CN114778805A - 自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，包括：转动设置在探头转动支架上的管状探头，所述管状探头的第一端伸入窑尾烟室且设置有样气入口，所述管状探头的第二端设置有样气出口，由样气出口出来的气体被送至高温气体分析仪处理；用以驱动所述管状探头转动的转动驱动装置；同轴设置在所述管状探头的内腔的捅杆，所述捅杆的第一端靠近所述样气入口，所述捅杆的第二端与直线往复运动驱动装置连接，所述捅杆的外径小于管状探头的内径，使得捅杆与管状探头之间的间隙形成过气通道；与所述转动驱动装置、直线往复运动驱动装置连接的控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及水泥分析处理装置技术领域，特别涉及一种自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置。
背景技术
水泥是非常重要的建筑材料，中国的水泥占有世界产量的将近60％，但同时水泥也高污染、高能耗的产品，在水泥的生产中需要燃烧大量的煤并排出大量的NOx和CO等污染物，随着国家节能减排的要求不断加大，各个企业也必须按照要求进行节能减排的相关改进，使排放值和能耗符合国家的相关要求，高温气体分析就是通过分析水泥厂旋转窑内的燃烧气体成分来判断窑内的燃烧温度是否达标、燃烧是否充分。如果燃烧温度达标那么窑内气体中的 NO就会保持在一个合理的范围，同样如果在燃烧过程中燃烧非常的充分，那么窑内的排放的CO含量非常的低。
由于窑内的温度非常高，高达1200℃～1300℃，在这一温度条件下，插入旋转窑内的采样探头就必须需要通入冷却水来降温，同时高温也会把石灰石、粘土等原料烧到熔融状态，这些熔融状态的物质具有极大的粘性，非常容易附着在探头上导致采样探头堵塞或者采样探头和烟室外壁粘连在一起 (俗称结皮)导致采样探头无法从窑内拔出而报废。
为了解决上述问题，目前主要有如下几种处理方法：
1、目前市场上的高温气体分析仪的生产厂家，绝大部分都是采用人工手动或者自动定期把探头通过传动系统从窑内拉出，在外部把探头清理完毕之后再把采样探头送入到窑内采样分析的办法来解决探头堵塞和结皮问题。这种做法存在很大的弊端，在探头拔出窑内的时候，就必须会接触到外界的空气，不但会导致探头在拔出的这段时间内所分析的数据是无效的，就是探头重新插入到窑内，系统也需要把外界带入到系统内的空气抽完才能分析到准确的数据。这样就会导致设备实时在线率比较低，很多水泥生产厂家对此难以接受。
2、采样探头的堵塞和探头结皮在窑内无法拔出是高温气体分析仪最为常见的故障，也是导致设备频繁出现故障无法使用的主要原因，为解决这一问题，现有的设备生产厂家只能采用定时用压缩空气强力反吹，通过反吹对堵塞在采样孔内的粉尘进行清理和定期把探头拉出窑外来防止结皮这个两种方法并用来减少设备的故障率，但这两种办法均有极大的负面作用，由于采样孔堵塞频繁，现有设备大部分在20分钟就必须对采样孔进行强力反吹除尘，每次需要反吹2到3次，一旦反吹，由于压缩空气内有大量的氧气存在，这样氧气被吹入到采样系统内就会导致系统的分析值出现非常大的变差，一般来说正常情况下窑内维持的氧含量最佳值在3％左右，反吹后系统的氧含量就马上会变空气值21％左右，每次都要等系统把反吹气体残留的氧气含量抽取之后，系统的正常氧含量才能恢复到3％左右，这就导致系统的有效时间大大缩短，20分钟一个周期，这个周期内从开始反吹到结束再到把残留空气抽取完毕，大概需要5到6分钟时候，也就是一个周期系统只能维持15分钟左右的有效数据，一个小时系统最多只能有40到45分钟的时间，系统的有效率只能保持在75％左右，这个和水泥生产系统要求高温气体分析要保证90％的数据有效率相差甚远。
3、在处理采样探头结皮的问题上现有的技术方案是采样人工或者自动的方法定期(大概在8到12小时，窑矿不同结皮时间长短也会有差异)把采样探头拉出，因为粘接在探头上的熔融水泥料粘性很高，从窑内拉出的时候这些物料大部分还附着在探头上，所以如果是采用探头自动退出的方法来处理此事，虽然可以节省人工，但结皮却不能被清理干净，随着时间的加长，也会发生探头和烟室壁粘接在一起，导致探头无法拉出。如果采用人工的方法把探头拉出后可以顺便用铁棍之类的工具把粘在探头上的物料彻底清理干净，确保不发生和烟室壁结皮的现象，但需要每天都安排专人去清理设备，也无形之中推高了生产中的人工成本。
