CN109443978A - 一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统，涉及测量锅炉飞灰碳含量的装置。通过增加炉渣取样管可自动将炉渣取出，利用炉渣碾磨装置的偏心机构可将大颗粒炉渣转换为小颗粒的炉渣，采用偏心结构增加了碾磨轮与壳体的接触面积，使得碾磨效果更好，采用定量给料装置可直接输出满足分析测试装置所需的炉渣量，提高了给料的效率。该系统内各装置配合使用后，实现了自动实时检测，滞后性小，节约了大量的人力成本，大大提高了含碳量的检测效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及测量锅炉飞灰碳含量的装置，特别涉及一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统。
背景技术
煤粉炉由于其蒸发量大、温度较高并不适合北方冬季供暖使用。北方供暖主要以链条炉为主，为确定链条炉燃烧是否完全，需要对炉渣含碳量进行检测，例如，采用公开号为CN101694447，名称为“一种锅炉飞灰灼烧测碳装置”。该装置虽然可实现对碳含量的测量，但由于链条炉内的炉渣颗粒较大，要想依靠上述设备进行测量，必须先依赖人工完成初期取样和对样品的处理。除此之外，也可采用离线式的化学灼烧失重法、在线式的微波测碳法等检测锅炉炉渣含碳量。采用离线式的化学灼烧失重法检测炉渣含碳量，能够保证测量结果准确，测量方法简单易行，并且设备容易维护，但该方法人工参与量大、检测耗时长，无法实现炉渣含碳量的快速及在线检测，其测量结果的滞后性大，从而无法起到及时调整锅炉运行参数，达到提高锅炉燃烧效率的目的。在线式的微波测碳法通过检测微波功率损耗得到相应的炉渣含碳量水平，该方法虽然检测速度较快、测量精度较高，但是微波能量逸散问题以及炉渣密度的均匀性影响了炉渣含碳量检测结果的准确性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统。
本发明所采用的技术方案是：一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统，包括分析测试装置，其特征在于，还包括炉渣取样管、炉渣碾磨装置和定量给料装置，炉渣取样管一端插接在炉渣下降管内，另一端与炉渣碾磨装置的炉渣入口连接，炉渣碾磨装置的渣粉口与定量给料装置的进粉口连接，定量给料装置的定量口与分析测试装置的输入口连接。
上述方案中，所述的炉渣取样管，包括带有余渣出口和炉渣出口的壳体及设置在壳体内的与上翻板连接的第一转轴和与下翻板连接的第二转轴，余渣出口位于壳体的侧壁，炉渣出口位于壳体端部且位于余渣出口下游，上翻板在第一转轴带动下旋转使余渣出口开启或封闭，下翻板在第二转轴的带动下旋转使炉渣出口封闭或开启。
上述方案中，在炉渣取样管外部设有用于冷却高温炉渣的风冷或水冷包覆套。
上述方案中，所述的炉渣碾磨装置的壳体内设有凸起，碾磨轮位于壳体和凸起之间形成的腔体内且套接在凸起上，与凸起形成偏心结构，在碾磨轮的底部设有压缩空气入口，在壳体上部设有与定量给料装置连接的渣粉口。
上述方案中，所述的炉渣碾磨装置的渣粉口处还设有筛网。
上述方案中，所述的定量给料装置顶部设有排粉口，出粉口与定量体的定量腔连通，定量体上设有与上闸板和下闸板配合的槽口, L形的上闸板和下闸板插接在槽口内可拉动L形短边移动，上闸板和下闸板分设于定量体相对的两侧并将定量腔分隔成三个空间，上闸板和下闸板的端部分别设有豁口，豁口与定量腔连通形成供炉渣通过的第一定量口和第二定量口，第二定量口位于第一定量口下方且分设于定量腔内壁相对的面上。
