CN101672732A - 循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置 - Google Patents

Abstract

一种循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，包括取样枪(17)，其结构为在一取样管(7)的前端连接有取样头(2)，该取样头(2)开有进烟气口并与取样管(7)管腔连通，取样管(7)后端设有放置取样飞灰的取样筒(12)及取样接管(13)，在取样管中穿有靠背管(16)，靠背管(16)后端与差压测量装置连接，其特征是：所述的取样管(7)外套有用于冷却水通过的水冷套管，其冷却水进、出的进口和出口设在水冷套管后端。由于取样枪取样管外设有水冷管，使取样装置可以在1100℃烟气环境下工作，可以针对不同的锅炉负荷和烟气流速和温度进行飞灰等速取样；取样枪头部的取样头可以根据实际的飞灰浓度进行选择，取样枪尾部设置抽气风机和流量调节装置可以进行流量的调节，以实现近等速取样。

Description

循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉飞灰取样装置，尤其是一种能够适用循环流化床锅炉旋风分离器进口和出口高温烟气环境进行飞灰取样的取样装置。

背景技术

循环流化床技术是一种高效低污染燃烧技术，近几年来，大型电站循环流化床锅炉大量投入商业运行。由于该技术属于新的技术，人们对其运行特性了解不深，目前国内外也很少有关于大型循环流化床锅炉运行优化方面的经验可以借鉴，无法起到指导运行的作用，因此需要开展大型循环流化床锅炉整体运行特性及燃烧调整优化试验研究。为了掌握大型循环流化床锅炉整体运行特性及对其开展燃烧调整优化试验，就必须在锅炉不同运行条件负荷、床温、配风下，测量高温旋风分离器进出口颗粒浓度和粒度，以确定高温旋风分离器分离效率、切割粒径、锅炉实际运行的循环倍率以及和设计值偏离情况；而要测量高温旋风分离器进出口颗粒浓度和粒度，就必须在旋风分离器进口和出口高温烟气中进行飞灰取样。

目前国内外所拥有的飞灰取样装置其结构和组成一般为：包括可伸进锅炉尾部进行飞灰取样的管状取样枪，管状取样枪的结构为：在一取样管的前端连接有取样头，该取样头开有进烟口并与取样管管腔连通，取样管后端设有取样筒及取样接管，在取样管中穿有靠背管，靠背管后端与差压测量装置连接，可测量锅炉烟道内各测试点的压力。

上述取样装置只能在锅炉尾部进行飞灰等速取样，即只能在不超过400℃烟气环境下工作，而要在高达1100℃烟气环境下的旋风分离器进口和出口飞灰等速取样，必须重新研制开发新的飞灰取样装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种能够适用循环流化床锅炉旋风分离器进口和出口高温烟气环境进行飞灰等速取样的取样装置。

解决上述技术问题，可以通过以下的技术方案来实现：

一种循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，包括取样枪，其结构为在一取样管的前端连接有取样头，该取样头开有进烟口并与取样管管腔连通，取样管后端设有放置取样飞灰的取样筒及取样接管，在取样管中穿有靠背管，靠背管后端与差压测量装置(图中未画出)连接，其特征是：所述的取样管外套有用于冷却水通过的水冷套管，其冷却水进、出的进口和出口设在水冷套管后端。

所述的水冷套管由内外水冷管构成，内外水冷管之间以及内水冷管内壁与取样管外壁之间留有供冷却水流通的空隙，内外水冷管的前端封闭但管腔相互连通，内外水冷管的后端分别接出水管、进水管。

使用本取样装置时，将取样枪伸入到旋风分离器进口或出口中预定的测点内，然后启动相关的设备，高温的飞灰烟气由取样头的进烟口进入取样管内，同时冷却水由水冷套管后端的外层管进口流入、流经内层管和取样管之间的空隙内，然后从内层管出水口流出，在冷却水流动的过程中会将取样管的热量带走，从而降低取样管的温度，保证本取样枪能够在高温烟气的环境下实现飞灰取样。

在上述基础上，本发明还可以做以下的改进：

所述的取样接管后端接有抽气泵，取样接管和抽气泵之间依次串联有硅胶过滤器、流量计和阀门。

所述的外水冷管后端以闷盖封闭，在管侧壁上开有口连接进水管，所述的内水冷管后端穿出闷盖并固定其上，在管侧壁上开有口连接出水管，所述内水冷管的前端口与外水冷管前端面留有空隙连通内外水冷管前端内腔；所述内水冷管的后端设有接头，通过密封旋盖与取样筒及取样接管连接。

所述的靠背管的外壁与取样管的内壁之间留有空隙，靠背管前端、后端均穿出取样管，前端由一堵头固定。

所述的取样枪前端结构为：一具有阶梯外壁的管状套筒，阶梯外壁的台阶面与外水冷管前端封闭连接，套筒的后端连接取样管前端，套筒的内孔镶套装有取样环，取样环的前端堵有堵头，所述的靠背管前端穿出堵头并固定在堵头上，套筒的前端开有横向孔连通取样环内腔，横向孔的孔口装有取样头。

