CN103162993A - 一种飞灰等温等速取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞灰等温等速取样装置，取样枪前端安装有取样头，取样枪置于烟道内；取样枪尾部通过二号耐高温金属软管与旋风分离器相连；取样枪和二号耐高温金属软管外套设有一号耐高温金属软管，一号耐高温金属软管一端与烟道连通，另一端通过除尘器与抽气机相连；旋风分离器下端连接有球阀，顶部与过滤器相连，过滤器连接至流量计，流量计与抽气机相连；过滤器、旋风分离器外设有加热器；一号热电偶一端与温度变送器相连，温度变送器通过信号线与温度控制系统相连；二号热电偶一端位于旋风分离器内，另一端与温度变送器相连。等速取样及耐温高效过滤器获得烟气中飞灰的实际粒径分布，本发明准确地反映取样点飞灰中的重金属等污染物含量。

Description

一种飞灰等温等速取样装置

技术领域

本发明涉及锅炉及焚烧炉的检测装置，特别是锅炉及焚烧炉燃烧系统和除尘系统中飞灰等温等速取样装置。

背景技术

燃煤飞灰中含有部分重金属等污染物，但垃圾、污泥或其他固废焚烧炉焚烧过程中产生飞灰的重金属等污染物含量可能更高，同样值得关注。煤及固废中所含的重金属及其化合物在燃烧/焚烧过程中会被蒸发进入烟气，烟气从温度较高(800℃～1100℃)的炉膛进入锅炉或焚烧炉的尾部烟道进行冷却降温的过程中，烟气中重金属形成离散的金属颗粒气溶胶或在飞灰颗粒表面发生均匀核化和异相沉积作用，从而得到浓缩。与之类似，二噁英也是在尾部烟道中通过二次合成和气相前驱物低温催化反应沉积到飞灰上的。因而，温度是污染物飞灰富集的关键因素。

由于不同粒径飞灰的比表面积差异，污染物富集的程度也不同，通常随着颗粒尺寸的减小，污染物聚集程度都呈现出增加的趋势。因而，准确地取飞灰样及测定其中污染物富集情况，获取温度及粒径对飞灰中污染物的聚集程度和浸出毒性的影响，可为降低污染物在飞灰上富集措施的设计提供参考。

目前，锅炉飞灰取样装置大多采用撞击式和离心式。典型的撞击式飞灰取样装置如“多孔撞击式飞灰取样器”（专利公开号：CN101446526A），即在烟道内固定一根垂直的管体，携带飞灰的烟气遇到管体转向减速，携带固体能力下降，飞灰分离沉淀落入安装于管体底端的漏斗内。该取样装置仅适合于粒径较大的飞灰颗粒，粒径较小的颗粒无法被分离。如前所述，小粒径飞灰颗粒表面的重金属等污染物富集浓度与大颗粒飞灰的相差较大，导致该装置的取样结果缺乏代表性。此外，对于垂直烟道，该取样装置的运用也会受到限制。

典型的离心式飞灰取样装置如“飞灰等速取样装置”（专利公开号：CN101813579A），烟道烟气引入旋风分离装置后，烟气产生强烈旋转，利用旋转的含尘烟气所产生的离心力，将飞灰颗粒从气流中分离出来。为便于取样，该取样装置安置于烟道外侧，取样装置温度相对烟气温度低的多，导致在整个取样过程中烟气温度不断降低，气态重金属等污染物冷凝至飞灰上，增加飞灰中污染物含量，难以真实反映取样点飞灰中污染物含量。与撞击式飞灰取样装置类似，离心式存在临界分离粒径，难以将粒径较小的飞灰颗粒从烟气中分离出来。

此外，为使抽取的飞灰颗粒样品与烟气中飞灰的粒度分布一致，取样必须在等速的条件下进行，即进入取样头入口的烟气流速应与取样点烟气流速相等。

迄今为止，未见到既能控制取样过程中取样装置内烟气温度与取样点温度一致，同时保证进入取样枪的烟气流速与周围烟气的流速相等，又能收集烟气中细小飞灰颗粒的取样装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于，提供一种既能有效控制取样流程烟气的温度及取样点烟气流速，同时又能收集烟气中细小飞灰的装置。

