CN104931146A - 一种测量炉膛烟气温度装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量炉膛烟气温度装置，由烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却和供电支撑调整部分组成，烟气等速抽引与烟气测速连通，探头冷却与烟气测温连通，烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却均与供电和支撑调整连接，该装置具有便携水冷式恒温调节、等速控制功能，操作简单、测量精度高。
Description
技术领域：
本发明涉及工程检测技术领域，特别涉及一种测量炉膛烟气温度装置。
技术背景：
在热加工工业实际生产过程中，人们总是期待知道炉膛内部火焰温度、烟气温度及被加热工件表面温度分布等三个关键参数及其三者的关系，因为这些技术指标直接关系着直火式加热炉的传热效率和被加热工件(如炉管)本身的安全性、加热均匀性以及产品的成品率。因此，长期来人们一直致力于解决炉膛内部火焰和烟气的温度场测量问题。本发明提出一种可伸缩式工业炉膛烟气温度测量装置。该发明装置包括具有水冷却盘管的抽气式耐高温探测杆(组合件)、耐高温防辐射遮热罩、烟气流速度测量传感器、烟气等速调节控制器及抽引风机、K型-快速铠装热电偶、数显表、冷却盘管、冷却循环水管路及阀门、循环水泵、热电偶冷端温度测控调节器、循环水空冷器，三角架、看火门密封装置等几部分组成。本测量装置主要用于热加工领域的工业炉炉膛火焰或高温烟气，以及工件表面温度的接触测量。可以精确测量炉内高温烟气分布和受热工件如管式加热炉炉管的表面温度。是炉膛内被加热工件表面受热状况等传热技术研究，如管式炉炉管温度分布和受热情况分析诊断，不可缺少的工具。对指导直火式加热炉优化结构设计、火嘴负荷均匀调整和保证管式加热炉安全运行具有重要意义。
为了更好的测量管式炉炉管温度，CN201867255U，公开了一种单管抽气热电偶，包括热电偶，所述热电偶的测量端外部安装有射气抽气器，所述热电偶的支撑管为单管。所述热电偶为遮热罩抽气式热电偶。该实用新型中射气抽气器安装在抽气热电偶的头部测量端，采用单股压缩空气作为抽气工 质和冷却工质，热电偶的支撑管为单管，管内工质单向流动。
CN201867255U采用射气抽气器，利用单股压缩空气作为抽气工质和冷却工质。没有等速测量环节、和冷却水环节，因此速度误差和高温烟气造成的热电偶冷端附加误差较大。
CN203365006U公开了一种伸缩式热电偶，包括套管、接线盒、热偶丝，所述热偶丝的热端插入套管中，冷端连接接线盒中的端子排，所述套管上连接有伸缩机构和基座，所述伸缩机构位于热偶丝冷端所在侧，基座位于热偶丝热端所在侧，所述伸缩机构与基座固定连接；所述套管与伸缩机构、基座之间密封连接。
CN203323896U公开了一种测量烟气用的耐腐蚀热电偶，包括接线盒、测温芯体、阻漏装置以及保护套管，保护套管通过阻漏装置固装在接线盒下端，测温芯体固装在保护套管内的接线盒下端，其保护套管中部通过一连通管连接一吹气管中部，吹气管一端开设有惰性气体进口，保护套管下端开设通气口。该实用新型结构简单、设计科学合理、制作简单、成本较低、延长了使用寿命、测温速度快、耐冲击腐蚀效果好。
专利CN203323896U是一种吹气式烟气测量装置，可以定点测量炉内烟气，可测量有腐蚀性气体的炉膛烟气。但不能测量炉膛烟气温度场。该发明装置不能测量炉膛内工件表面温度。
CN101403643公开一种利用声学测量炉膛烟气温度的装置，在锅炉炉膛两侧炉墙对称位置上各安装一套由声波导管、电动扬声器和增强型传声器组成的声波收发器；电动扬声器发出声信号，同时被同侧和对侧的增强型传声器接收并将其转变成电压信号，通过信号调理器后用电缆输入双通道数据采集卡转换为数字信号，再通过互相关分析得出声波飞渡时间，最后经计算机 和软件计算出烟气温度。所述装置不受炉内高温、多尘、腐蚀、湍流等复杂恶劣环境限制，具有非插入式、准确、实时、便携测量的特点，可以取代传统的炉膛高温探针，并能够及时判断锅炉的燃烧情况，加以调节和控制。
