CN110763525A - 一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置及取样方法。本发明包括空预器入口烟道、空预器和空预器出口烟道，所述空预器入口烟道和空预器出口烟道均与空预器连接，其结构特点在于：还包括飞灰取样机构、抽气器、取样枪、旋风分离器和飞灰收集器，所述飞灰取样机构位于空预器入口烟道内，所述飞灰取样机构与取样枪连接，所述取样枪与旋风分离器连接，所述旋风分离器的下端与飞灰收集器连接，所述旋风分离器的上端与抽气器连接，所述抽气器与空预器出口烟道连接。采用旋转式的飞灰取样头实现全截面取样，利用抽气器和差压表实现等速取样，配备飞灰取样预热和反吹系统实现防堵功能。

Description

一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置及取样方法。

背景技术

飞灰含碳量是反映锅炉燃烧状况的一个重要参数，也是电厂评估锅炉效率的重要影响因素。真实可靠的飞灰取样是飞灰含碳量准确测定的基础和前提，可以为锅炉各类性能试验提供保障，使电厂及相关人员精确测定锅炉效率，为燃烧调整提供重要参考。

目前电站锅炉进行飞灰取样，主要是在锅炉尾部烟道安装撞击式飞灰取样器或自吸式飞灰取样器。撞击式飞灰取样器无法实现全截面取样和等速取样，且运行可靠性差，从取样口到空灰管的连接管易受含湿烟气粘结堵塞，冬天结冰无法使用，空灰罐与连接管螺纹连接易受飞灰影响卡死；自吸式飞灰取样器采用静压式等速取样原理，没有差压测量装置，无法真正实现等速取样，且取样头是固定式的，无法实现全截面取样。

有鉴于此，在申请号为201711215966.7的专利文献中公开了一种撞击式飞灰取样装置。通过对目前飞灰取样装置的对比分析，现在还没有一种飞灰取样器能够实现全截面取样和等速取样，并且具备防堵功能，实现稳定、精确飞灰取样。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，采用旋转式的飞灰取样头实现全截面取样，利用抽气器和差压表实现等速取样，配备飞灰取样预热和反吹系统实现防堵功能的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置及取样方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，包括空预器入口烟道、空预器和空预器出口烟道，所述空预器入口烟道和空预器出口烟道均与空预器连接，其结构特点在于：还包括飞灰取样机构、抽气器、取样枪、旋风分离器和飞灰收集器，所述飞灰取样机构位于空预器入口烟道内，所述飞灰取样机构与取样枪连接，所述取样枪与旋风分离器连接，所述旋风分离器的下端与飞灰收集器连接，所述旋风分离器的上端与抽气器连接，所述抽气器与空预器出口烟道连接。

进一步地，所述燃煤电厂旋转式飞灰取样装置还包括压缩空气入口管道、压缩空气调节阀、吹扫阀、回气阀、回气管路、差压表、取样阀、分离器出口管道、热风支路入口管道、预热阀和预热管路，所述压缩空气入口管道与抽气器连接，所述抽气器与回气管路连接，所述回气管路与空预器出口烟道连接，所述预热管路与回气管路连接，所述压缩空气调节阀安装在压缩空气入口管道上，所述吹扫阀和回气阀均安装在回气管路上、且吹扫阀和回气阀分别位于预热管路的两侧，所述预热阀与预热管路连接，所述热风支路入口管道与预热阀连接，所述旋风分离器的上端与抽气器通过分离器出口管道连接，所述取样枪与旋风分离器通过取样阀连接，所述差压表的一端测口位于空预器入口烟道内，所述差压表的另一端测口位于取样枪内。

进一步地，所述燃煤电厂旋转式飞灰取样装置还包括上定位板、固定螺栓、下定位板和固定螺母，所述飞灰收集器位于上定位板和下定位板之间、且上定位板与下定位板通过固定螺栓和固定螺母夹紧固定，所述上定位板与旋风分离器焊接固定。

进一步地，所述飞灰取样机构包括旋转轴、一号小齿轮、一号微型马达、取样头、二号微型马达、二号小齿轮、大齿轮和取样孔，所述取样头安装在旋转轴上，所述取样孔设置在取样头上，所述大齿轮套装在旋转轴外，所述一号小齿轮和二号小齿轮分别与一号微型马达和二号微型马达连接、且一号小齿轮和二号小齿轮均与大齿轮啮合。