技术方案：一种飞灰等温等速取样装置，它包括取样枪，取样枪的前端安装有取样头，取样枪穿过烟道壁，置于烟道内；取样枪的尾部通过二号耐高温金属软管与旋风分离器的入口相连；取样枪和二号耐高温金属软管外套设有一号耐高温金属软管，一号耐高温金属软管与二号耐高温金属软管之间形成循环通道；一号耐高温金属软管的一端穿过烟道壁，与烟道连通，另一端通过除尘器与抽气机相连；旋风分离器的下端连接有球阀，旋风分离器顶部的排气管与过滤器底部相连，过滤器的排气管连接至流量计入口，流量计的出口与抽气机相连；过滤器、旋风分离器外设有加热器，加热器外设有保温装置；一号热电偶的测量端位于烟道内的取样头处，另一端与温度变送器相连，二号热电偶的测量端位于旋风分离器内，另一端与温度变送器相连；温度变送器通过信号线与温度控制系统相连。

其中，所述的过滤器包括滤筒、不锈钢金属搭扣、出口法兰、滤筒法兰和刚玉滤芯，刚玉滤芯放置于滤筒中，滤筒法兰与出口法兰通过不锈钢金属搭扣进行固定。

有益效果：本发明相对于现有技术而言，根据重金属等污染物在飞灰中的富集机理，首次提出了通过温度控制实现等温取样，避免烟气中气相的重金属等污染物冷凝到飞灰上，从而准确地反映取样点飞灰中的重金属等污染物含量；同时，通过等速取样及耐温高效过滤器获得烟气中飞灰的实际粒径分布；在检测锅炉及焚烧炉飞灰的重金属等污染物含量时，保证了烟道飞灰取样的准确性和代表性，具有结构紧凑、安装位置灵活、操作简单等优点。

附图说明

图1为本发明的飞灰等温等速取样装置的结构示意图。

图2为本发明的飞灰等温等速取样装置过滤器的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的基本思想是，利用电加热器实现飞灰的等温取样，保证重金属等污染物浓度测量的准确性；同时利用流量计控制取样头入口烟气流速或改变取样头尺寸，实现飞灰的等速取样，并通过旋风分离器和耐高温过滤器将烟气中的大小颗粒一并捕捉下来，以获得烟气中真实的飞灰粒径分布。

如图1所示，本发明的一种飞灰等温等速取样装置，它包括取样枪9，取样枪9的前端安装有取样头8，取样枪9穿过烟道壁12，位于烟道内。取样枪9的尾部通过二号耐高温金属软管11与旋风分离器2的入口相连，使得整个装置的安装位置灵活，结构简单合理，操作方便。

取样枪9和二号耐高温金属软管11外套设有一号耐高温金属软管10，一号耐高温金属软管10的入口端穿过烟道壁12，置于烟道内；出口端通过除尘器17与抽气机1相连。一号耐高温金属软管10外套有二号耐高温金属软管11，一号耐高温金属软管10与二号耐高温金属软管11之间形成循环通道。所抽取的烟道内的烟气流经一号耐高温软管10与二号耐高温金属软管11之间的环形通道，加热二号耐高温金属软管11，以保证二号耐高温金属软管11内烟气温度与烟道内的烟气温度一致。

旋风分离器2的下端连接有球阀16，旋风分离器2顶部的排气管与过滤器4底部相连，过滤器4的排气管连接至流量计3入口，流量计3的出口与抽气机1相连；过滤器4、旋风分离器2外设有加热器15；加热器15为电加热器，电加热器外设有保温装置14；一号热电偶7穿过烟道壁12位于烟道内，一号热电偶7的一端与温度变送器6相连，二号热电偶13的一端位于旋风分离器2内，另一端与温度变送器6相连，温度变送器6通过信号线与温度控制系统5相连。

如图2所示，所述的过滤器4包括滤筒41、不锈钢金属搭扣42、出口法兰43、滤筒法兰44和刚玉滤芯45，刚玉滤芯放45置于滤筒41中，滤筒法兰44与出口法兰43通过不锈钢金属搭扣42进行固定。不锈钢金属搭扣42可以实现滤筒41内飞灰样品的迅速取出。