目前有中国专利授权公告号CN214539136U公开了一种测量高温粉尘气体的气体分析仪，以及中国专利授权公告号CN215575150U一种用于水泥分析仪的高效冷却探头，但是上述专利还是没有解决背景技术中提及的探头结皮和堵塞问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，包括：
转动设置在探头转动支架上的管状探头，所述管状探头的第一端伸入窑尾烟室且设置有样气入口，所述管状探头的第二端设置有样气出口，由样气出口出来的气体被送至高温气体分析仪处理；
用以驱动所述管状探头转动的转动驱动装置；
同轴设置在所述管状探头的内腔的捅杆，所述捅杆的第一端靠近所述样气入口，所述捅杆的第二端与直线往复运动驱动装置连接，所述捅杆的外径小于管状探头的内径，使得捅杆与管状探头之间的间隙形成过气通道；
与所述转动驱动装置、直线往复运动驱动装置连接的控制装置。
在本发明的一个优选实施例中，所述管状探头的外壁设置有冷却装置。
在本发明的一个优选实施例中，所述冷却装置包括冷却水夹套。
在本发明的一个优选实施例中，所述探头转动支架上设置有旋转轴承，所述管状探头的中部设置在所述旋转轴承上，所述转动驱动装置包括旋转气缸，所述旋转气缸的输出端设置有第一齿轮，所述管状探头的中部设置有与所述第一齿轮对应的第二齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮之间通过链条连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述直线往复运动驱动装置包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出杆与所述捅杆的第二端连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述伸缩气缸的输出杆为轴向空心结构，所述捅杆靠近所述管状探头的第一端的一段为实心段，其余部分为空心段，所述空心段的外壁间隔设置有若干气体过滤孔，所述管状探头的第二端设置有封闭堵头，使得样气进入到过气通道后经过气体过滤孔过滤后从伸缩气缸的输出杆排出。
在本发明的一个优选实施例中，所述伸缩气缸的输出杆为轴向空心结构，所述捅杆靠近所述管状探头的第一端的一段为实心段，其余部分为空心段，所述空心段的外壁间隔设置有若干气体过滤孔，所述管状探头的第二端为开放端，所述开放端与伸缩气缸之间设置有反吹气室，所述气体过渡室上设置有反吹气装置，使得样气进入到过气通道后经过气体过滤孔过滤后从伸缩气缸的输出杆排出。
在本发明的一个优选实施例中，所述空心段的一端与实心段的一端通过螺纹连接，所述空心段的另一端与伸缩气缸的输出杆之间通过可拆卸连接块连接。
在本发明的一个优选实施例中，样气排出后被抽出到伴热管中，气体经过伴热管加热后进入分析仪主机，然后分析出数据传给水泥的中央控制室。
由于采用了如上的技术方案，本发明的探头在工作中防堵塞动作和防结皮动作各自独立，互不干涉，在捅杆工作的时候，探头可以随时实现旋转，在探头旋转的时候捅杆也可以随时工作。工作时保证管状探头和捅杆往返运动，依靠管状探头旋转的惯性来抖落管状探头上附着的高温水泥原料，保持探头不再结皮，同时利用探头内部内置的捅杆，不断把堆积在探头采样孔内部的积尘从采样孔推出，防止采样孔堵塞。
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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例的主视图。
图2是图1的侧视图。
图3是本发明一种实施例的管状探头旋转时的结构示意图之一。
图4是本发明一种实施例的管状探头旋转时的结构示意图之二。
图5是本发明一种实施例的捅杆未伸出时的结构示意图。
图6是本发明一种实施例的捅杆伸出时的结构示意图。
图7是图5的I处放大图。
