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试验室一维炉及一维炉燃烧器介绍

图1为一维燃烧试验系统的简图。整个系统分成八个部分，分别为空气系统、多燃料组合式燃烧器、给料系统、烟气系统、冷却水系统、取样系统、金属溶液喷射系统以及仪控系统等八个部分。煤粉（生物质）经刷式称重螺旋给料机下落后，由一次风输送进入燃烧器。燃烧器由三层套管组成，中心管可以喷入液体燃料或者其它辅助添加剂，第二层引入风粉混合物，最外层引入经过电加热器加热的二次风。燃料进入炉膛后，开始燃烧，火焰向下传播。为了对燃烧过程中的固体和气体取样，在每段炉体上布置有大小不同的取样孔和测温孔。燃烧后的烟气由一维炉底部排出去，进入两级冷却器的第一级, 套管式换热器，然后通过SCR后进入第二级冷却器：管壳式换热器，最后后烟气进入布袋除尘器，经引风机排入到大气中。引风机出口的烟气也可直接通过阀门控制引入送风机进口，进行烟气再循环与空气管道中加入的纯氧实现Oxy-fuel燃烧。

空气系统：由罗茨风机驱动提供燃烧所需的空气，分为流量可独立调节的一次风和二次风。一次风管路也是固体燃料输送管路，通过锁气器与固体燃料输送系统连接。二次风管路加装5kW的电加热器，用于预加热二次风。

燃料输送系统：分为气体燃料输送和固体燃料输送两部分。一维炉使用过程中，气体燃料一般用于系统预热或工况维持，相对于固体燃料具有操作简便、安全可靠的特点。当预热完成系统达到既定工况后，通常完全或部分切换至固体燃料。一维炉系统的固体燃料（煤或生物质）的消耗速度大致为2~10kg/h，要求燃料输送速度稳定均匀。配备了刷式称重螺旋给料机和刮板式给料机两套给粉装置，以适应不同物理特性的固体燃料。燃料输送系统供给的燃料经锁气器后由一次风夹带进入燃烧器。

多燃料组合式燃烧器：布置在一维炉顶部，可燃用气体燃料（如天然气、液化石油气等）和固体粉状燃料（煤粉、生物质等），从外至内分共三个环形通道口和一个中心通道，依次为二次风旋流喷口、一次风风粉、气体燃料直流喷口和中心通道。中心通道内径13mm，可满足不同研究实验的需要，如往炉管内加入不同的反应物质（催化器、SO2、HCl等）或取样，本研究中用于插入雾化喷头和加长杆，把金属盐溶液雾化并喷射到燃烧区域。在燃烧器出口，一侧加装高压点火电极，另一侧是紫外火焰探测器。

炉管是一维炉系统的主要部件，由内径为150mm的重结晶碳化硅高温陶瓷材料做成，最高耐温为1600℃，炉管总高3.8m，分成5节，每节高约770mm。沿炉管轴线方向依次均匀布置了8个热电偶用于温度分布的测量，此外每节炉管均设置采样口。

烟气系统的主要部件包括，尾部烟道、氧化锆分析仪、换热器、布袋除尘器和引风机。此外，还布置了一系列与仪控系统连接的热电阻和压力传感器。

系统由DCS进行监控，实现实时数据采集及处理、自动调节和安全保护(图2)。

一维燃烧试验系统不仅能够开展煤燃烧的试验研究，而且能够应用于生物质、天然气、液体燃料及多种燃料混燃过程中的燃烧特性、污染排放特性等试验研究，也能够开展分级燃烧、烟气再循环和Oxy-fuel燃烧等过程。