炉膛烟气和火焰温度的测量主要技术难点是要克服高温火焰或烟气对探头的强辐射以及热电偶保护套管的耐高温性能两大难题。在炉膛内部传热性能研究的过程中，人们使用一种带水冷套管的抽气式热电偶的方法测量炉膛高温烟气温度。这种方法通常使用蒸汽或压缩空气作为引射介质，将高温烟气抽引到测量套管内，其温度通过测量套管内的热电偶感温端测得，最后通过测温显示表显示出来。烟气流过测温传感器时会造成测量误差，其误差大小与烟气流速相关，通过调节引射介质流量的大小来改变烟气抽出的速度使其与炉膛内烟气的自然流速相等，这时的流速误差最小。传统的引射式烟气温度测量仪均无等速控制系统、操作复杂，烟气的抽引量靠人为估计，因此测量误差很大。
发明内容：
本发明为了克服现有技术蒸汽或压缩空气引射式烟气抽引测温仪的缺点，提出一种测温炉膛烟气装置，该装置具有便携水冷式、等速控制功能，可以灵活机动地对多种形式的直火式炉膛内烟气或火焰实施检测，也可以实现对炉膛内工件如炉管表面温度进行在线定点测量。该测量装置对检测炉内火焰、烟气及被加热工件受热状况，以及指导优化直火式加热炉结构设计、运行时炉火嘴负荷均匀调整和保证工业管式加热炉安全运行都具有重要意义。
一种测量炉膛烟气温度装置，由：烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却和供电支撑调整部分组成，其特征在于：烟气等速抽引与烟气测温连通，探头冷却与烟气测温连通，烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却均与供电支撑调整连接。
所述的烟气测温部分由热电偶3和温度数显表4组成，热电偶3和温度数 显表4由专用连接线33连通，热电偶3由铠装热电偶31和接线盒32组成。
所述的烟气等速抽部分由防辐射遮热罩1、探杆2、抽引风机13、烟气流速测量传感器11、热烟气速度调节控制器12和电源16组成，防辐射遮热罩1位于探杆2一端，抽引风机13设置在探杆2的另一端，烟气流速测量传感器11设置在探杆2上，通过连接信号线114与热烟气速度调节控制器12连接，热烟气速度调节控制器12抽引风机13与电源16连接，热烟气速度调节控制器12与抽引风机13连接，并通过信号线与速度传感器11相连，三者构成等速抽引控制回路。
所述的探杆2包括前套管23、后套管24、套管连接件21和26、电偶前定位件22和热电偶后定位件25，前套管23、套管连接件21和电偶前定位件22位于探杆2前部，后套管24、套管连接件26和热电偶后定位件25位于探杆2后部。
所述的探头冷却部分由冷却盘管5、冷却循环水管路6、循环水泵7、水箱8、循环水冷凝器9、空冷风机10、热风温度传感器14和冷却水温度调节器15组成，冷却盘管5与冷却循环水管路6、循环水泵7、水箱8和循环水冷凝器9连通，空冷风机10与循环水冷凝器9连接，热风温度传感器14测温端插入到抽引风机13入口，热风温度传感器14与温度调节器15通过连接线151连接，冷却水温度调节器15通过信号线152与循环水泵7连接，热风温度传感器14、循环水泵7和冷却水温度调节器15构成烟气恒温控制回路。
所述的供电支撑调整部分由电源16、三角架17、看火门密封18组成，三角架17位于看火门密封18外侧。
所述的烟气流速测量传感器11连接有测速管111和测速管112，利用定位件将测速管111和测速管112固定在探杆2上。
所述的探杆2设有抽气管器件21、23和24，通过器件22和25固定在探杆2内部，热电偶3穿过器件22和25被定位。
本发明一种炉膛烟气温度测量装置，采用抽引风机替代传统的蒸汽或压缩空气引射器，简化了系统结构并节省了引射介质，同时也便于操作。
利用该测温装置还能够测量工业炉膛内被加热工件表面温度，提高了测温仪器的利用效率。
采用冷却水保护盘管冷却热电偶冷端，克服了传统水冷套管式结构的热膨胀不宜吸收问题，通过调节冷却水循环量可保证热电偶冷端温度恒定，提高了测温精度。