本发明的飞灰等温等速取样方法，通过调节抽气量或改变取样头8的尺寸，使取样头8入口烟气流速与取样点处烟道壁12内的烟气流速一致，实现等速取样；在旋风分离器2及过滤器4外侧布置电加热器15，两根热电偶分别测量取样口和旋风分离器2内的温度，并通过温度控制系统5使旋风分离器2和过滤器4内的烟气温度与取样口烟气温度一致，实现等温取样；烟气中的大颗粒通过旋风分离器2进行捕集，小颗粒则被过滤器4内的刚玉滤芯45阻挡后落入滤筒41内，从而实现等温等速取样，并使取得的飞灰样品能够真实反映取样点的飞灰粒径分布。

安装本发明所涉及的飞灰等温等速取样装置时，首先要根据测试的需要，在飞灰取样点所在的烟道壁12上开设适当尺寸的孔，以便取样枪9、一号热电偶7及一号耐高温金属软管10的入口能够自由出入。然后，将取样枪9垂直于烟道壁12插入烟道中央，使取样头8迎着烟气流向；再将一号热电偶7插入烟道壁12，测量端位于取样头8处，以准确测量取样点的烟温；通过二号耐高温金属软管11将取样枪9与旋风分离器2入口连接起来，一号耐高温金属软管10的入口插入烟道内，出口与除尘器17相连；过滤器4的出口与流量计3相连；除尘器17和流量计3与抽气机1相连；最后，将取样枪9、一号热电偶7及一号耐高温金属软管10固定，并修复烟道壁12及保温层，一号热电偶7的一端位于取样头8处。

进行飞灰取样时，首先通过电加热器15以及温度控制系统5对旋风分离器2及滤筒41进行加热，开启抽气机1抽取烟气加热一号耐高温金属软管10，使取样流程烟气温度与取样点烟温相同。其中，温度控制系统5的输入温度信号为一号热电偶7在取样点的测量值。然后，调节流量计3，使得取样头8处的烟气流速与取样点烟气流速保持一致，实现等速取样。流量计3的流量根据锅炉运行时的烟气量和烟道面积计算获得。烟气进入旋风分离器2后，其中较大的灰颗粒被分离出来，落入排灰管；携带较细颗粒的烟气经旋风分离器2排气管进入过滤器滤筒41，经刚玉滤芯45过滤后，其中细小的飞灰颗粒留在滤筒41内，气体从滤筒41的排气管排出，经流量计3和抽气机1排入大气。取样结束后，关闭抽气机1，然后关闭电加热器15和温度控制系统5并切断电源。最后，打开球阀15，取出旋风分离器分离的大颗粒飞灰样品；打开保温装置13，打开不锈钢金属搭扣42，将滤筒41内的细小颗粒飞灰样品取出，完成整个飞灰等温等速取样过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (2)

1.一种飞灰等温等速取样装置，其特征在于，它包括取样枪（9），取样枪（9）的前端安装有取样头（8），取样枪（9）穿过烟道壁（12），置于烟道内；取样枪（9）的尾部通过二号耐高温金属软管（11）与旋风分离器（2）的入口相连；取样枪（9）和二号耐高温金属软管（11）外套设有一号耐高温金属软管（10），一号耐高温金属软管（10）与二号耐高温金属软管（11）之间形成循环通道；一号耐高温金属软管（10）的一端穿过烟道壁（12），与烟道连通，另一端通过除尘器（17）与抽气机（1）相连；旋风分离器（2）的下端连接有球阀（16），旋风分离器（2）顶部的排气管与过滤器（4）底部相连，过滤器（4）的排气管连接至流量计（3）入口，流量计（3）的出口与抽气机（1）相连；过滤器（4）、旋风分离器（2）外设有加热器（15），加热器（15）外设有保温装置（14）；一号热电偶（7）的测量端位于烟道内的取样头（8）处，另一端与温度变送器（6）相连，二号热电偶（13）的测量端位于旋风分离器（2）内，另一端与温度变送器（6）相连；温度变送器（6）通过信号线与温度控制系统（5）相连。

2.根据权利要求1所述的一种飞灰等温等速取样装置，其特征在于：所述的过滤器（4）包括滤筒（41）、不锈钢金属搭扣（42）、出口法兰（43）、滤筒法兰（44）和刚玉滤芯（45），刚玉滤芯放（45）置于滤筒（41）中，滤筒法兰（44）与出口法兰（43）通过不锈钢金属搭扣（42）进行固定。

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