油氣全自動燃燒教學實驗裝置研制
摘要：設計制造了工業燃燒技術和加熱爐技術的教學實驗與科研裝置，主要包括水套加熱爐、燃油及燃氣全自動燃燒機、煙氣分析儀等。由全自動燃燒機為水套爐提供熱源，通過燃燒室外側水套及管式換熱器，將熱量傳遞給循環水，出口煙氣溫度為70—150℃；利用穿過水套的測量孔，測量燃燒室的溫度場、速度場、濃度場，在煙道出口測定煙氣成分。利用該裝置能夠進行科學全面的燃燒技術的研究和評價，并已在教學實驗中取得了很好的教學效果。
0 副 言
  基于能源、資源與環境的嚴重危機，已成為經濟和社會發展瓶頸的背景下，我校于2006年成立了“能源與資源工程”本科專業。為培養能源、資源與環境領域高素質、復合型，具有創新能力的技術和管埋人才，要求本科教學實驗從以驗證和演示性實驗為主，逐步向工程性、綜合性和研究性轉變嘲。驗。過去，國內燃燒教學實驗主要是驗證性的，不能很好地與工程實際結合，如本生燈實驗、燃料元素分析實驗等嘲。本文針對工業生產實際，通過試制一臺水套加熱爐，配置先進的全自動燃燒機及煙氣分析儀，為本科生開展教學實驗。該工程性和綜合性教學實驗裝置充分體現了當今燃燒技術水平和工程應用背景，通過完整的工程燃燒和熱能利用過程，培養學生對基礎理論的綜合理解、工程實踐能力和創新能力B司。
1 教學實驗裝置設計
1.1水套加熱爐
  為使實驗裝置反映工程生產實際，設計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2.5m，爐體外廓直徑0.68m，燃燒室長1.5m，內徑0.5m，水套厚度0.06m。燃燒室的進、出口端都設有觀火孔。為了測試燃燒室的溫度場、速度場、燃料濃度場，在燃燒室中心水平方向，穿過水套開設8個測量孔，每個測量孔內徑0.015m。第1個測量孔距離燃燒室進口端0.08m，測量孔1~8間距……依次為0.08、0.08、0.08、0.12、0.16、0.2和0.3m。l-燃料進口，2-燃燒機，3-觀火孔，4-加熱爐，s-液位計，6一壓力表，7-門．8-測量孔．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-坐標架．19-測量儀表
  為了降低排煙溫度，在燃燒室出口安裝管式換熱器，其長度為0.7m，內徑0.3m，內部焊接61根西25×3的不銹鋼換熱管，熱管內側通煙氣，外側為液態水。換熱器通過連接管與水套相通，水套和換熱器通過閥門進行給排水及釋放蒸汽。換熱器出口安裝內徑l一噴稍，2-點火韓，3一然燒道，4-穩焰器，s-風道，6-火焰檢測器，7_電動機，8一點火變壓器，9一電磁閥，10-油泵。1I一控制器．12-油管+13-風壓開關．I4-風機0.15m的煙管，其上設有煙氣測量孔，用煙氣分析儀可測試煙氣成分及溫度。
1.2燃油全自動燃燒機
  燃油全自動燃燒機的工藝流程及燃燒實驗照片如圖2所示，其主要由燃油供給系統、配風系統、燃燒程序控制系統組成，燃油流量3—6kg/h。燃油主要通過油管12、油泵10、電磁閥9和噴嘴1進入燃燒道3。燃燒配風通過電動機7、風機14、風道5、穩焰器4進入燃燒道3。燃燒程序控制器11主要控制電動機7、點火變壓器8、電磁閥9、油泵10的工作狀態。根據火焰檢測器6和風壓開關13檢測到的信號，通過程序控制器
11控制燃燒機的工作狀態。
  燃油全自動燃燒機主要工作過程是：開啟燃燒機電源，程序控制器執行風機電動機工作，為燃燒機供風。經過20s，程序控制器執行點火變壓器工作，由點火棒打火15s。從點火棒打火時刻起，經過5s，程序控制器執行油泵運行和燃油電磁閥打開，通過油管為噴嘴供油。燃油經過噴嘴霧化后，與空氣慘混，經點火棒點火，油氣混合物在燃燒道組織燃燒。燃燒機具有自動保護功鈍，如果點火失敗，或燃燒過程中火焰熄火，或風壓開關檢測不到風壓，火焰檢測器給程序控制器信號，程序控制器執行關閉電磁閥和油泵。再經過20s，程序控制器執行關閉風機馬達，燃燒機進入停運狀態。
1.3燃氣全自動燃燒機