本发明的有益效果是：该锅炉炉渣含碳量在线监测系统，通过增加炉渣取样管可自动将炉渣取出，利用炉渣碾磨装置的偏心机构可将大颗粒炉渣转换为小颗粒的炉渣，采用偏心结构增加了碾磨轮与壳体的接触面积，使得碾磨效果更好，采用定量给料装置可直接输出满足分析测试装置所需的炉渣量，提高了给料的效率。该系统内各装置配合使用后，实现了自动实时检测，滞后性小，节约了大量的人力成本，大大提高了含碳量的检测效率和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中锅炉炉渣含碳量在线监测系统总体结构示意图；
图2为本发明实施例中炉渣取样装置结构示意图；
图3为本发明实施例中炉渣下降管结构示意图；（a）为炉渣取样装置未进入炉渣下降管的结构示意图；（b）为炉渣取样装置进入炉渣下降管后的结构示意图；
图4为本发明实施例中定量给料装置结构示意图；
图中序号说明如下：1炉渣取样管、11炉渣入口、12转轴、13上翻板、14炉渣出口、15下翻板、16转轴、17余渣出口、18壳体、2炉渣碾磨装置、21炉渣入口、22碾磨轮、23压缩空气入口、24凸起、25壳体、26渣粉口、3定量给料装置、31排粉口、32进粉口、33定量体、34定量腔、35豁口、36下闸板、37豁口、38上闸板、4分析测试装置、5炉渣下降管、51转轴、52翻板、6振动器。
具体实施方式
使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图4和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，包括：
炉渣取样管1，用于对炉渣进行取样，待取样完成并冷却后，取样管内的炉渣依靠自身重力作用进入碾磨装置；
炉渣碾磨装置2，用于对炉渣进行碾磨，经碾磨，符合要求的渣样通过筛网进入定量给料装置；
定量给料装置3，用于定量给料，通过定容积的方式确保进料量满足测试要求；
分析测试装置4，用于对炉渣含碳量进行分析，利用高温灼烧原理，通过灼烧前后的质量损失计算炉渣含碳量。
本实施例中的炉渣取样管1的炉渣入口11插接在炉渣下降管5的炉渣取样口（炉渣下降管5上开孔作为炉渣取样口），在炉渣下降管5的入口位置设有带转轴51的翻板52，转轴51固定连接在炉渣下降管5内壁，翻板52可使炉渣下降管5的入口封闭。炉渣取样管1在进入炉渣下降管5时与翻板52接触使翻板52向上翻转，炉渣取样管1的炉渣入口11与炉渣下降管5的入口连通，此时炉渣即可由炉渣下降管5进入炉渣取样管1。当锅炉运行并开始排渣后，炉渣取样管1开始取样。取样周期可调，最短可达1小时。取样时，在气动执行机构（如气缸）带动下炉渣取样管1进入炉渣下降管5并将炉渣拦截，被拦截的炉渣依靠自身重力作用进入炉渣取样管1。炉渣取样管1在炉渣下降管5内的停留时间由软件控制。达到设定停留时间后，炉渣取样管1在气动执行机构带动下退出炉渣下降管5。翻板52在炉渣取样管1退出后，依靠自身重力进行密封。
本实施例中的炉渣取样管1，包括带有余渣出口17和炉渣出口14的壳体18及设置在壳体18内的与上翻板13连接的转轴12和与下翻板15连接的转轴16，转轴12与旋转气缸连接，转轴16与另一个转角气缸连接。余渣出口14位于壳体18的侧壁且呈方形，炉渣出口14位于壳体18端部且位于余渣出口17下游。开始炉渣取样时，下翻板15在转轴16的带动下关闭炉渣取样管1，开始炉渣收集。当达到目标取样量后，上翻板13关闭，炉渣取样管1管内多余的炉渣从余渣出口17排出。取样结束后，下翻板15打开，获得的炉渣在炉渣取样管1内依靠自身重力作用落入炉渣碾磨装置2。