图8是图5的II处放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图1至图8所示的一种自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，包括探头转动支架100，探头转动支架100上转动设置有管状探头200，管状探头200的第一端伸入窑尾烟室10且设置有样气入口210，管状探头200的第二端设置有样气出口，由样气出口出来的气体被送至高温气体分析仪处理。管状探头200的第二端与用以驱动其转动的转动驱动装置300连接。本实施例中的探头转动支架100上设置有旋转轴承110，管状探头200的中部设置在旋转轴承110上。转动驱动装置300包括旋转气缸310，旋转气缸310的输出端设置有第一齿轮320，管状探头200的中部设置有与第一齿轮320对应的第二齿轮330，第一齿轮320、第二齿轮330之间通过链条340连接，所以可以通过旋转气缸310带动管状探头200转动，旋转气缸310与控制装置连接，控制装置可以为PLC控制装置，可以控制旋转气缸310的转动方向和转动频率。优选的，旋转气缸310上具有两个进气口，两个进气口与二位五通电磁阀连接，可以通过控制不同进气口的进气情况来实现旋转气缸310转动方向的改变。
为了使得管状探头200能够快速冷却，管状探头200的外壁设置有冷却装置400，冷却装置400优选为冷却水夹套，冷却水夹套上设置有冷却液进口和冷却液出口，冷却液进口和冷却液出口优选设置在靠近管状探头200的第二端处。冷却水夹套的中部设置有中间水套410，使得从冷却液进口进来的冷却液可以一直流到靠近管状探头200的第一端再回流到靠近管状探头200的第二端的冷却液出口流出，保证整个管状探头200冷却均匀。
在管状探头200的内腔同轴设置有捅杆500，捅杆500的第一端靠近样气入口210，捅杆500的第二端与直线往复运动驱动装置600连接，捅杆500 的外径小于管状探头200的内径，使得捅杆500与管状探头200之间的间隙形成过气通道700。
本实施例中的直线往复运动驱动装置600包括伸缩气缸610，伸缩气缸 610的输出杆620与捅杆500的第二端连接，伸缩气缸610的尾端设置有保护套630。伸缩气缸610的输出杆620为轴向空心结构621，捅杆500靠近管状探头200的第一端的一段为实心段510，其余部分为空心段520，空心段520 的外壁间隔设置有若干气体过滤孔521，使得空心段520形成精密过滤结构。管状探头200的第二端为开放端，开放端与伸缩气缸610之间设置有反吹气室800，气体过渡室800上设置有反吹气装置810，反吹气装置810可以为与气源连接的反吹电磁阀，使得样气进入到过气通道700后经过气体过滤孔521 过滤后从伸缩气缸610的输出杆620排出。空心段520形成比较长的精密过滤结构，大大增加了过滤效果。空心段520的一端与实心段510的一端通过螺纹连接，空心段520的另一端与伸缩气缸610的输出杆620之间通过可拆卸连接块530连接，方便将空心段520拆卸出来清洗后再装配使用，防止空心段520失去精密过滤作用。伸缩气缸610与控制装置连接，控制装置可以为PLC控制装置，可以控制伸缩气缸610的伸缩行程和伸缩频率。
当然，上述管状探头200的第二端也可以不设置为开放端，而是设置有封闭堵头，这样便无需设置反吹气室，也能使得样气进入到过气通道700后经过气体过滤孔521过滤后从伸缩气缸610的输出杆620排出。
本发明的工作原理如下：
工作时，管状探头200需要通过窑尾烟室10插入到旋转窑内，然后间隔一段时间(5～10分钟)利用旋转气缸310驱动管状探头200往一个方向(例如图3中从第一端望向管状探头200时，管状探头200顺时针转动的方向) 转动一定的角度，该转动的角度在90°到180之间(可调)，管状探头200 转动时，粘在管状探头200外表面的水泥料1随着管状探头200的快速旋转而被抖落，接着间隔一段时间(5～10分钟)利用旋转气缸310驱动管状探头 200往另一个方向(例如图4中从第一端望向管状探头200时，管状探头200 逆时针转动的方向)转动一定的角度，该转动的角度在90°到180之间(可调)，管状探头200在静止的这段时间内(5～10分钟)其外表面附着的水泥料1再次被抖落，如此不断的反复，管状探头200外表面没有高温熔融壮的粉尘就不会产生结皮情况，所以就可以完全避免探头需要定期自动或者人工退出的情况发生，使设备的运行维护成本大大降低。而且管状探头200在对应的间隔时间后转动方向与上一次的转动方向相反，进一步地提高了防止结皮效果，比管状探头200一直往同一个方向转动的防止结皮效果还要好。
