油氣全自動(dòng)燃燒教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置研制
摘要：設(shè)計(jì)制造了工業(yè)燃燒技術(shù)和加熱爐技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研裝置，主要包括水套加熱爐、燃油及燃?xì)馊詣?dòng)燃燒機(jī)、煙氣分析儀等。由全自動(dòng)燃燒機(jī)為水套爐提供熱源，通過(guò)燃燒室外側(cè)水套及管式換熱器，將熱量傳遞給循環(huán)水，出口煙氣溫度為70—150℃；利用穿過(guò)水套的測(cè)量孔，測(cè)量燃燒室的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)，在煙道出口測(cè)定煙氣成分。利用該裝置能夠進(jìn)行科學(xué)全面的燃燒技術(shù)的研究和評(píng)價(jià)，并已在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中取得了很好的教學(xué)效果。
0 副 言
  基于能源、資源與環(huán)境的嚴(yán)重危機(jī)，已成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展瓶頸的背景下，我校于2006年成立了“能源與資源工程”本科專業(yè)。為培養(yǎng)能源、資源與環(huán)境領(lǐng)域高素質(zhì)、復(fù)合型，具有創(chuàng)新能力的技術(shù)和管埋人才，要求本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)從以驗(yàn)證和演示性實(shí)驗(yàn)為主，逐步向工程性、綜合性和研究性轉(zhuǎn)變嘲。驗(yàn)。過(guò)去，國(guó)內(nèi)燃燒教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性的，不能很好地與工程實(shí)際結(jié)合，如本生燈實(shí)驗(yàn)、燃料元素分析實(shí)驗(yàn)等嘲。本文針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，通過(guò)試制一臺(tái)水套加熱爐，配置先進(jìn)的全自動(dòng)燃燒機(jī)及煙氣分析儀，為本科生開(kāi)展教學(xué)實(shí)驗(yàn)。該工程性和綜合性教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置充分體現(xiàn)了當(dāng)今燃燒技術(shù)水平和工程應(yīng)用背景，通過(guò)完整的工程燃燒和熱能利用過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的綜合理解、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力B司。
1 教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
1.1水套加熱爐
  為使實(shí)驗(yàn)裝置反映工程生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)的水套加熱爐采用不銹鋼制造，其主要由隔熱水套、燃燒室、管式換熱器和煙道等組成，如圖1所示。水套加熱爐總長(zhǎng)2.5m，爐體外廓直徑0.68m，燃燒室長(zhǎng)1.5m，內(nèi)徑0.5m，水套厚度0.06m。燃燒室的進(jìn)、出口端都設(shè)有觀火孔。為了測(cè)試燃燒室的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、燃料濃度場(chǎng)，在燃燒室中心水平方向，穿過(guò)水套開(kāi)設(shè)8個(gè)測(cè)量孔，每個(gè)測(cè)量孔內(nèi)徑0.015m。第1個(gè)測(cè)量孔距離燃燒室進(jìn)口端0.08m，測(cè)量孔1~8間距……依次為0.08、0.08、0.08、0.12、0.16、0.2和0.3m。l-燃料進(jìn)口，2-燃燒機(jī)，3-觀火孔，4-加熱爐，s-液位計(jì)，6一壓力表，7-門(mén)．8-測(cè)量孔．9-連接管．10-換熱器，11—煙管，12-取樣管，13-煙氣分析儀．I4-7J(套，15-燃燒室，16-水蒸氣，17-探針，18-坐標(biāo)架．19-測(cè)量?jī)x表
  為了降低排煙溫度，在燃燒室出口安裝管式換熱器，其長(zhǎng)度為0.7m，內(nèi)徑0.3m，內(nèi)部焊接61根西25×3的不銹鋼換熱管，熱管內(nèi)側(cè)通煙氣，外側(cè)為液態(tài)水。換熱器通過(guò)連接管與水套相通，水套和換熱器通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行給排水及釋放蒸汽。換熱器出口安裝內(nèi)徑l一噴稍，2-點(diǎn)火韓，3一然燒道，4-穩(wěn)焰器，s-風(fēng)道，6-火焰檢測(cè)器，7_電動(dòng)機(jī)，8一點(diǎn)火變壓器，9一電磁閥，10-油泵。1I一控制器．12-油管+13-風(fēng)壓開(kāi)關(guān)．I4-風(fēng)機(jī)0.15m的煙管，其上設(shè)有煙氣測(cè)量孔，用煙氣分析儀可測(cè)試煙氣成分及溫度。
1.2燃油全自動(dòng)燃燒機(jī)