在测温探杆前端安装有一个可更换的耐高温陶瓷辐射罩，可有效屏蔽高温炉墙、炉管等固体对测温端产生的辐射效应。
测温探杆前部分是可更换的，根据炉膛大小及测量的不同要求可更换不同长度的测量杆。
该测温装置设计成交直流电源两用的便携式结构。可应用于各种炉膛的烟气测量，携带方便、操作简单。
与现有技术相比本发明一种炉膛烟气温度测量装置有以下优点：
1.可以对炉膛烟气和炉内被加热工件表面温度进行精确测量、使测温精度大大提高，测温探杆前端安装有一个可更换的耐高温陶瓷辐射罩，可有效屏蔽高温炉墙、炉管等固体对测温端产生的辐射效应；
2.可同时对炉膛高温烟气、火焰及炉内被加热工件表面温度进行测量，测温探杆前部分是可更换的，可根据炉膛大小及测量的不同要求更换不同长度的测量杆，提高了测温仪器的利用效率；
3.该测温装置设计成交直流电源两用的便携式结构，可应用于各种炉膛的烟气测量，携带方便、操作简单；
4.使用风机引射式抽引装置，比蒸汽或压缩空气引射式调节简单，可实现等 速采样，并能节省引射用蒸汽或压缩空气。
附图说明
图1为一种测量炉膛烟气温度装置结构示意图
图2为一种测量炉膛烟气温度装置探测管结构图
图3为一种测量炉膛烟气温度装置热电偶3的定位主视图
图4为一种测量炉膛烟气温度装置热电偶3的定位左视图
其中：1.防辐射遮热罩，111和112测速管，2.探杆，21、23、和24.抽气管器件，22、25.器件，3.热电偶，4.温度数显表，5.冷却水盘管，6.冷却循环水管路，7.循环水泵，8.冷却水箱，9.循环水空冷器，10.冷却风机，11.烟气流速测量传感器，111.测速管，112.测速管，12.热烟气速调节控制器，13.抽引风机，14.热电偶冷端温度传感器，15.冷却水温度调节器，16.交直流两用电源，17.三角架，18.看火门密封装置，19.炉膛内壁。
具体实施方式：
实施例1
一种炉膛烟气温度测量装置，由防辐射遮热罩1、探杆2、热电偶3、温度数显表4、抽引风机13和电源16等部件组成，辐射遮热罩1位于探杆2一端，抽引风机13设置在探杆2另一端。热电偶3设置在探杆2内部，温度数显表4与热电偶3连通，抽引风机13与电源16连接，抽引风机13入口连接管上连接有热烟气速调节控制器12和热电偶冷端温度传感器14。热电偶冷端温度传感器14与冷却水温度调节器15连通。探杆2内部还设有烟气冷却水盘管5，烟气冷却水盘管5与冷却循环水管路6、循环水泵7、循环水空冷器9和冷却水箱8连通并构成循环回路。探杆2连接在三角架17上，利用看 火门密封装置18的密封件将探杆2固定在加热炉炉膛内壁19上，烟气流速测量传感器11连接有测速管111和测速管112，利用定位件将测速管111和测速管112固定在探杆2上。探杆2设有抽气管器件21、23和24，通过器件22和25固定在探杆2内部，热电偶3穿过器件22和25被定位。
本发明一种炉膛烟气温度测量装置的工作过程是：先完成以上连接并接通电源，开启“循环水冷却系统”的循环水泵部件7和空冷风机部件10及阀门，调节冷却水温度调节器部件15使其稳定工作；开启“烟气等速抽气系统”的抽引风机部件13和调节热测控-调节器部件使其稳定工作，烟气连续从测量套管与热电偶形成的烟气流道中流出；观察温度数显表部件4的显示值是否稳定；一切正常后将抽气式耐高温探杆2插入加热炉的观测孔并伸入炉膛内待测位置，观察温度数显表4的显示值是否稳定、待显示数值稳定时纪录下显示的温度竖直及探杆的插入位置。调节耐高温探杆2的插入炉膛深度，重复以上步骤记录下温度和位置直到完成测量。测试结束后将系统探杆完全退出炉膛之外，并使探杆冷却到环境温度后才能关闭循环冷却水系统。在此期间该测试装置可以自动实现对被测烟气的等速测温，并能保持抽气热电偶冷端烟气稳定在设定温度。从而确保了烟气温度测量的准确性。若要测量炉膛炉管、管架、炉壁表面温度，可将调节探杆2使其头部的耐高温防辐射罩器件1部件紧贴被测体表面，调整快速铠装热电偶部件3使其感温端也紧贴被测体表面，此时温度数显表4显示的即为被测体表面的温度。
