CN204188424U - 一种锅炉飞灰微量取样的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉飞灰微量取样的装置，包括转动取样单元及气动取样单元，所述转动取样单元包括转筒，设定长度的转筒伸入落灰管，伸入落灰管的转筒的端部是封闭的且在转筒的管壁开有落灰孔，未伸入落灰管的转筒的端部焊接在链轮链条传动机构的从动轮上，未伸入落灰管的转筒依次穿过手动隔离球阀、取样法兰和落灰收集器，与落灰收集器相对应的转筒的管壁上开设有多个槽孔，转筒内还设有取样绞龙，所述转筒及取样绞龙分别与对应的转筒驱动电机及绞龙驱动电机相连，所述落灰收集器与气动取样单元相连。本装置取样过程中不存在烟气中水蒸气凝结问题，有效避免了飞灰取样管路的堵塞，提高了飞灰取样装置运行的可靠性。

Description

一种锅炉飞灰微量取样的装置

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉飞灰微量取样的装置。

背景技术

在影响锅炉效率的各项指标中，飞灰含碳量是最为关键指标之一，它反映了燃煤机械未完全燃烧损的大小。当飞灰含碳量过高，反映出锅炉风煤配比不合理，燃烧不完全，不但导致发电成本升高，而且也增大了固体颗粒的排放，使粉煤灰的可利用价值降低，对环境也造成严重的影响；飞灰含碳量太低则说明空气过剩，大量的热能通过烟道排出，同样会降低锅炉效率，增加氮氧化物的排放。

若能够有效实现飞灰含碳量的在线监测，操作人员就能随时调整运行方式，将飞灰含碳量控制在最佳范围，使锅炉经常保持最佳运行工况，达到降低发电成本、提高能源利用率又利于环保的目的，对于我国经济社会可持续发展有着巨大的现实意义。

国内外已提出多种飞灰含碳量实时监测技术，并且一些技术已经商业化。国内电厂在飞灰含碳量在线监测方面应用较多的有微波谐振法和在线烧失法。这两种飞灰含碳量在线测量装置的飞灰取样方式都是自吸式飞灰取样，此种取样方法是利用烟道自身的负压产生的吸力将飞灰从烟道中抽吸出来，实际需要的飞灰约1～2g，量极少。其存在的主要问题是被抽吸的烟气在流经取样管路时，由于外界环境温度低，烟气中的水蒸汽会在管壁上凝结成水，烟气中的飞灰遇水后会沉积在壁面上，直至堵塞取样管路。由于在使用过程中无法及时有效的将飞灰取出来，所以很多火力发电厂的飞灰在线测量装置并没有起到作用，运行人员也逐渐对其失去了信任。

目前飞灰在线测量装置在取灰方面虽然存在各种问题，但它毕竟是未来的发展方向，因此希望获得一种可有效避免锅炉烟气中水蒸气凝结的火力发电厂燃煤锅炉飞灰微量取样方法，得到飞灰含碳量真实可靠的测试数据，实现对飞灰含碳量的有效监督。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种锅炉飞灰微量取样的装置，本装置取样过程中不存在烟气中水蒸气凝结问题，有效避免了飞灰取样管路的堵塞，提高了飞灰取样装置运行的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种锅炉飞灰微量取样的装置，包括转动取样单元及气动取样单元，所述转动取样单元包括转筒，设定长度的转筒伸入落灰管，伸入落灰管的转筒的端部是封闭的且在转筒的管壁开有落灰孔，未伸入落灰管的转筒的端部焊接在链轮链条传动机构的从动轮上，未伸入落灰管的转筒依次穿过手动隔离球阀、取样法兰和落灰收集器，与落灰收集器相对应的转筒的管壁上开设有多个槽孔，转筒内还设有取样绞龙，所述转筒及取样绞龙分别与对应的转筒驱动电机及绞龙驱动电机相连，所述落灰收集器与气动取样单元相连。

