CN106404068B - 一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，包括：温度测量系统，用于从所述炉内指定位置高速吸入烟气，以测量所述烟气的温度，从而间接测量出炉内指定位置处的温度；成分检测系统，其连接所述温度测量系统，并从所述温度测量系统取样烟气，以分析所述烟气的成分。本发明中的用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，可以实时、准确地检测炉内的燃烧温度，量化温度数值，形成焚烧炉温度曲线；还可以实时、准确地检测炉内的烟气成分形成烟气各成分的比例曲线；另外，抽取烟气时能够吸收烟气中的辐射热，补充普通温度计因无热辐射导致测得的温度偏差；测量完毕后，可用压缩空气冲洗套管和探针，保证探针的使用寿命。

Description

一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧领域，具体而言涉及一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置。

背景技术

目前，焚烧发电厂普遍存在各种燃烧问题，如燃烧中炉温的控制、燃烧不充分或过量空气系数过大等，均是由于无法掌握炉内实时燃烧工况而产生的。

目前对炉膛温度的控制仅靠在炉墙上安装温度计测得温度，但由于炉内燃烧不均匀或者炉膛宽度较大等原因，通常炉膛四周测得的温度差别极大，此温度实用意义极低。而现有的直接式温度计由于裸露在外，抽出时烟气的辐射热直接减少，也会导致测量温度偏低。

另一方面，炉内燃烧区域的含氧量直接影响炉膛温度、燃料燃尽率及NOx的生成等。目前的普遍方式为在焚烧炉尾部省煤器后增加一个含氧量的在线监测装置，以控制含氧量，但是焚烧炉至省煤器之间的漏入空气量难以统计，有可能出现省煤器后显示含氧量为4～6％，而焚烧炉出口处含氧量为0％的情况，从而产生炉膛温度降低、CO产量增加及燃料不能燃尽等一系列问题。同时，由于垃圾、生物质等燃料成分复杂，无法判断在燃烧过程中形成的物质成分及燃烧工况，无法实现分段燃烧，炉内CO、NO等的含量均无法测量，而仅在引风机后设置在线监测装置，从而不能进行燃烧优化。而现有的在线监测装置，其探针裸露，极易受烟气污染，且不耐高温，因此仅能测量经过烟气处理之后的烟气成分。

因此，为了解决上述问题，有必要提出一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，以解决现有的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明提供一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，包括：

温度测量系统，用于从所述炉内指定位置高速吸入烟气，以测量所述烟气的温度，从而间接测量出炉内指定位置处的温度；

成分检测系统，其连接所述温度测量系统，并从所述温度测量系统取样烟气，以分析所述烟气的成分。

在一个实施例中，所述温度测量系统包括：

抽气装置，用于将炉内烟气高速吸入套管中；

探针，其一端插入所述炉内指定位置，另一端置于所述套管中，用于通过所述抽气装置高速吸入所述指定位置的烟气；

测温计，其一端插入所述套管中与所述探针连接，用于测量所吸入烟气的温度，从而间接测量出所述炉内指定位置处的温度。

在一个实施例中，所述温度测量系统还包括冷却装置，其连接至所述套管，用于冷却所述探针和套管。

在一个实施例中，所述探针和套管之间间隔20-30mm的间距。

优选地，所述探针和套管之间间隔25mm的间距。

在一个实施例中，所述探针的长度为2-6m。

在一个实施例中，所述抽气装置还包括空气入口，用于通过所述空气入口抽入压缩空气，以冲洗所述探针和套管。

在一个实施例中，所述温度测量系统还包括烟气取样口，其中所述成分检测系统通过所述烟气取样口从所述温度测量系统取样烟气。

在一个实施例中，所述成分检测系统包括：

取样装置，其连接至所述温度测量装置的烟气取样口，用于通过所述烟气取样口从所述温度测量装置取样烟气；

烟气分析仪，其连接至所述取样装置，用于分析所取样来的烟气的成分。

在一个实施例中，所述成分检测系统还包括：

冷凝器，其连接所述取样装置，用于干燥并冷却所取样来的烟气；

过滤装置，其连接所述冷凝器，用于过滤经所述冷凝器干燥并冷却后的烟气。

在一个实施例中，所述成分检测系统还包括：

增压泵，其连接所述过滤装置，用于为经所述过滤装置过滤后的烟气增压；

流量调节阀，其连接所述增压泵，用于调节进入所述烟气分析仪的烟气的流量。

本发明中的用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，可以实时、准确地检测炉内的燃烧温度，量化温度数值，形成焚烧炉温度曲线；还可以实时、准确地检测炉内的烟气成分形成烟气各成分的比例曲线；另外，抽取烟气时能够吸收烟气中的辐射热，补充普通温度计因无热辐射导致测得的温度偏差；测量完毕后，可用压缩空气冲洗套管和探针，保证探针的使用寿命。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理和装置。