进一步地，所述飞灰取样机构还包括密封盒、旋转轴承和取样枪入口管道，所述一号小齿轮、一号微型马达、二号微型马达、二号小齿轮和大齿轮均位于密封盒内，所述旋转轴通过旋转轴承安装在取样枪入口管道上，所述取样枪入口管道与取样枪连接。

进一步地，所述旋转轴包括水平段和垂直段，所述取样头安装在旋转轴的水平段上，所述大齿轮套装在旋转轴的垂直段外，所述一号小齿轮和二号小齿轮分别位于旋转轴的垂直段两侧，一备一用，所述旋转轴的垂直段通过旋转轴承安装在取样枪入口管道上，所述旋转轴承位于旋转轴的垂直段和取样枪入口的交汇处，并固定在旋转轴的垂直段的外圈，所述一号小齿轮和二号小齿轮的轮廓为圆锥形，所述大齿轮的轮廓为倒置的圆台形。

进一步地，所述取样头的顶部为半球形结构、材质为耐磨损耐腐蚀的不锈钢，所述取样孔的数量为四个，所述四个取样孔呈垂直十字方向布置，所述取样头的数量为3～8个、具体数量参照空预器入口烟道的尺寸确定，所述旋转轴为中空结构，水平段和垂直段一体铸造、拐角呈90°，所述水平段的长度略小于空预器入口烟道的横截面内切圆的半径。

进一步地，所述上定位板和下定位板为正方形钢板，所述固定螺栓和固定螺母分别为个，均匀布置于上定位板和下定位板的四角。

进一步地，所述压缩空气调节阀、抽气器、吹扫阀、回气阀、回气管路、取样阀、旋风分离器和预热管路的外表面均敷设有保温棉。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置的取样方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的

一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置的取样方法，其特点在于：所述取样方法包括如下步骤：

步骤一、打开预热阀、吹扫阀和取样阀，关闭压缩空气调节阀和回气阀，热一次风或热二次风通过热风支路入口管道进入预热管路，接着依次通过吹扫阀、抽气器、分离器出口管道、旋风分离器、取样阀、取样枪、旋转轴、取样头进入空预器入口烟道内，完成飞灰取样系统预热；

步骤二、所有阀门全部打开，调节压缩空气调节阀使差压表压力值为零，在抽气器的作用下空预器入口烟道的部分烟气通过取样孔进入旋转轴，接着进入取样枪，再通过取样阀进入旋风分离器，在旋风分离器的作用下，飞灰颗粒落入飞灰收集器内，压缩空气通过压缩空气调节阀进入抽气器，在抽气器引射的作用下，分离后烟气与压缩空气混合依次通过吹扫阀、回气阀后进入空预器出口烟道内，完成飞灰取样系统的取样；

步骤三、当飞灰取样系统发生堵塞时，打开压缩空气调节阀和取样阀，关闭吹扫阀、回气阀和预热阀，压缩空气依次通过压缩空气调节阀、抽气器、分离器出口管道、旋风分离器、取样阀、取样枪、旋转轴、取样头进入空预器入口烟道内，完成飞灰取样系统的反吹扫。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1）采用旋转式的飞灰取样头，在微型马达的驱动下，利用大小齿轮的配合，可以实现全截面取样，保证飞灰取样的代表性。