炉渣在下降管中的温度比较高，落入炉渣取样管1时的温度也比较高，不合适直接碾磨，因而本实施例在炉渣取样管1外部做一层风冷或者水冷的包覆套，用于冷却高温炉渣。
炉渣取样管1的炉渣出口与炉渣碾磨装置的炉渣入口21连接。炉渣碾磨装置2的壳体25内设有圆柱形凸起24，碾磨轮22套接在凸起24上且位于凸起24与壳体25之间的腔体内。壳体25与电机连接,并在电机带动下振动, 碾磨轮22在电机带动下与凸起24呈偏心摆动。将落入的炉渣碾磨成细小颗粒。在碾磨轮22的底部设有压缩空气入口23，旋风分离器的输出口与压缩空气入口23连通，为炉渣碾磨装置2提供气力输送所需的气体。碾磨时，不断从炉渣碾磨装置2鼓入压缩空气，碾磨后的渣样利用气力输送到渣粉口26，渣粉口26设有筛网，小于0.2mm的渣样能够通过筛网，不合格的炉渣落回炉渣碾磨装置2再次碾磨。经气力输送过来的炉渣由渣粉口26进入定量给料装置3。
渣粉口26与定量给料装置3的进粉口32连接。定量给料装置3顶部设有排粉口31，位于底部的出粉口与定量体33的定量腔34连通，定量体33上设有与上闸板38和下闸板36配合的槽口，L形的上闸板38和下闸板36插接在槽口内可拉动L形短边移动，上闸板38和下闸板36分设于定量体相对的两侧并将定量腔分隔成三个空间，上闸板38的端部设有豁口35，下闸板36的端部设有豁口37，豁口35与定量腔34连通形成供炉渣通过的第一定量口，豁口37与定量腔34连通形成供炉渣通过的第二定量口，第二定量口位于第一定量口下方且分设于定量腔内壁相对的面上。合格渣样通过加厚特氟龙软管进入定量给料装置3的进粉口32，利用旋风分离器对渣样进行收集，并进入底部的定量体33。当定量给料装置3不工作时，多余渣样从上部排粉口31排出，使用过滤器进行收集。工作时，下闸板36先关闭，上闸板38打开，渣样进入上闸板38、下闸板36的空腔，收粉完成后上闸板38关闭，饼状的渣样填满整个空腔。定量结束后，下闸板36打开，通过振动器6的振动（振动器6与定量给料装置3底部共同固定在位于分析测试装置顶端的连接板上，振动器6震动带动连接板震动，连接板震动带动定量给料装置3震动），渣样落入分析测试单元4内的坩埚中。
定量给料装置3的第二定量口与分析测试装置4的输入口连通。
本实施例可采用公开号为CN101694447的锅炉飞灰灼烧测碳装置作为定量给料装置对炉渣的碳含量进行分析。
通过分析测试装置4的升降机构和旋转机构将空坩埚或者含有样品的坩埚转送到不同的工位，实现不同的工艺过程。坩埚先被旋转到样品收集工位，升降机构推动坩埚进入指定的高度实现样品的收集；然后坩埚被旋转到称重工位，升降机构带动坩埚放置在电子天平上，实现样品和坩埚总质量的称量；而后坩埚被旋转到灼烧工位，升降机构带动坩埚升入电炉内部进行灼烧工艺过程；接着坩埚被旋转到称重工位，升降机构带动坩埚放置在电子天平上，实现剩余样品和坩埚总质量的称量；最后坩埚被旋转到排灰工位，坩埚内被分析完的残渣被排出。
本实施例中分析测试装置4的工作流程与化验室对炉渣可燃物的分析流程一致，主要利用高温灼烧原理，通过灼烧前后的质量损失计算炉渣含碳量。详细测试流程及计算公式如下：
1）启动仪器，对空坩埚进行称重记作m1。
2）称重完毕后，饼状渣样进入坩埚，在电炉底部进行烘干处理，烘干后再次称重记作m2。
3）电炉温度控制在815℃，将装有样品的坩埚送入电炉灼烧15-30 min，自然冷却后再次称重记作m3，利用质量损失计算出炉渣含碳量。
计算公式：
式中，Clz为所测炉渣样品中含碳量的质量百分数（%）；m1为空坩埚的质量（g）；m2为灼烧前渣样加坩埚的质量（g）；m3为灼烧后灰样加坩埚的质量（g）；