在管状探头200工作的同时，捅杆500也可以同步工作，正常采样的时候，捅杆500缩在管状探头200内，并不直接和外界的高温燃烧气体接触，每过5～10分钟(可调)捅杆500就在伸缩气缸610的快速推动下，伸出管状探头200外，迅速将堆积在管状探头200第一端内部的高温灰尘颗粒2捅出管状探头200，然后伸缩气缸610再快速缩回，完成管状探头200的防堵塞清理工作，再过5～10分钟进入下一个循环，捅杆500周而复始不断工作，可以保持管状探头200始终不会被堵塞。管状探头200内部会长时间的保持干净，另外捅杆500工作的时候没有外界空气进入到分析系统，只用在大概1 个时间的时间周期内用强力压缩空气对管状探头200内的残留粉尘吹扫，在这1个小时内系统可以一直分析窑内真正的气体含量，大大提高了分析数据的有效率，数据有效率可以由原来的75％左右提升到95％左右。
高温气体分析仪在工作的时候，被测气体由管状探头200的第一端经过过气通道700后再经过气体过滤孔521过滤后从伸缩气缸610的输出杆620 排出，样气排出后被抽出到伴热管中，气体经过伴热管加热后进入分析仪主机，然后分析出数据传给水泥的中央控制室。
本发明的探头在工作中防堵塞动作和防结皮动作各自独立，互不干涉，在捅杆工作的时候，探头可以随时实现旋转，在探头旋转的时候捅杆也可以随时工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，包括：
转动设置在探头转动支架上的管状探头，所述管状探头的第一端伸入窑尾烟室且设置有样气入口，所述管状探头的第二端设置有样气出口，由样气出口出来的气体被送至高温气体分析仪处理；
用以驱动所述管状探头转动的转动驱动装置；
同轴设置在所述管状探头的内腔的捅杆，所述捅杆的第一端靠近所述样气入口，所述捅杆的第二端与直线往复运动驱动装置连接，所述捅杆的外径小于管状探头的内径，使得捅杆与管状探头之间的间隙形成过气通道；
与所述转动驱动装置、直线往复运动驱动装置连接的控制装置。
2.如权利要求1所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述管状探头的外壁设置有冷却装置。
3.如权利要求2所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述冷却装置包括冷却水夹套。
4.如权利要求1所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述探头转动支架上设置有旋转轴承，所述管状探头的中部设置在所述旋转轴承上，所述转动驱动装置包括旋转气缸，所述旋转气缸的输出端设置有第一齿轮，所述管状探头的中部设置有与所述第一齿轮对应的第二齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮之间通过链条连接。
5.如权利要求1所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述直线往复运动驱动装置包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出杆与所述捅杆的第二端连接。
6.如权利要求5所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述伸缩气缸的输出杆为轴向空心结构，所述捅杆靠近所述管状探头的第一端的一段为实心段，其余部分为空心段，所述空心段的外壁间隔设置有若干气体过滤孔，所述管状探头的第二端设置有封闭堵头，使得样气进入到过气通道后经过气体过滤孔过滤后从伸缩气缸的输出杆排出。
7.如权利要求5所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述伸缩气缸的输出杆为轴向空心结构，所述捅杆靠近所述管状探头的第一端的一段为实心段，其余部分为空心段，所述空心段的外壁间隔设置有若干气体过滤孔，所述管状探头的第二端为开放端，所述开放端与伸缩气缸之间设置有反吹气室，所述气体过渡室上设置有反吹气装置，使得样气进入到过气通道后经过气体过滤孔过滤后从伸缩气缸的输出杆排出。
8.如权利要求6或7所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，所述空心段的一端与实心段的一端通过螺纹连接，所述空心段的另一端与伸缩气缸的输出杆之间通过可拆卸连接块连接。
9.如权利要求1所述的自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置，其特征在于，样气排出后被抽出到伴热管中，气体经过伴热管加热后进入分析仪主机，然后分析出数据传给水泥的中央控制室。
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