  燃油全自動(dòng)燃燒機(jī)的工藝流程及燃燒實(shí)驗(yàn)照片如圖2所示，其主要由燃油供給系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)、燃燒程序控制系統(tǒng)組成，燃油流量3—6kg/h。燃油主要通過(guò)油管12、油泵10、電磁閥9和噴嘴1進(jìn)入燃燒道3。燃燒配風(fēng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)7、風(fēng)機(jī)14、風(fēng)道5、穩(wěn)焰器4進(jìn)入燃燒道3。燃燒程序控制器11主要控制電動(dòng)機(jī)7、點(diǎn)火變壓器8、電磁閥9、油泵10的工作狀態(tài)。根據(jù)火焰檢測(cè)器6和風(fēng)壓開(kāi)關(guān)13檢測(cè)到的信號(hào)，通過(guò)程序控制器
11控制燃燒機(jī)的工作狀態(tài)。
  燃油全自動(dòng)燃燒機(jī)主要工作過(guò)程是：開(kāi)啟燃燒機(jī)電源，程序控制器執(zhí)行風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作，為燃燒機(jī)供風(fēng)。經(jīng)過(guò)20s，程序控制器執(zhí)行點(diǎn)火變壓器工作，由點(diǎn)火棒打火15s。從點(diǎn)火棒打火時(shí)刻起，經(jīng)過(guò)5s，程序控制器執(zhí)行油泵運(yùn)行和燃油電磁閥打開(kāi)，通過(guò)油管為噴嘴供油。燃油經(jīng)過(guò)噴嘴霧化后，與空氣慘混，經(jīng)點(diǎn)火棒點(diǎn)火，油氣混合物在燃燒道組織燃燒。燃燒機(jī)具有自動(dòng)保護(hù)功鈍，如果點(diǎn)火失敗，或燃燒過(guò)程中火焰熄火，或風(fēng)壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)不到風(fēng)壓，火焰檢測(cè)器給程序控制器信號(hào)，程序控制器執(zhí)行關(guān)閉電磁閥和油泵。再經(jīng)過(guò)20s，程序控制器執(zhí)行關(guān)閉風(fēng)機(jī)馬達(dá)，燃燒機(jī)進(jìn)入停運(yùn)狀態(tài)。
1.3燃?xì)馊詣?dòng)燃燒機(jī)
  燃?xì)馊詣?dòng)燃燒機(jī)的工藝流程及燃燒實(shí)驗(yàn)照片如圖3所示，其主要由燃料氣供給系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)、燃燒程序控制系統(tǒng)組成，燃?xì)饬髁?—6f113／1l。燃料氣通過(guò)燃?xì)夤?1、減壓閥20、閥門(mén)19、過(guò)濾器18、壓力表17、減壓閥16、壓力開(kāi)關(guān)15、壓力表14、電磁閥13、針型閥12、噴嘴1、穩(wěn)焰器2進(jìn)入燃燒道3。燃燒配風(fēng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)7、風(fēng)機(jī)9、風(fēng)道5、穩(wěn)焰盤(pán)2進(jìn)入燃燒道3。程序控制器11主要控制電動(dòng)機(jī)7、點(diǎn)火變壓器8、燃?xì)怆姶砰y13。根據(jù)火焰檢測(cè)器6、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)10、燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)15檢測(cè)到的信號(hào)，通過(guò)程序控制器11控制各部件的工作狀態(tài)。
  燃?xì)馊詣?dòng)燃燒機(jī)主要工作過(guò)程是：打開(kāi)燃?xì)夤苈飞纤惺謩?dòng)閥門(mén)，通過(guò)反復(fù)調(diào)節(jié)2個(gè)減壓閥，使壓力表17、14顯示的燃?xì)鈮毫Ψ謩e在20.0、5.0kPa左右。接通燃?xì)馊紵龣C(jī)電源，程序控制器執(zhí)行風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作，為燃燒機(jī)供風(fēng)。經(jīng)過(guò)20s，壓力開(kāi)芙檢測(cè)燃?xì)鈮毫π盘?hào)，如果燃?xì)鈮毫υ诤侠淼姆秶鷥?nèi)，程序控制器執(zhí)行點(diǎn)火變壓器工作，點(diǎn)火棒打火15s。從點(diǎn)火棒打火時(shí)刻起，經(jīng)過(guò)5s，程序控制器執(zhí)行燃?xì)怆姶砰y打開(kāi)，為燃?xì)鈬娮旃┙o燃?xì)猓細(xì)馀c空氣慘混，經(jīng)點(diǎn)火棒點(diǎn)火，可燃?xì)怏w混合物在燃燒道組織燃燒。燃燒機(jī)具有自動(dòng)保護(hù)功能，如果點(diǎn)火失敗，或燃燒過(guò)程中火焰熄火，或風(fēng)壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)不到風(fēng)壓，或壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)的燃?xì)鈮毫π盘?hào)不在合理范圍，火焰檢測(cè)器給程序控制器信號(hào)，程序控制器執(zhí)行關(guān)閉燃?xì)怆姶砰y。經(jīng)過(guò)20s，程序控制器執(zhí)行關(guān)閉風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，燃燒機(jī)進(jìn)入停運(yùn)狀態(tài)。