4）分析仪器将坩埚中灼烧完毕的残渣排出并进行自检。
本实施例采用锅炉炉渣含碳量在线监测系统进行检测的过程为：
炉渣取样的步骤。气缸带动取样管伸入Y型炉渣下降管，炉渣进入取样管，冷却后利用自身重力作用落入碾磨单元。人为设定取样管停留时间，以保证炉渣收集量在100g左右。取样完成后，气缸带动取样管退出取渣口，取渣开孔处自动关闭。
样品碾磨的步骤。炉渣进入碾磨单元后，碾磨单元开始工作。从碾磨单元底部使用气力进行吹动，配合筛网和旋风分离器。使得收集到的炉渣粉末颗粒不大于0.2mm，研磨好的样品量大约为20g。多余的炉渣样品通过打开旁路阀门排出。多余的炉渣粉从排粉口排出。
定量给料的步骤。旋风分离器底部设有定量给料单元，每次能将1.5g左右的炉渣样品制作成饼状，通过落粉管进入分析仪器内部。
样品称重的步骤。启动仪器，对空坩埚进行称重记作m1。称重完毕后，饼状炉渣粉末进入坩埚，在电炉下部对样品进行烘干处理，烘干后再次称重记作m2。
含碳量分析的步骤。分析仪器将装有样品的坩埚送入电炉，在815℃灼烧15-30min，冷却后，再次称重记作m3，仪器分析出含碳量。
排灰和自检的步骤。分析仪器将坩埚中灼烧完毕的残渣排出并进行自检。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种锅炉炉渣含碳量在线监测系统，包括分析测试装置，其特征在于，还包括炉渣取样管、炉渣碾磨装置和定量给料装置，炉渣取样管一端插接在炉渣下降管内，另一端与炉渣碾磨装置的炉渣入口连接，炉渣碾磨装置的渣粉口与定量给料装置的进粉口连接，定量给料装置的定量口与分析测试装置的输入口连接。
2.如权利要求1所述的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，其特征在于，所述的炉渣取样管，包括带有余渣出口和炉渣出口的壳体及设置在壳体内的与上翻板连接的第一转轴和与下翻板连接的第二转轴，余渣出口位于壳体的侧壁，炉渣出口位于壳体端部且位于余渣出口下游，上翻板在第一转轴带动下旋转使余渣出口开启或封闭，下翻板在第二转轴的带动下旋转使炉渣出口封闭或开启。
3.如权利要求2所述的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，其特征在于，在炉渣取样管外部设有用于冷却高温炉渣的风冷或水冷包覆套。
4.如权利要求1所述的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，其特征在于，所述的炉渣碾磨装置的壳体内设有凸起，碾磨轮位于壳体和凸起之间形成的腔体内且套接在凸起上，与凸起形成偏心结构，在碾磨轮的底部设有压缩空气入口，在壳体上部设有与定量给料装置连接的渣粉口。
5.如权利要求4所述的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，其特征在于，所述的炉渣碾磨装置的渣粉口处还设有筛网。
6.如权利要求1所述的锅炉炉渣含碳量在线监测系统，其特征在于，所述的定量给料装置顶部设有排粉口，出粉口与定量体的定量腔连通，定量体上设有与上闸板和下闸板配合的槽口，L形的上闸板和下闸板插接在槽口内可拉动L形短边移动，上闸板和下闸板分设于定量体相对的两侧并将定量腔分隔成三个空间，上闸板和下闸板的端部分别设有豁口，豁口与定量腔连通形成供炉渣通过的第一定量口和第二定量口，第二定量口位于第一定量口下方且分设于定量腔内壁相对的面上。
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