2）利用压缩空气进入抽气器产生的引射作用，依据差压表，调控压缩空气调节阀，可以实现等速取样，保证飞灰取样的精确性。

3）采用飞灰取样预热和反吹系统，可以提高飞灰取样系统运行的稳定性，实现防堵功能。

4）飞灰收集器位于上定位板和下定位板之间，用固定螺栓和固定螺母夹紧固定，拆卸方便，避免卡涩。

附图说明

图1是本发明实施例的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置的结构示意图。

图2是图1中的A部放大结构示意图。

图中：空预器入口烟道1、空预器2、飞灰取样机构3、压缩空气入口管道4、压缩空气调节阀5、抽气器6、吹扫阀7、回气阀8、回气管路9、空预器出口烟道10、差压表11、取样枪12、取样阀13、旋风分离器14、飞灰收集器15、上定位板16、固定螺栓17、下定位板18、固定螺母19、分离器出口管道20、热风支路入口管道21、预热阀22、预热管路23、旋转轴31、密封盒32、一号小齿轮33、一号微型马达34、取样头35、二号微型马达36、二号小齿轮37、大齿轮38、取样孔39、旋转轴承40、取样枪入口管道41。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，包括空预器入口烟道1、空预器2飞灰取样机构3、压缩空气入口管道4、压缩空气调节阀5、抽气器6、吹扫阀7、回气阀8、回气管路9、空预器出口烟道10、差压表11、取样枪12、取样阀13、旋风分离器14、飞灰收集器15、上定位板16、固定螺栓17、下定位板18、固定螺母19、分离器出口管道20、热风支路入口管道21、预热阀22和预热管路23。

本实施例中的空预器入口烟道1和空预器出口烟道10均与空预器2连接， 飞灰取样机构3位于空预器入口烟道1内，飞灰取样机构3与取样枪12连接，取样枪12与旋风分离器14连接，旋风分离器14的下端与飞灰收集器15连接，旋风分离器14的上端与抽气器6连接，抽气器6与空预器出口烟道10连接。

本实施例中的压缩空气入口管道4与抽气器6连接，抽气器6与回气管路9连接，回气管路9与空预器出口烟道10连接，预热管路23与回气管路9连接，压缩空气调节阀5安装在压缩空气入口管道4上，吹扫阀7和回气阀8均安装在回气管路9上、且吹扫阀7和回气阀8分别位于预热管路23的两侧。

本实施例中的预热阀22与预热管路23连接，热风支路入口管道21与预热阀22连接，旋风分离器14的上端与抽气器6通过分离器出口管道20连接，取样枪12与旋风分离器14通过取样阀13连接，差压表11的一端测口位于空预器入口烟道1内，差压表11的另一端测口位于取样枪12内。

本实施例中的飞灰收集器15位于上定位板16和下定位板18之间、且上定位板16与下定位板18通过固定螺栓17和固定螺母19夹紧固定，上定位板16与旋风分离器14焊接固定。

本实施例中的飞灰取样机构3包括旋转轴31、密封盒32、一号小齿轮33、一号微型马达34、取样头35、二号微型马达36、二号小齿轮37、大齿轮38、取样孔39、旋转轴承40和取样枪入口管道41。

本实施例中的取样头35安装在旋转轴31上，取样孔39设置在取样头35上，大齿轮38套装在旋转轴31外，一号小齿轮33和二号小齿轮37分别与一号微型马达34和二号微型马达36连接、且一号小齿轮33和二号小齿轮37均与大齿轮38啮合。

本实施例中的一号小齿轮33、一号微型马达34、二号微型马达36、二号小齿轮37和大齿轮38均位于密封盒32内，旋转轴31通过旋转轴承40安装在取样枪入口管道41上，取样枪入口管道41与取样枪12连接。

本实施例中的旋转轴31包括水平段和垂直段，取样头35安装在旋转轴31的水平段上，大齿轮38套装在旋转轴31的垂直段外，一号小齿轮33和二号小齿轮37分别位于旋转轴31的垂直段两侧，一备一用。

本实施例中的旋转轴31的垂直段通过旋转轴承40安装在取样枪入口管道41上，旋转轴承40位于旋转轴31的垂直段和取样枪入口41的交汇处，并固定在旋转轴31的垂直段的外圈，一号小齿轮33和二号小齿轮37的轮廓为圆锥形，大齿轮38的轮廓为倒置的圆台形。

本实施例中的取样头35的顶部为半球形结构、材质为耐磨损耐腐蚀的不锈钢，取样孔39的数量为四个，四个取样孔39呈垂直十字方向布置，取样头35的数量为3～8个、具体数量参照空预器入口烟道1的尺寸确定，旋转轴31为中空结构，水平段和垂直段一体铸造、拐角呈90°，水平段的长度略小于空预器入口烟道1的横截面内切圆的半径。