所述的位于取样管后端的接头通过密封旋盖连接取样筒，接头和取样筒的接触面之间设有密封垫片，所述的取样筒的后端连接有取样接管，该取样接管的管腔与所述的取样管连通。

所述的取样头是可拆装地安装在所述的套筒内，在实际使用中，可根据不同的飞灰浓度选择具有不同大小的取样口的取样头。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

由于本发明的取样枪的取样管外设有水冷管，采用冷却水来冷却烟气，使取样装置可以在1100℃烟气环境下工作，可以针对不同的锅炉负荷和烟气流速和温度进行飞灰等速取样。高温水冷飞灰取样装置采用普通不锈钢制造，采用夹套式水冷装置进行冷却以保护取样装置，在取样枪尾部设置一个取样筒，取样枪头部的取样口大小可以根据实际的飞灰浓度进行选择，取样枪尾部设置抽气风机和流量调节装置可以进行流量的调节，以实现近等速取样。

附图说明

图1是本发明实施例的组成结构示意图；

图2是本发明实施例中的取样枪结构示意图；

图3是图2中取样枪前端A部的局部放大图；

图4是图2中取样枪后端B部的局部放大图。

具体实施方式

实施例1

如图1至4所示的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置是本发明的实施例，包括取样枪17，其结构为在一取样管7的前端连接有取样头2，该取样头开有进烟口并与取样管7管腔连通，取样管7的后端设有放置取样飞灰的取样筒及取样接管，在取样管中穿有靠背管16，靠背管的外壁与取样管7的内壁之间留有空隙，靠背管前端、后端均穿出取样管7，前端由一堵头1固定，后端与差压测量装置连接。

本发明的特点就是在取样管7外套有用于冷却水通过的水冷套管，水冷套管由内外水冷管6、5构成，内外水冷管6、5之间以及内水冷管6内壁与取样管7外壁之间留有供冷却水流通的空隙，内外水冷管的前端封闭但管腔相互连通，内外水冷管的后端分别接出水管、进水管，方便与装有冷却水的设备连接。

内外水冷管前端封闭的结构为：一具有阶梯外壁的管状套筒3，阶梯外壁的台阶面与外水冷管5的前端封闭连接，套筒3的后端连接取样管7前端，套筒3的内孔镶套装有取样环4，取样环4的前端堵有堵头1(前述的靠背管16前端穿出堵头并固定在堵头上)，套筒3的前端开有横向孔连通取样环4的内腔，横向孔的孔口装有前述的取样头2，取样头2是可拆装地安装在所述的套筒3横向孔的孔口内，在实际使用中，可根据不同的飞灰浓度选择具有不同大小的取样口的取样头。

外水冷管5后端以闷盖15封闭，在管侧壁上开有口连接进水管8，所述的内水冷管6后端穿出闷盖15当中开的适配孔并固定其上，穿出部分在管侧壁上开有口连接出水管9。

内水冷管6的前端口与外水冷管5前端面留有空隙连通内外水冷管5、6前端内腔；内水冷管的后端设有接头10，通过密封旋盖11连接取样筒12，接头10和取样筒12的接触面之间设有密封垫片14，取样筒12的后端连接有取样接管13，该取样接管13的管腔与所述的取样管7连通，取样接管13后端接有抽气泵18，取样接管和抽气泵之间依次串联有硅胶过滤器19、流量计20和阀门21。

本实施例的水冷套管为双层管，当然也可做成多层套管，由直径不等的管套叠成，多层套管直接套在取样管外，多层套管中相邻的两管的内壁和外壁之间均留有供冷却液体通过的空隙，且所述冷却管中相邻的两管之间开有连通两者管腔的通道；多层套管中位于最外面的管和位于最里面的管对应开有冷却水进口和出口。

以下以水作为冷却水说明本取样装置在使用中需要注意的问题：

一、取样装置的连接

1将取样枪和抽气泵连接；

2将进水管和出水管和取样枪连接；

3打开水阀，检查接头的密封性；

4将取样筒放入取样枪中；

5将硅胶放入过滤器中，旋紧盖子保持密封；

6检查装置各连接头是否旋紧密封；

7开启抽气泵，检查流量计流量是否连续可调，水冷取样枪头部取样嘴口是否有明显吸力。

二、取样装置的操作

1、取样前准备

1测量烟道尺寸，根据电站性能试验规程对烟道进行分区，根据烟气流量计算烟道截面平均烟速，采用靠背管测量各点的烟气速度；

2选择取样嘴的尺寸，计算取样烟气的流量；

3根据烟气中飞灰浓度，确定取样时间(＞20s)，保证取样筒中有足够的灰样5-10g

2、取样的具体步骤：

1)连接好取样装置，调节进水管上的阀门，使冷却水量达到最大。然后将取样枪插入烟道中，测量取样枪露在旋风分离器外面的长度，以确保测取样枪的取样头位于烟道中相应的测点。

2)调节抽气泵和流量计，确保抽吸流量与取样点的风速对应，注意这只是一个预备性的过程，主要目的是使装置的抽吸流量调节到需要值，其间不进行飞灰取样，取样滤杯中的飞灰应舍弃不用。在调好风量后，取出滤杯，并换上新的滤杯，以便进行正式的取样。

3)将取样枪移至刚才预备试验的测点，开启真空泵，同时进行计时。在停止风机时必须同时停止计时。风机停止之后，取出取样滤杯，放入预先准备好的信封中，按规定密封并贴上标签。记录人员必须记下取样点位置、这一连续采样所历经的时间、风机的流量、冷却水的流量等。

4)按上述步骤进行下一点的测量。

三、注意事项

1取样枪在高温烟道工作时，应保证足够压力的冷却水冷却取样枪，一旦发现冷却水不够或出水汽化严重，应尽快将取样枪拉出，防止取样枪因高温烧坏；

2注意装置各接点的密封，防止因漏风造成误差；

3推荐装置间断工作，防止风机连续工作过长发热；

4取样装置重50kg左右，使用时，请注意安全，建议操作人员大于3人。

本发明的装置曾在广东连州电厂、阳山电厂等大型循环流化床锅炉旋风分离器进口和出口高达1100℃温度水平的高温烟气中进行了飞灰取样试验，测量高温旋风分离器进出口颗粒浓度和粒度，确定了高温旋风分离器分离效率、切割粒径、锅炉实际运行的循环倍率以及与设计值偏离情况；从而掌握了大型循环流化床锅炉整体运行特性并对其进行燃烧调整优化，从而指导大型电站循环流化床锅炉优化运行。该取样装置也可以推广应用到煤粉炉的高温烟气中飞灰取样。

本发明的装置在“大型电站循环流化床锅炉运行特性及燃烧优化技术研究”科研项目中对高达1100℃温度水平的循环流化床锅炉高温旋风分离器首次进行现场试验研究而研发了该高温等速飞灰取样装置，通过该装置，申请人顺利完成了高温旋风分离器内部运行机理研究，使得该科研项目顺利实施，从而使该项目的经济效益发挥出来，该项目总的直接经济效益为每年至少为2583万元以上。

Claims (9)

1、一种循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，包括取样枪(17)，其结构为在一取样管(7)的前端连接有取样头(2)，该取样头(2)开有进烟口并与取样管(7)管腔连通，取样管(7)后端设有放置取样飞灰的取样筒(12)及取样接管(13)，在取样管中穿有靠背管(16)，靠背管(16)后端与差压测量装置连接，其特征是：所述的取样管(7)外套有用于冷却水通过的水冷套管，其冷却水进、出的进口和出口设在水冷套管后端。

2、根据权利要求1所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的水冷套管由直径不等的管套叠构成，多层套管中相邻的两管的内壁和外壁之间均留有供冷却液体通过的空隙，且相邻的两管之间开有连通两者管腔的孔，冷却水进口和出口分别开在多层套管中位于最外面的管和位于最里面的管的后端。

3、根据权利要求1所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的水冷套管由内外水冷管构成，内外水冷管之间以及内水冷管内壁与取样管外壁之间留有供冷却水流通的空隙，内外水冷管的前端封闭但管腔相互连通，内外水冷管的后端分别接出水管、进水管。

4、根据权利要求1或2或3所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的取样接管(13)后端接有抽气泵(18)，取样接管和抽气泵之间依次串联有硅胶过滤器(19)、流量计(20和阀门(21)。

5、根据权利要求4所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的外水冷管(5)后端以闷盖(15)封闭，在管侧壁上开有口连接进水管(8)，所述的内水冷管(6)后端穿出闷盖(15)并固定其上，所述内水冷管(6)的前端口与外水冷管(5)前端面留有空隙连通内外水冷管(5、6)前端内腔；所述内水冷管的后端设有接头(10)，通过密封旋盖(11)与取样筒(12)连接。

6、根据权利要求5所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的靠背管(16)的外壁与取样管(7)的内壁之间留有空隙，靠背管(16)前端、后端均穿出取样管(7)，前端由一堵头(1)固定。

7、根据权利要求6所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的取样枪(17)前端结构为：一具有阶梯外壁的管状套筒(3)，阶梯外壁的台阶面与外水冷管前端封闭连接，套筒(3)的后端连接取样管前端，套筒(3)的内孔镶套装有取样环(4)，取样环的前端堵有堵头(1)，所述的靠背管前端穿出堵头并固定在堵头上，套筒的前端可有横向孔连通取样环(4)内腔，横向孔的孔口装有取样头(2)。

8、根据权利要求7所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的位于取样管(7)后端的接头(10)通过密封旋盖(11)连接取样筒(12)，接头和取样筒的接触面之间设有密封垫片(14)，所述的取样筒(12)的后端连接有取样接管(13)，该取样接管(13)的管腔与所述的取样管(7)连通。

9、根据权利要求8所述的循环流化床锅炉水冷飞灰取样装置，其特征在于：所述的取样头(2)是可拆装地安装在所述的套筒(3)横向孔的孔口内，可根据不同的飞灰浓度选择具有不同大小的取样口的取样头。

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