附图中：

图1是本发明测量装置的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例的温度测量系统的示例性结构示意图；

图3是根据本发明的实施例的成分检测系统的示例性结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，该系统可以实时并准确地测量焚烧炉内的温度并准确分析炉内烟气的成分。

如图1所示，所述测量装置主要包括温度测量系统100和成分检测系统200。其中所述温度测量系统100用于从焚烧炉内高速吸入烟气，以测量所述烟气的温度，从而间接测量出焚烧炉内的温度；所述成分检测系统200连接温度测量系统100，并从温度测量系统100取样烟气，以分析所述烟气的成分。

本发明的测量装置高速吸入烟气，且吸入烟气时能够吸收烟气中的热辐射，避免了普通测温计因无辐射热导致测得温度偏低的情况，同时能够保护探针不直接接触较脏的烟气；且本发明的测量装置能够测量未经处理的烟气的成分，从而使得烟气成分的测量准确度比已有测量装置高。

下面结合具体实施例详细描述本发明的测量装置的具体结构。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，测量装置中的温度测量系统100可包括抽气装置110、探针120、套管130、冷却装置140、测温计150。

其中，探针120的一端插入焚烧炉内的指定位置，另一端置于套管130中，通过与探针120和套管130相连的抽气装置110，可以将该指定位置处的烟气高速吸入套管130中。示例地，所述指定位置可以是想要测量温度的任意位置。

为了实现测量焚烧炉内任意位置处的温度，探针120可以根据需要设计为任意合适的长度，示例地，可以根据需要设计2-6m的不同长度。将探针120设计为不同长度，可测量焚烧炉内同一轴线上不同区域的温度，从而形成温度趋势曲线。

示例地，套管130只取一个较大的开孔，使得所测烟气较脏时，不会阻塞套管。

为了吸入烟气时能够吸收烟气中的辐射热，探针120插入炉内时，与套管130之间可以间隔适当的间距。示例地，探针120与套管130之间间隔20-30mm的间距。优选地，探针120与套管130之间间隔25mm的间距。

其中，测温计150与探针120连接，用于测量所吸入烟气的温度，从而间接测量出所述炉内指定位置处的温度。为了测量更大范围的温度，测温计150可选用热电偶，由此可测量800-1500℃范围的温度。进一步地，可根据所测温度区间的不同选用不同类型的热电偶，例如，温度范围在1200℃左右时选用K型热电偶，在1500℃左右时选用S型热电偶。

其中，冷却装置140连接至套管130，用于冷却探针120和套管130。示例地，冷却装置140可采用水冷，利用循环水进行冷却。为了保证使用者的安全及测温装置的使用寿命，冷却水的流量可以较大，例如可以约为120L/min，以确保使用者不会被烫伤。

示例地，抽气装置110的烟气入口通过阀门2与探针和套管连接，空气入口通过阀门3与压缩空气连接，出口通过阀门1连接其他设备。当测温完毕，探针120抽取出炉膛时，可打开阀门2、3，压缩空气进入，用压缩空气冲洗探针和管道，保证探针的使用寿命。

示例地，可在套管130和抽气装置110之间设置烟气取样口160，温度测量系统100和成分检测系统200通过烟气取样口160连接，以使得成分检测系统200通过烟气取样口160从温度测量系统100取样烟气。

如图3所示，根据本发明的一个实施例，测量装置中的成分检测系统200可包括取样装置210、冷凝器220、过滤装置230、增压泵240、流量调节阀250和烟气分析仪260。

其中，所述取样装置210连接温度测量系统100的烟气取样口160，以取样烟气。示例地，取样装置210可以是取样软管，也可以是本领域已知的任何其他取样装置。

所述冷凝器220连接取样装置210，用于干燥并冷却所取样来的烟气。示例地，冷凝器220中的冷却剂为冰块，将高温烟气通过冷凝器220，烟气中的水分凝结成液态水，从而达到干燥、冷却烟气的效果。

所述过滤装置230连接冷凝器220，用于过滤经冷凝器220干燥并冷却后的烟气，以除去烟气中的杂质。示例地，可以采用本领域已知的任何合适的过滤器，诸如，网式过滤器，包括管路过滤器、双筒过滤器、高压过滤器等；或叠片过滤器、砂棒滤器、碳滤器、板框过滤器、活性炭过滤器、硅藻土过滤器、微孔过滤器等。优选地，使用新型纤维材质，过滤烟气中的杂质，净化烟气。