  燃氣全自動燃燒機的工藝流程及燃燒實驗照片如圖3所示，其主要由燃料氣供給系統、配風系統、燃燒程序控制系統組成，燃氣流量3—6f113／1l。燃料氣通過燃氣罐21、減壓閥20、閥門19、過濾器18、壓力表17、減壓閥16、壓力開關15、壓力表14、電磁閥13、針型閥12、噴嘴1、穩焰器2進入燃燒道3。燃燒配風通過電動機7、風機9、風道5、穩焰盤2進入燃燒道3。程序控制器11主要控制電動機7、點火變壓器8、燃氣電磁閥13。根據火焰檢測器6、風壓開關10、燃氣壓力開關15檢測到的信號，通過程序控制器11控制各部件的工作狀態。
  燃氣全自動燃燒機主要工作過程是：打開燃氣管路上所有手動閥門，通過反復調節2個減壓閥，使壓力表17、14顯示的燃氣壓力分別在20.0、5.0kPa左右。接通燃氣燃燒機電源，程序控制器執行風機電動機工作，為燃燒機供風。經過20s，壓力開芙檢測燃氣壓力信號，如果燃氣壓力在合理的范圍內，程序控制器執行點火變壓器工作，點火棒打火15s。從點火棒打火時刻起，經過5s，程序控制器執行燃氣電磁閥打開，為燃氣噴嘴供給燃氣，燃氣與空氣慘混，經點火棒點火，可燃氣體混合物在燃燒道組織燃燒。燃燒機具有自動保護功能，如果點火失敗，或燃燒過程中火焰熄火，或風壓開關檢測不到風壓，或壓力開關檢測的燃氣壓力信號不在合理范圍，火焰檢測器給程序控制器信號，程序控制器執行關閉燃氣電磁閥。經過20s，程序控制器執行關閉風機電動機，燃燒機進入停運狀態。
1-噴嘴。2一穩焰器，3-燃燒遭，4-點火棒．5-風道6廣I火焰檢測器，7-電動機，8-點火變￡藍器，9-風機，10-風壓開關．1l-控制器．12-針形閥，13-電磁閥，14-壓力裘，15-壓力開關，16-減壓闊，】7-壓力表，18-過濾器，19-閥門．20-減壓閥，21-燃氣罐
1.4  test0350煙氣分析儀
  test0350煙氣分析儀廣泛應用于各類工業鍋爐的煙氣分析，其包括手操器、分析箱和煙氣探針，如圖4所示。手操器可測量溫度、風速、差壓、相對濕度等，分箱用來測量的煙氣成分有CO、02、NO、N0：、S0：、HC。PC接口RS-232），用于傳輸數據，具有在線、自動、實時數據存儲等功能，一體化打印機具備現場打印數據功能。
1.5實驗原理
  通過在水套加熱爐上安裝燃油或燃氣燃燒機，實現不同燃料的燃燒過程。在燃燒室，將燃料燃燒釋放的熱量傳遞給水套的液態水，高溫煙氣通過管式換熱器時，將熱量傳遞給液態水，由生產蒸汽和爐體散熱及循環水將燃嬈熱量帶走，使得排煙溫度在70—150℃。采用相關儀表完成實驗數據的測試。
2 實驗項目內容
2.1 實驗裝置
  介紹燃油和燃氣燃燒機的總體結構燃料供給系統、配風系統、點火系統和控制系統）、工作過程、安全控制及應用領域；水套加熱爐的基本結構、燃燒和熱能利用過程、給排水和參數測試方法；熟悉test0350煙氣分析儀的原理和操作方法。重點闡述燃油燃氣噴嘴結構、穩焰機理、燃料與空氣的摻混過程、燃氣供給管路功能，并比較燃油與燃氣燃燒機在燃料供給、燃燒過程和火焰的異同。
2.2 實驗過程
  將燃燒機安裝在水套加熱爐進口，接好電源，燃燒機自動進入運行狀態，依次供風、點火、供油哄氣）、燃燒，由火焰監測器、風壓開關、燃氣壓力開關來監視燃燒機是否正常工作。通過調節燃油壓力或燃氣壓力，風門開度，來調節燃燒工況，從而改變煙氣的成分和排煙溫度。通過觀火孔觀察火焰的大小、長度、形狀和顏色，用煙氣分析儀測量煙氣成分及排煙溫度，通過計算機進行存儲。
2.3實驗數據處理
  將得到的實驗數據CO、O：、NO、NO：、SO：、HC、過剩空氣系數、煙氣溫度為縱坐標，橫坐標為壓力毓量）繪制曲線。
  利用該裝置可進行燃油燃氣全自動燃燒機研究，包括噴嘴、穩焰器、配風、燃燒場、燃料供給、燃燒性能等方面的研究與開發，能夠開展各類燃油燃氣燃燒器的開發和評價，及燃燒機理研究。
3結 語

  本文研制的油氣燃燒教學與科研裝置，體現了燃燒技術和加熱爐技術，具有工程性和綜合性特點。該裝置能夠進行全面的燃燒技術研究和評價，測量燃燒室的溫度場、速度場、濃度場，在煙道出口測定煙氣成分。

生物質氣化站，598jx

生物質燃燒機
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