一維爐

一維爐是一種用於開展煤燃燒的試驗研究，而且能夠套用於生物質、天然氣、液體燃料及多種燃料混燃過程中的燃燒特性、污染排放特性等試驗研究，也能夠開展分級燃燒、煙氣再循環和Oxy-fuel燃燒等過程的試驗性裝備。是目前國際上開展燃燒研究及污染物排放的最佳試驗設備。

基本介紹

• 中文名：一維爐
• 外文名：one-dimensional furnace

系統組成

一維燃燒試驗爐系統：

圖1為一維燃燒試驗系統的簡圖。整個系統分成八個部分，分別為空氣系統、多燃料組合式燃燒器、給料系統、煙氣系統、冷卻水系統、取樣系統、金屬溶液噴射系統以及儀控系統等八個部分。煤粉（生物質）經刷式稱重螺旋給料機下落後，由一次風輸送進入燃燒器。燃燒器由三層套管組成，中心管可以噴入液體燃料或者其它輔助添加劑，第二層引入風粉混合物，最外層引入經過電加熱器加熱的二次風。燃料進入爐膛後，開始燃燒，火焰向下傳播。為了對燃燒過程中的固體和氣體取樣，在每段爐體上布置有大小不同的取樣孔和測溫孔。燃燒後的煙氣由一維爐底部排出去，進入兩級冷卻器的第一級, 套管式換熱器，然後通過SCR後進入第二級冷卻器：管殼式換熱器，最後後煙氣進入布袋除塵器，經引風機排入到大氣中。引風機出口的煙氣也可直接通過閥門控制引入送風機進口，進行煙氣再循環與空氣管道中加入的純氧實現Oxy-fuel燃燒。

空氣系統

由羅茨風機驅動提供燃燒所需的空氣，分為流量可獨立調節的一次風和二次風。一次風管路也是固體燃料輸送管路，通過鎖氣器與固體燃料輸送系統連線。二次風管路加裝5kW的電加熱器，用於預加熱二次風。

燃料輸送系統：分為氣體燃料輸送和固體燃料輸送兩部分。一維爐使用過程中，氣體燃料一般用於系統預熱或工況維持，相對於固體燃料具有操作簡便、安全可靠的特點。當預熱完成系統達到既定工況後，通常完全或部分切換至固體燃料。一維爐系統的固體燃料（煤或生物質）的消耗速度大致為2~10kg/h，要求燃料輸送速度穩定均勻。配備了刷式稱重螺旋給料機和刮板式給料機兩套給粉裝置，以適應不同物理特性的固體燃料。燃料輸送系統供給的燃料經鎖氣器後由一次風夾帶進入燃燒器。

多燃料組合式燃燒器：布置在一維爐頂部，可燃用氣體燃料（如天然氣、液化石油氣等）和固體粉狀燃料（煤粉、生物質等），從外至內分共三個環形通道口和一個中心通道，依次為二次風旋流噴口、一次風風粉、氣體燃料直流噴口和中心通道。中心通道內徑13mm，可滿足不同研究實驗的需要，如往爐管內加入不同的反應物質（催化器、SO2、HCl等）或取樣，本研究中用於插入霧化噴頭和加長桿，把金屬鹽溶液霧化並噴射到燃燒區域。在燃燒器出口，一側加裝高壓點火電極，另一側是紫外火焰探測器。

形態特徵

爐管是一維爐系統的主要部件，由內徑為150mm的重結晶碳化矽高溫陶瓷材料做成，最高耐溫為1600℃，爐管總高3.8m，分成5節，每節高約770mm。沿爐管軸線方向依次均勻布置了8個熱電偶用於溫度分布的測量，此外每節爐管均設定採樣口。

煙氣系統的主要部件包括，尾部煙道、氧化鋯分析儀、換熱器、布袋除塵器和引風機。此外，還布置了一系列與儀控系統連線的熱電阻和壓力感測器。

系統由DCS進行監控，實現實時數據採集及處理、自動調節和安全保護(圖2)。