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随着我国工业现代化的高速发展,人们对陶瓷产品的需求也是与日俱增。然而陶瓷窑炉是陶瓷生产中最主要的耗能设备,其能耗占总能耗的80%以上。现阶段国际市场能源需求在不断加大,能源已是供不应求,因此国内某些机构开始研究一种以高浓度氧包括纯氧作为助燃介质与燃气混合进行燃烧的新型富氧燃烧陶瓷辊道窑,从而达到陶瓷工业生产的优质,高产,低能耗的目的。
目前国内共有陶瓷窑炉生产线4000多条,每年还将新增500余条,陶瓷窑炉造价也从几十到上千万不等,窑炉生产燃烧温度高达上千度,如何最大限度提高窑炉使用周期,创造最大经济效益以及提高其生产安全性,是亟待解决的问题。窑炉健康监测可以在保证其正常运行的同时,实时掌握窑炉工作状况,一旦发现有任何异常,及时预警危险,提醒工程技术人员迅速进行窑炉的维护和保养,为窑炉的正常工作与使用年限提供了有效支持。本文针对富氧燃烧陶瓷辊道窑的结构特点与优点,对其健康监测系统及其相关技术方法进行了研究,主要完成了以下4方面的工作:
(1)结合富氧燃烧的工艺特点与优点,对富氧燃烧陶瓷辊道窑的工艺结构及其优点进行了分析与研究。
(2)结合现有健康监测技术,研究富氧燃烧陶瓷辊道窑健康监测系统的总体方案,包括对传感、数据处理与分析以及安全评定子系统等的研究。
(3)分析光纤布拉格光栅的传感原理与测量方法,结合富氧燃烧陶瓷辊道窑的结构特点设计一种基于光纤布拉格光栅温度传感器的非接触式富氧燃烧陶瓷辊道窑温度检测方法。
(4)从两个方面对富氧燃烧陶瓷辊道窑健康监测系统的安全评定方法进行了研究:一是以烧成品质量及最佳工况为标准来判定富氧燃烧陶瓷辊道窑的工作状况,并通过计算机模拟证明采用线性规划方法可以判定富氧燃烧陶瓷辊道窑的健康工作状况;二是从富氧燃烧陶瓷辊道窑的热工散热特性及其窑体外表面温度来判定其窑体结构及保温层的健康状况,并建立富氧燃烧陶瓷辊道窑窑体一维散热模型对窑体结构及其保温层的健康状况进行安全评定研究。