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(xiàn)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(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(zhuǎn)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(shù),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(chǎn)的專業(yè)廠家,憑其在這一領(lǐng)域取得的豐富經(jīng)驗和行業(yè)地位,依靠科學的生產(chǎn)管理和先進的技術(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(nèi)廠家往往設(shè)備本體自己制造,只進口燃燒器,經(jīng)常出現(xiàn)燃燒器不匹配,不能正常運行或難于達到工藝要求,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驗進口把關(guān)。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(shè)
2.1現(xiàn)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(shè)十余種教學實驗,而且哈爾濱市灶具檢測站設(shè)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(nèi)壓力、溫度進行精確測試,多年來對燃氣的輸配、⒋妗⑿∏???┢?⑷計??、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(chǔ)實力,在國內(nèi)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(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(shè)(現(xiàn)有條件基本滿足)。
為了測試各種型式的工業(yè)燃油、燃氣燃燒器,所以整個測試爐采用靈活多變的結(jié)構(gòu)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(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,由電動機帶動,改變插入深度,改變在爐膛中的受熱面積,以達到調(diào)節(jié)吸熱量和爐溫的目的。
(5) 爐尾設(shè)置主換熱器,通過改變水量來達到排煙溫度的調(diào)節(jié)。
(6) 煙囪高8米,穿屋頂后設(shè)置風幅,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)果均達到計算機處理,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口設(shè)備。(1) 煤氣:中壓煤氣經(jīng)調(diào)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(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出水溫度信號,和水表流量信號送入計算機數(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,可以使爐壓在一200—1000Pa內(nèi)變動。由此,爐側(cè)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(zhuǎn)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(nèi)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(shù)據(jù),既可以在線顯示當前檢測工況,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
計算機監(jiān)控系統(tǒng) 6萬元
燃氣調(diào)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