Claims (10)
1.一种测量炉膛烟气温度装置，由烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却和供电支撑调整部分组成，其特征在于：烟气等速抽引与烟气测速连通，探头冷却与烟气测温连通，烟气测温、烟气等速抽引、探头冷却均与供电支撑调整连接。
2.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的烟气测温部分由热电偶(3)和温度数显表(4)组成，热电偶(3)和温度数显表(4)由专用连接线(33)连通，热电偶(3)由铠装热电偶(31)和接线盒(32)组成。
3.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的烟气等速抽引部分由防辐射遮热罩(1)、探杆(2)、抽引风机(13)、烟气流速测量传感器(11)、热烟气速度调节控制器(12)和电源(16)组成，防辐射遮热罩(1)位于探杆(2)一端，抽引风机(13)设置在探杆(2)的另一端，烟气流速测量传感器(11)设置在探杆(2)上，通过连接信号线(114)与热烟气速度调节控制器(12)连接，热烟气速度调节控制器(12)、抽引风机(13)与电源(16)连接。
4.依照权利要求1和3所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的热烟气速度调节控制器(12)与抽引风机(13)连接，通过信号线(114)与速度传感器(11)相连，热烟气速度调节控制器(12)、抽引风机(13)和速度传感器(11)构成等速抽引控制回路。
5.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的探杆(2)包括前套管(23)、后套管(24)、套管连接件(21)和(26)、电偶前定位件(22)和热电偶后定位件(25)，前套管(23)、套管连接件(21)和电偶前定位件(22)位于探杆(2)前部，后套管(24)、套管连接件(26)和热电偶后定位件(25)位于探杆(2)后部。
6.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的探头冷却部分由冷却盘管(5)、冷却循环水管路(6)、循环水泵(7)、水箱(8)、循环水冷凝器(9)、空冷风机(10)、热风温度传感器(14)和冷却水温度调节器(15)组成。冷却盘管(5)与冷却循环水管路(6)、循环水泵(7)、水箱(8)和循环水冷凝器(9)连通，空冷风机(10)与循环水冷凝器(9)连接，热风温度传感器(14)测温端插入到抽引风机(13)入口，热风温度传感器(14)与温度调节器(15)通过连接线(151)连接。
7.依照权利要求1和6所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述冷却水温度调节器(15)通过信号线(152)与循环水泵(7)连接，热风温度传感器(14)、循环水泵(7)和冷却水温度调节器(15)构成烟气恒温控制回路。
8.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的供电支撑调整部分由电源(16)、三角架(17)、看火门密封(18)组成，三角架(17)位于看火门密封(18)外侧。
9.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的烟气流速测量传感器(11)连接有测速管(111)和测速管(112)，利用定位件将测速管(111)和测速管(112)固定在探杆(2)上。
10.依照权利要求1所述的一种测量炉膛烟气温度装置，其特征在于：所述的探杆(2)设有抽气管器件(21)、(23)和(24)，通过器件(22)和(25)固定在探杆(2)内部，热电偶(3)穿过器件(22)和(25)定位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |