)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(dāng)好的場所，為研究生的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。
3 測試爐本體設(shè)計
為了測試臺的建立以及今后若干大型測試項(xiàng)目的檢測及開發(fā)工作的展開，首先進(jìn)行燃燒測試實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)(現(xiàn)有條件基本滿足)。
為了測試各種型式的工業(yè)燃油、燃?xì)馊紵�，所以整個測試爐采用靈活多變的結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)適應(yīng)能力。
(1) 整個試驗(yàn)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(yīng)對爐膛長度的要求。而且三段均設(shè)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(nèi)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(jù)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(shè)置若干觀火孔。
(4) 爐身頂部設(shè)置12根可上下移動的水冷管，由電動機(jī)帶動，改變插入深度，改變在爐膛中的受熱面積，以達(dá)到調(diào)節(jié)吸熱量和爐溫的目的。
(5) 爐尾設(shè)置主換熱器，通過改變水量來達(dá)到排煙溫度的調(diào)節(jié)。
(6) 煙囪高8米，穿屋頂后設(shè)置風(fēng)幅，煙道內(nèi)安裝有蝶閥，其開啟程度可調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)壓力。
(7) 建立12米的鋁合金儀表控制室，所有檢測結(jié)果均達(dá)到計算機(jī)處理，打印輸出。
4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
設(shè)計數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，考慮了自動化程度以及準(zhǔn)確性的要求，一次儀表除溫度檢測采用國產(chǎn)熱電阻熱電偶外，煤氣調(diào)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(jìn)口設(shè)備。
(1) 煤氣：中壓煤氣經(jīng)調(diào)壓，進(jìn)行計量，腰輪式煤氣表把體積流量送入計算機(jī)同時，熱電阻把煤氣壓力信號一同送入計算機(jī)處理系統(tǒng)，可以顯示出標(biāo)態(tài)下煤氣流量。通過計量后的煤氣，經(jīng)氣動蝶閥的調(diào)節(jié)，用金屬軟管可方便地與燃燒器聯(lián)接。
(2) 冷卻水：分成四組，每組分別把熱電阻計量出的進(jìn)出水溫度信號，和水表流量信號送入計算機(jī)數(shù)據(jù)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?fàn)t壓在一200—1000Pa內(nèi)變動。由此，爐側(cè)面從頭到尾的四點(diǎn)爐膛壓力，將由壓力變送器完成信號輸送的任務(wù)。
(4) 溫度：由爐身另一例的十點(diǎn)熱電偶完成信號轉(zhuǎn)變及輸送任務(wù)。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(nèi)氣體成分分析
從爐頭到爐尾，有四點(diǎn)取樣點(diǎn)。通過電磁閥自動切換可以逐一分析每點(diǎn)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(jī)處理及印輸出。
(6) 計算機(jī)系統(tǒng)
通過工業(yè)計算機(jī)收集處理數(shù)據(jù)，既可以在線顯示當(dāng)前檢測工況，又可把歷史的數(shù)據(jù)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(shè)備投資
本體建設(shè) 10萬元
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 6萬元
燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng) 5萬元
燃?xì)鈿怏w泄露報警及緊急切斷閥DN100 3萬元
燃?xì)�、燃油燃燒機(jī)兩臺 4萬元
水箱、油箱及閥門、循環(huán)泵 3萬元
施工費(fèi) 5萬元
合計：36萬元
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