本实施例中的上定位板16和下定位板18为正方形钢板，固定螺栓17和固定螺母19分别为4个，均匀布置于上定位板16和下定位板18的四角。

本实施例中的压缩空气调节阀5、抽气器6、吹扫阀7、回气阀8、回气管路9、取样阀13、旋风分离器14和预热管路23的外表面均敷设有保温棉。

本实施例中的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置的取样方法，包括如下步骤：

步骤一、打开预热阀22、吹扫阀7和取样阀13，关闭压缩空气调节阀5和回气阀8，热一次风或热二次风通过热风支路入口管道21进入预热管路23，接着依次通过吹扫阀7、抽气器6、分离器出口管道20、旋风分离器14、取样阀13、取样枪12、旋转轴31、取样头35进入空预器入口烟道1内，完成飞灰取样系统预热；

步骤二、所有阀门全部打开，调节压缩空气调节阀5使差压表11压力值为零，在抽气器6的作用下空预器入口烟道1的部分烟气通过取样孔39进入旋转轴31，接着进入取样枪12，再通过取样阀13进入旋风分离器14，在旋风分离器14的作用下，飞灰颗粒落入飞灰收集器15内，压缩空气通过压缩空气调节阀5进入抽气器6，在抽气器6引射的作用下，分离后烟气与压缩空气混合依次通过吹扫阀7、回气阀8后进入空预器出口烟道10内，完成飞灰取样系统的取样；

步骤三、当飞灰取样系统发生堵塞时，打开压缩空气调节阀5和取样阀13，关闭吹扫阀7、回气阀8和预热阀22，压缩空气依次通过压缩空气调节阀5、抽气器6、分离器出口管道20、旋风分离器14、取样阀13、取样枪12、旋转轴31、取样头35进入空预器入口烟道1内，完成飞灰取样系统的反吹扫。

1）采用旋转式的飞灰取样头，在微型马达的驱动下，利用大小齿轮的配合，可以实现全截面取样，保证飞灰取样的代表性。

2）利用压缩空气进入抽气器产生的引射作用，依据差压表，调控压缩空气调节阀，可以实现等速取样，保证飞灰取样的精确性。

3）采用飞灰取样预热和反吹系统，可以提高飞灰取样系统运行的稳定性，实现防堵功能。

4）飞灰收集器位于上定位板和下定位板之间，用固定螺栓和固定螺母夹紧固定，拆卸方便，避免卡涩。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，包括空预器入口烟道（1）、空预器（2）和空预器出口烟道（10），所述空预器入口烟道（1）和空预器出口烟道（10）均与空预器（2）连接，其特征在于：还包括飞灰取样机构（3）、抽气器（6）、取样枪（12）、旋风分离器（14）和飞灰收集器（15），所述飞灰取样机构（3）位于空预器入口烟道（1）内，所述飞灰取样机构（3）与取样枪（12）连接，所述取样枪（12）与旋风分离器（14）连接，所述旋风分离器（14）的下端与飞灰收集器（15）连接，所述旋风分离器（14）的上端与抽气器（6）连接，所述抽气器（6）与空预器出口烟道（10）连接。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述燃煤电厂旋转式飞灰取样装置还包括压缩空气入口管道（4）、压缩空气调节阀（5）、吹扫阀（7）、回气阀（8）、回气管路（9）、差压表（11）、取样阀（13）、分离器出口管道（20）、热风支路入口管道（21）、预热阀（22）和预热管路（23），所述压缩空气入口管道（4）与抽气器（6）连接，所述抽气器（6）与回气管路（9）连接，所述回气管路（9）与空预器出口烟道（10）连接，所述预热管路（23）与回气管路（9）连接，所述压缩空气调节阀（5）安装在压缩空气入口管道（4）上，所述吹扫阀（7）和回气阀（8）均安装在回气管路（9）上、且吹扫阀（7）和回气阀（8）分别位于预热管路（23）的两侧，所述预热阀（22）与预热管路（23）连接，所述热风支路入口管道（21）与预热阀（22）连接，所述旋风分离器（14）的上端与抽气器（6）通过分离器出口管道（20）连接，所述取样枪（12）与旋风分离器（14）通过取样阀（13）连接，所述差压表（11）的一端测口位于空预器入口烟道（1）内，所述差压表（11）的另一端测口位于取样枪（12）内。

3.根据权利要求1所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述燃煤电厂旋转式飞灰取样装置还包括上定位板（16）、固定螺栓（17）、下定位板（18）和固定螺母（19），所述飞灰收集器（15）位于上定位板（16）和下定位板（18）之间、且上定位板（16）与下定位板（18）通过固定螺栓（17）和固定螺母（19）夹紧固定，所述上定位板（16）与旋风分离器（14）焊接固定。

