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研究生:林資峻
研究生(外文):Chun-Zen Lin
論文名稱:玻璃窯爐蓄熱式熱交換器的操作條件與效率分析
論文名稱(外文):Investigations on the Operating Parameters and Efficiency of the Regenerative Type Heat Exchanger of the Glass Furnace
指導教授:盧昭暉盧昭暉引用關係
指導教授(外文):Jau Huai Lu
口試委員:陸紀文李明蒼
口試委員(外文):Lu,Chi WunMing-Tsang Lee
口試日期:2015-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:耐火材料窯爐熱交換蓄熱
外文關鍵詞:refractoryfurnaceheat exchangethermal storage
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本論文探討玻璃窯爐蓄熱式熱交換器之操作條件與節能效率分析,高溫燃燒空氣為目前最進步的燃燒科技之一,其功能在回收廢熱及預熱空氣,玻璃工業係屬高耗能產業之一,主要的耗能部分是玻璃窯爐,因此玻璃產業的革新與窯爐的節能對國內節能與環保具舉足輕重之地位。在今日能源價格高漲與環保的因素下,對玻璃產業來說也是一項重大挑戰。因為所消耗的燃料與空氣污染相當龐大,如何在兼顧環保、節能與品質之中,發揮最大的成本效益,是整個玻璃產業現今最重要的課題。本研究亦探討玻璃窯爐蓄熱式熱交換器隨著使用的年限下,在不同窯爐負載量以及燃燒溫度下與整體窯爐能耗之關係,並依蓄熱床體切換時間進行蓄熱室熱回收效率分析。實驗結果顯示:窯爐的負載變化量與吸入燃燒空氣溫度高低將影響爐內的燃燒溫度變化以及燃燒空氣與燃油的消耗量,適時的提高窯爐負載量將可有效的減少進氣燃燒空氣的消耗量並有效的提升窯爐的整體能耗。蓄熱室內各Port之熱交換能力隨著窯爐的使用年限長短,熱交換效率不斷的在改變,蓄熱材大小與床體切換時間對熱回收效率也有交互影響,目前窯爐整體之熱交換效率約為74%。

關鍵字:耐火材料、 窯爐 、 熱交換、蓄熱


This paper discusses the regenerative heat exchanger of the glass furnace operating conditions and energy efficiency analysis, high-temperature combustion air is one of the most advanced combustion technology and its function in the recovery of waste heat and preheat the air, the glass industry department is a high energy-consuming industries one of the major energy-consuming part of the glass furnace, thus saving glass industry innovation and furnace for domestic saving and environmental protection of a pivotal position. In today''s high energy prices and environmental factors, the glass industry is also a major challenge.Because fuel consumption and air pollution is very large, how to balance environmental protection, energy saving and quality among maximize the cost-effectiveness of the glass industry today is the most important issue of the whole. The study also investigate regenerative glass furnace heat exchanger used as the next years, at different loading kiln and the combustion temperature dependence of the overall energy consumption of the furnace, and in accordance with the switching time regenerator bed regenerator heat recovery efficiency. The results show that: the furnace load variation amount of the intake air temperature level of combustion will affect the combustion temperature in the furnace and the combustion air and fuel consumption, to improve the timely loading of the kiln will be effective in reducing the intake of combustion air consumption and effectively improve the overall energy consumption of the furnace. Regenerative heat exchange capacity of each indoor Port life length as the furnace, the heat exchange efficiency of the constantly changing, and the size of the heat storage material bed has a switching time interaction on the heat recovery efficiency, the current heat exchange efficiency of the furnace as a whole about 74%.
Keywords: refractory, furnace, heat exchange, thermal storage


目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖目錄…………………………………………………………………..VI
表目錄………………………………………………………………...VIII
符號說明……………………………………………………………...…X

第一章、緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機及目的 4
1.3文獻回顧 6
1.4 研究重點與本文架構 8

第二章、窯爐基本架構及蓄熱體簡介 10
2.1 窯爐基本架構…………………………………………………...…10
2.1.1窯爐構造 11
2.2 蓄熱室介紹………………………………………………………...11
2.2.1 蓄熱體及耐火材料簡介……………………………………13
2.3 蓄熱效率量測設備簡介…………………………………………...16
2.3.1 實驗儀器規格與基本介紹…………………………………16

第三章、窯爐蓄熱原理及熱交換器系統介紹 18
3.1 蓄熱原理…………………………………………………………...18
3.2 燃燒系統…………………………………………………………...19
3.2.1 燃油(中油 #6重油)基本燃燒性質………………………..22
3.2.2基本燃燒性質……………………………………………….23
3.2.3液態燃油之優缺點探討…………………………………….26
3.2.4 燃燒器………………………………………………………30
3.3 進氣系統…………………………………………………………...31
3.4 切換機構…………………………………………………………...32
3.5 廢熱回收機構……………………………………………………...32

第四章、窯爐蓄熱式熱交換器效率之探討…………………………..34
4.1 窯爐效率分析……………………………………………………...34
4.1.1窯爐負載量變化與窯爐能耗之關係…………………….…34
4.1.2窯爐燃燒溫度與能耗之關係……….………………………37
4.1.3燃燒空氣吸入口溫度變化對能耗之影響….………………39
4.1.4燃燒空氣進氣風量對能耗之影響……….…………………46
4.2 蓄熱室效率分析…………………………………………………...48
4.2.1蓄熱室預熱溫度對能耗之影響…………………….………48
4.2.2窯爐蓄熱交換溫度變化之比較.……………………………50
4.2.3以MATLAB程式模擬蓄熱室溫度變化曲線………………...55
4.2.4磚窯使用年限對於蓄熱效率之比較…………………….…59
4.3 廢熱鍋爐效率之探討……………………………………………...69

第五章、結論 75

參考文獻 77


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