所述手动隔离球阀的第一端焊接在落灰管上，第二端与取样法兰连接。

所述取样法兰一端与手动隔离阀相连，另一端通过连接螺杆与主支撑板相连。

所述槽孔为长方形，槽孔的数量为3个，多个槽孔的总开口面积大于落灰孔的开口面积，所述落灰孔的直径为5mm。

所述转筒驱动电机与链轮链条传动机构的主动轮相连，转筒驱动电机及绞龙驱动电机与主支撑板相连。

所述气动取样单元包括旋风分离器，旋风分离器通过旋风分离器进气管路与落灰收集器相连，旋风分离器进气管路和与吹扫管路的公共端还与进气口相连，进气口与打开或关断进气口的气动换向阀相连，所述吹扫管路上还设有打开或关断吹扫管路的吹扫气动球阀，落灰管通过射气抽气器回气管路与射气抽气器相连，射气抽气器通过射气抽气器进气管路与压缩空气压力调节阀相连，射气抽气器回气管路上设有回气气动球阀，射气抽气器进气管路上设有进气气动球阀，所述吹扫管路与落灰管相连。

所述旋风分离器下部设有用于通断旋风分离器下部的落灰口的落灰气动球阀。

所述旋风分离器的上部设有用于对从旋风分离器上部出来的被抽吸空气量进行测量的风量测量装置。

所述转筒驱动电机、绞龙驱动电机、气动换向阀、进气气动球阀、吹扫气动球阀、落灰气动球阀及回气气动球阀均与控制器相连。

飞灰微量取样装置与飞灰含碳量在线测量装置配套使用，当需要进行飞灰取样时，飞灰微量取样装置处于取样状态，当飞灰取样结束后，飞灰含碳量在线测量装置处于分析状态，此时就不需要再取灰了。

一种锅炉飞灰微量取样的装置的使用方法，包括：

在进行正式取样前，应首先确定压缩空气压力调节阀的开度，将压缩空气压力调节阀开度固定后，启动转动取样单元，当飞灰下落经过落灰管时，经过转动取样单元，落入气动取样单元，气动取样单元有两种工作状态：取样状态和循环状态；取样状态时，飞灰通过落灰气动球阀进入指定容器内，循环状态时，飞灰从落灰管被取出后，又重新进入落灰管，取样状态和循环状态的切换通过控制器实现；

取样状态：当需要进行飞灰取样时，气动换向阀处于开的位置，打开射气抽气器的进气气动球阀和回气气动球阀，压缩空气进入射气抽气器，射气抽气器处于抽吸状态，外界空气从进气口进入，通过旋风分离器进口管路时，携带从落灰收集器落下的飞灰，形成气固两相流，进入旋风分离器，在旋风分离器内进行气固分离，飞灰颗粒在离心力的作用下被甩向分离器壁面并沿壁面滑落至落灰气动球阀上方，空气则从旋风分离器上部排出，通过风量测量装置进入射气抽气器，与压缩空气混合后通过回气气动球阀排入落灰管，所取飞灰量可以通过通风时间的长短控制；

循环状态：当不需要进行飞灰取样时，吹扫气动球阀开，射气抽气器回气阀关，气动换向阀处于关的状态，进气口关闭，此时射气抽气器处于吹扫状态，压缩空气依次通过射气抽气器、风量测量装置、旋风分离器，进入旋风分离器进口管路，携带从落灰收集器落下的飞灰，通过吹扫管路和吹扫气动球阀，排入落灰管。

所述确定压缩空气压力调节阀的开度的过程如下：打开气动换向阀、进气气动球阀和回气气动球阀，逐渐开启压缩空气压力调节阀，压缩空气进入射气抽气器产生抽吸力，由于此时落灰气动球阀和吹扫气动球阀处于关闭状态，外界的空气只能从进气口被吸入，调节压缩空气压力调节阀开度，在吸气口用热线风速仪测量吸气口风速，保证旋风分离器进口管路内风速为20m/s，记下此时风量测量装置的输出差压，然后将压缩空气压力调节阀开度固定。

