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工業(yè)用燃油、燃?xì)馊紵鳒y(cè)試臺(tái)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)
1 引言
近幾年來(lái)，我國(guó)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(guó)從俄羅斯協(xié)議進(jìn)口天然氣，為我國(guó)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(shí)的增強(qiáng)和對(duì)改善環(huán)境的呼聲，促使政府加大力度以強(qiáng)制性政策來(lái)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�?lái)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)�、燃油妒轉(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(kāi)發(fā)亦應(yīng)運(yùn)而生。
由于歷史的原因，國(guó)外對(duì)燃?xì)�、燃油�?yīng)用技術(shù)，包括工業(yè)燃燒器的研究，已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間、而且從事燃燒器生產(chǎn)的專(zhuān)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(guó)市場(chǎng)上相當(dāng)大的份額，也贏得了廣大客戶的信賴(lài)和聲譽(yù)，當(dāng)然賺走了大量外匯。如美國(guó)Eclipse、貝克帝、北美公司、德國(guó)威索、英國(guó)力威、意大利百得、利雅路、扎克等是其中的代表。再加上國(guó)家或行業(yè)管理部門(mén)對(duì)工業(yè)燃燒器也不象對(duì)民用燃具一樣有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)部門(mén)，使地方行業(yè)管理部門(mén)無(wú)法可依，亦無(wú)檢測(cè)手段，沒(méi)有能力實(shí)施檢驗(yàn)監(jiān)督。對(duì)于進(jìn)口的燃燒器，由于國(guó)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(wú)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(mén)亦無(wú)手段實(shí)驗(yàn)進(jìn)口把關(guān)。面對(duì)這種局面，我們認(rèn)為在哈建大開(kāi)發(fā)建立多功能中小型燃油、燃?xì)夤I(yè)燃燒器測(cè)試臺(tái)非常有必要。
2 我們的優(yōu)勢(shì)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(kāi)設(shè)十余種教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且哈爾濱市灶具檢測(cè)站設(shè)在該實(shí)驗(yàn)室，對(duì)燃?xì)獾某煞�、熱值、火焰�(zhèn)鞑ニ俣冗M(jìn)行較為精確的測(cè)試：對(duì)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(cè)試，多年來(lái)對(duì)燃?xì)獾妮斉�、�?chǔ)存、小區(qū)氣化供氣、燃?xì)馊?、燃?xì)饩叩拈_(kāi)發(fā)研制等方面進(jìn)行了廣泛深入地研究，尤其是近年來(lái)，對(duì)燃?xì)饩叩拈_(kāi)發(fā)研制等方面進(jìn)行了廣泛深地研究，尤其是近年來(lái)，對(duì)燃?xì)獠膳�、燃�(xì)飧G爐、燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄岜�、燃�(xì)馄?chē)等進(jìn)行了卓有成效的開(kāi)發(fā)研究。目前已具備開(kāi)發(fā)研究燃?xì)馊紵龣C(jī)的有利條件。
2．2效益顯著
該測(cè)試臺(tái)的建立，一方面可以增加燃?xì)鈾z測(cè)站的檢驗(yàn)項(xiàng)目，直接對(duì)社會(huì)服務(wù)，增加校、系收入；另一方面可以通過(guò)這個(gè)窗口提高哈建大在全國(guó)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(gè)測(cè)試臺(tái)的建立，會(huì)大大加強(qiáng)我系的科研基礎(chǔ)實(shí)力，在國(guó)內(nèi)爭(zhēng)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(gè)相當(dāng)好的場(chǎng)所，為研究生的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。
3 測(cè)試爐本體設(shè)計(jì)
為了測(cè)試臺(tái)的建立以及今后若干大型測(cè)試項(xiàng)目的檢測(cè)及開(kāi)發(fā)工作的展開(kāi)，首先進(jìn)行燃燒測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)(現(xiàn)有條件基本滿足)。
為了測(cè)試各種型式的工業(yè)燃油、燃?xì)馊紵�，所以整個(gè)測(cè)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(gè)試驗(yàn)長(zhǎng)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(duì)爐膛長(zhǎng)度的要求。而且三段均設(shè)置輪子，置于輕軌之上，可以移動(dòng)及對(duì)接，對(duì)爐膛維修也帶來(lái)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(dòng)，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(dòng)的水冷管，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，改變插入深度，改變?cè)跔t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(guò)改變水量來(lái)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(kāi)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(cè)結(jié)果均達(dá)到計(jì)算機(jī)處理，打印輸出。
4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)，考慮了自動(dòng)化程度以及準(zhǔn)確性的要求，一次儀表除溫度檢測(cè)采用國(guó)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(cè)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(jì)量，腰輪式煤氣表把體積流量送入計(jì)算機(jī)同時(shí)，熱電阻把煤氣壓力信號(hào)一同送入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，可以顯示出標(biāo)態(tài)下煤氣流量。通過(guò)計(jì)量后的煤氣，經(jīng)氣動(dòng)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(jì)量出的進(jìn)出水溫度信號(hào)，和水表流量信號(hào)送入計(jì)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(guò)煙囪蝶閥的開(kāi)啟，可以使?fàn)t壓在一200—1000Pa內(nèi)變動(dòng)。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(hào)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(hào)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(guò)移動(dòng)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(guò)電磁閥自動(dòng)切換可以逐一分析每點(diǎn)的成分，可以同時(shí)測(cè)定CO、C02、02、N0x等四種成分，此類(lèi)信號(hào)亦通過(guò)計(jì)算機(jī)處理及印輸出。
(6) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)收集處理數(shù)據(jù)，既可以在線顯示當(dāng)前檢測(cè)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(cè)試報(bào)告。
5．設(shè)備投資
本體建設(shè) 10萬(wàn)元
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 6萬(wàn)元
燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng) 5萬(wàn)元
燃?xì)鈿怏w泄露報(bào)警及緊急切斷閥DN100 3萬(wàn)元
燃?xì)�、燃油燃燒機(jī)兩臺(tái) 4萬(wàn)元
水箱、油箱及閥門(mén)、循環(huán)泵 3萬(wàn)元
施工費(fèi) 5萬(wàn)元
合計(jì)：36萬(wàn)元
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