所述增压泵240连接过滤装置230，用于为经过滤装置230过滤后的烟气增压。示例地，可采用本领域已知的任何气体增压泵、气液增压泵等。

所述流量调节阀250连接增压泵240，用于调节进入烟气分析仪260的烟气的流量。示例地，可采用本领域已知的任何气动调节阀、小流量调节阀等。

所述烟气分析仪260连接流量调节阀250，用于分析进入其的烟气的成分，从而测得烟气中O2、CO、NO等成分的比例。

示例地，在增压泵240和流量调节阀250之间还可以设置检修阀270，在对烟气分析仪260进行检修时，可关闭检修阀270，以阻止烟气进入烟气分析仪260。

示例地，根据探针的不同长度2～6m，可吸入焚烧炉内同一根轴线上不同区域的烟气，形成烟气成分趋势曲线。

本发明的测量装置的工作过程为：

打开阀门1和2，通过抽气装置110将高温烟气从探针120侧高速吸入，高温烟气通过冷却水冷却的套管，保护使用者不被烫伤，与探针另一端连接的热测温计150测量烟气温度。由于探针120和套管130之间间隔20-30cm间距，使得吸入烟气时探针120能够吸收烟气中的辐射热，补充普通测温计因无热辐射导致测得的温度偏低的情况。同时，取样装置210从烟气取样口160取样烟气，所取样的高温烟气经过冷凝器220干燥、冷却后，通过过滤装置230过滤掉烟气中的杂质，然后经增压泵240增压后，通过流量调节阀250调节进入烟气分析仪260的烟气流量，从而分析出烟气中O2、CO、NO等成分的比例。测量过程完毕后，探针120抽出炉膛时，打开阀门2和3，用压缩空气冲洗探针和管道，保证探针的使用寿命。

本发明的有益效果在于：

1.可以实时、准确地检测炉内的燃烧温度，量化温度数值，并可以连续检测同一截面上的不同点的烟气温度，形成焚烧炉温度曲线；

2.可以实时、准确地检测炉内的烟气成分，并可以连续检测同一截面上不同点的烟气成分，形成烟气各成分的比例曲线；

3.抽取烟气时能够吸收烟气中的辐射热，补充普通温度计因无热辐射导致测得的温度偏差；

4.测量完毕后，可用压缩空气冲洗套管和探针，保证探针的使用寿命。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于实时检测炉内温度及烟气成分的测量装置，其特征在于，包括：

温度测量系统，用于从所述炉内指定位置高速吸入烟气，以测量所述烟气的温度，从而间接测量出炉内指定位置处的温度；

成分检测系统，其连接所述温度测量系统，并从所述温度测量系统取样烟气，以分析所述烟气的成分，

其中所述温度测量系统包括：

抽气装置，用于将炉内烟气高速吸入套管中；

探针，其一端插入所述炉内指定位置，另一端置于所述套管中，用于通过所述抽气装置高速吸入所述指定位置的烟气；

测温计，其一端插入所述套管中与所述探针连接，用于测量所吸入烟气的温度，从而间接测量出所述炉内指定位置处的温度。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度测量系统还包括冷却装置，其连接至所述套管，用于冷却所述探针和套管。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述探针插入所述炉内指定位置的一端位于所述套管内且距离所述套管的管口的轴向距离为20-30mm。

4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述轴向距离为25mm。

5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述探针的长度为2-6m。

6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述抽气装置还包括空气入口，用于通过所述空气入口抽入压缩空气，以冲洗所述探针和套管。

7.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述温度测量系统还包括烟气取样口，其中所述成分检测系统通过所述烟气取样口从所述温度测量系统取样烟气。

8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述成分检测系统包括：

取样装置，其连接至所述温度测量装置的烟气取样口，用于通过所述烟气取样口从所述温度测量装置取样烟气；

烟气分析仪，其连接至所述取样装置，用于分析所取样来的烟气的成分。

9.如权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述成分检测系统还包括：

冷凝器，其连接所述取样装置，用于干燥并冷却所取样来的烟气；

过滤装置，其连接所述冷凝器，用于过滤经所述冷凝器干燥并冷却后的烟气。

10.如权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述成分检测系统还包括：

增压泵，其连接所述过滤装置，用于为经所述过滤装置过滤后的烟气增压；

流量调节阀，其连接所述增压泵，用于调节进入所述烟气分析仪的烟气的流量。