1-噴嘴。2一穩(wěn)焰器，3-燃燒遭，4-點(diǎn)火棒．5-風(fēng)道6廣I火焰檢測(cè)器，7-電動(dòng)機(jī)，8-點(diǎn)火變￡藍(lán)器，9-風(fēng)機(jī)，10-風(fēng)壓開(kāi)關(guān)．1l-控制器．12-針形閥，13-電磁閥，14-壓力裘，15-壓力開(kāi)關(guān)，16-減壓闊，】7-壓力表，18-過(guò)濾器，19-閥門(mén)．20-減壓閥，21-燃?xì)夤?br/> 1.4  test0350煙氣分析儀
  test0350煙氣分析儀廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)鍋爐的煙氣分析，其包括手操器、分析箱和煙氣探針，如圖4所示。手操器可測(cè)量溫度、風(fēng)速、差壓、相對(duì)濕度等，分箱用來(lái)測(cè)量的煙氣成分有CO、02、NO、N0：、S0：、HC。PC接口RS-232），用于傳輸數(shù)據(jù)，具有在線、自動(dòng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，一體化打印機(jī)具備現(xiàn)場(chǎng)打印數(shù)據(jù)功能。
1.5實(shí)驗(yàn)原理
  通過(guò)在水套加熱爐上安裝燃油或燃?xì)馊紵龣C(jī)，實(shí)現(xiàn)不同燃料的燃燒過(guò)程。在燃燒室，將燃料燃燒釋放的熱量傳遞給水套的液態(tài)水，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)管式換熱器時(shí)，將熱量傳遞給液態(tài)水，由生產(chǎn)蒸汽和爐體散熱及循環(huán)水將燃嬈熱量帶走，使得排煙溫度在70—150℃。采用相關(guān)儀表完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試。
2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容
2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
  介紹燃油和燃?xì)馊紵龣C(jī)的總體結(jié)構(gòu)燃料供給系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和控制系統(tǒng)）、工作過(guò)程、安全控制及應(yīng)用領(lǐng)域；水套加熱爐的基本結(jié)構(gòu)、燃燒和熱能利用過(guò)程、給排水和參數(shù)測(cè)試方法；熟悉test0350煙氣分析儀的原理和操作方法。重點(diǎn)闡述燃油燃?xì)鈬娮旖Y(jié)構(gòu)、穩(wěn)焰機(jī)理、燃料與空氣的摻混過(guò)程、燃?xì)夤┙o管路功能，并比較燃油與燃?xì)馊紵龣C(jī)在燃料供給、燃燒過(guò)程和火焰的異同。
2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
  將燃燒機(jī)安裝在水套加熱爐進(jìn)口，接好電源，燃燒機(jī)自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，依次供風(fēng)、點(diǎn)火、供油哄氣）、燃燒，由火焰監(jiān)測(cè)器、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)、燃?xì)鈮毫﹂_(kāi)關(guān)來(lái)監(jiān)視燃燒機(jī)是否正常工作。通過(guò)調(diào)節(jié)燃油壓力或燃?xì)鈮毫ΓL(fēng)門(mén)開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)燃燒工況，從而改變煙氣的成分和排煙溫度。通過(guò)觀火孔觀察火焰的大小、長(zhǎng)度、形狀和顏色，用煙氣分析儀測(cè)量煙氣成分及排煙溫度，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。
2.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
  將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)CO、O：、NO、NO：、SO：、HC、過(guò)剩空氣系數(shù)、煙氣溫度為縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為壓力毓量）繪制曲線。
  利用該裝置可進(jìn)行燃油燃?xì)馊詣?dòng)燃燒機(jī)研究，包括噴嘴、穩(wěn)焰器、配風(fēng)、燃燒場(chǎng)、燃料供給、燃燒性能等方面的研究與開(kāi)發(fā)，能夠開(kāi)展各類燃油燃?xì)馊紵鞯拈_(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)，及燃燒機(jī)理研究。
3結(jié) 語(yǔ)

  本文研制的油氣燃燒教學(xué)與科研裝置，體現(xiàn)了燃燒技術(shù)和加熱爐技術(shù)，具有工程性和綜合性特點(diǎn)。該裝置能夠進(jìn)行全面的燃燒技術(shù)研究和評(píng)價(jià)，測(cè)量燃燒室的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)，在煙道出口測(cè)定煙氣成分。

生物質(zhì)氣化站，598jx

生物質(zhì)燃燒機(jī)
生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)
木片燃燒機(jī)
木粉燃燒機(jī)
鋸末燃燒機(jī)
燃燒機(jī)
顆粒燃燒機(jī)
木塊燃燒機(jī)