4.根据权利要求1所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述飞灰取样机构（3）包括旋转轴（31）、一号小齿轮（33）、一号微型马达（34）、取样头（35）、二号微型马达（36）、二号小齿轮（37）、大齿轮（38）和取样孔（39），所述取样头（35）安装在旋转轴（31）上，所述取样孔（39）设置在取样头（35）上，所述大齿轮（38）套装在旋转轴（31）外，所述一号小齿轮（33）和二号小齿轮（37）分别与一号微型马达（34）和二号微型马达（36）连接、且一号小齿轮（33）和二号小齿轮（37）均与大齿轮（38）啮合。

5.根据权利要求4所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述飞灰取样机构（3）还包括密封盒（32）、旋转轴承（40）和取样枪入口管道（41），所述一号小齿轮（33）、一号微型马达（34）、二号微型马达（36）、二号小齿轮（37）和大齿轮（38）均位于密封盒（32）内，所述旋转轴（31）通过旋转轴承（40）安装在取样枪入口管道（41）上，所述取样枪入口管道（41）与取样枪（12）连接。

6.根据权利要求5所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述旋转轴（31）包括水平段和垂直段，所述取样头（35）安装在旋转轴（31）的水平段上，所述大齿轮（38）套装在旋转轴（31）的垂直段外，所述旋转轴（31）的垂直段通过旋转轴承（40）安装在取样枪入口管道（41）上。

7.根据权利要求5所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述取样头（35）的顶部为半球形结构、材质为耐磨损耐腐蚀的不锈钢，所述取样孔（39）的数量为四个，所述四个取样孔（39）呈垂直十字方向布置，所述取样头（35）的数量为3～8个，所述旋转轴（31）为中空结构，水平段和垂直段一体铸造、拐角呈90°，所述水平段的长度小于空预器入口烟道（1）的横截面内切圆的半径。

8.根据权利要求3所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述上定位板（16）和下定位板（18）为正方形钢板，所述固定螺栓（17）和固定螺母（19）分别为4个，均匀布置于上定位板（16）和下定位板（18）的四角。

9.根据权利要求2所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置，其特征在于：所述压缩空气调节阀（5）、抽气器（6）、吹扫阀（7）、回气阀（8）、回气管路（9）、取样阀（13）、旋风分离器（14）和预热管路（23）的外表面均敷设有保温棉。

10.一种如权利要求1-9中任意一项权利要求所述的燃煤电厂旋转式飞灰取样装置的取样方法，其特征在于：所述取样方法包括如下步骤：

步骤一、打开预热阀（22）、吹扫阀（7）和取样阀（13），关闭压缩空气调节阀（5）和回气阀（8），热一次风或热二次风通过热风支路入口管道（21）进入预热管路（23），接着依次通过吹扫阀（7）、抽气器（6）、分离器出口管道（20）、旋风分离器（14）、取样阀（13）、取样枪（12）、旋转轴（31）、取样头（35）进入空预器入口烟道（1）内，完成飞灰取样系统预热；

步骤二、所有阀门全部打开，调节压缩空气调节阀（5）使差压表（11）压力值为零，在抽气器（6）的作用下空预器入口烟道（1）的部分烟气通过取样孔（39）进入旋转轴（31），接着进入取样枪（12），再通过取样阀（13）进入旋风分离器（14），在旋风分离器（14）的作用下，飞灰颗粒落入飞灰收集器（15）内，压缩空气通过压缩空气调节阀（5）进入抽气器（6），在抽气器（6）引射的作用下，分离后烟气与压缩空气混合依次通过吹扫阀（7）、回气阀（8）后进入空预器出口烟道（10）内，完成飞灰取样系统的取样；

步骤三、当飞灰取样系统发生堵塞时，打开压缩空气调节阀（5）和取样阀（13），关闭吹扫阀（7）、回气阀（8）和预热阀（22），压缩空气依次通过压缩空气调节阀（5）、抽气器（6）、分离器出口管道（20）、旋风分离器（14）、取样阀（13）、取样枪（12）、旋转轴（31）、取样头（35）进入空预器入口烟道（1）内，完成飞灰取样系统的反吹扫。

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