转筒的作用是通过开在其端部的落灰孔接收飞灰。转筒伸入落灰管的一端端部是封闭的，只在接近端部的管壁上开一直径5mm的落灰孔，转筒的另一端焊接在链轮链条传动机构的从动轮上。转筒依次穿过手动隔离球阀、取样法兰和落灰收集器。转筒处于落灰收集器的部位，管壁上开三个长方形槽孔，便于飞灰及时落下。取样绞龙的作用是将从转筒端部落灰孔落入的飞灰输送至转筒中部，通过三个长槽孔落入落灰收集器。由于三个长槽孔的开口面积远远大于落灰孔的开口面积，可以保证绞龙输过来的飞灰完全及时的落入落灰收集器。手动隔离球阀一端焊接在落灰管上，一端与取样法兰连接，在进行飞灰取样装置事故处理时关闭，可将落灰管与外界隔离，防止漏灰。取样法兰一端与手动隔离阀相连，另一端通过连接螺杆与主支撑板相连。

转动取样单元的作用主要是将飞灰从电除尘器下部的落灰管中取出来，并输送至气动取样单元。转动取样单元在锅炉正常运行时一直处于工作状态。其中转筒的作用是通过开在其端部的小孔接收飞灰，通过开在中部的三个槽孔卸落飞灰。取灰量的多少主要受转筒转速控制。转筒转速越快，取灰量越多。取样绞龙的作用是将落入转筒的飞灰输运至落灰收集器。取样法兰一端与手动隔离阀相连，另一端通过螺栓固定整个飞灰取样装置。落灰收集器的作用是收集取到的飞灰样并将飞灰引入旋风分离器入口管路。主支撑板的作用是固定飞灰取样装置转动取样单元的各部件。绞龙驱动电机的作用是带动取样绞龙旋转。链轮链条传动机构的作用是将转筒驱动电机输出的动力传递至转筒并带动转筒旋转。转筒驱动电机的作用是带动链轮链条传动机构的主动轮旋转。

气动取样单元的作用是接收转动取样单元的飞灰。由于现在最常用的在线烧失式飞灰在线测量装置是间隔测量，测量间隔约为10～20分钟，每次需要的飞灰样约1～2g；而转动取样单元一直处于连续运行状态，为此气动取样单元有两种工作模式，取样状态和循环状态。取样状态下，气动取样单元的作用是通过气力输送和气固分离的方式将微量飞灰取出来并送至在线分析装置。当不需要取样时，气动取样单元处于循环状态，将从转动取样单元来的飞灰通过气力输送的方式又重新吹回落灰管。其中压缩空气压力调节阀的作用是调节压缩空气至合适的压力。进气气动球阀的作用是通断射气抽气器进气管路。射气抽气器的作用是利用压缩空气产生较大的负压从而将外界环境中的空气吸入。回气气动球阀的作用是通断射气抽气器回气管路。风量测量装置的作用是对从旋风分离器上部出来的被抽吸空气量进行测量。旋风分离器的作用是对流入的空气飞灰两相流进行气固分离，固体被分离下来落入下部的落灰气动球阀，空气则进入测风装置。落灰气动球阀的作用是通断旋风分离器下部的落灰口。进气口是外界环境中的空气进入取灰系统的入口。气动换向阀的作用是打开或关断进气口。吹扫气动球阀的作用是打开或关断吹扫管路。

控制单元的作用是控制转动取样单元各电机的启停和气动取样单元工作模式的切换。其中控制器的作用是控制各电机的启停和转速调节和气动取样单元工作模式的切换，实现飞灰取样装置的自动控制。仪器箱为整个装置提供安放场所，防止风吹日晒雨淋。

本实用新型的有益效果：

1、通过调节转筒的转速和通风时间，可以精确控制飞灰取样量，实现对锅炉飞灰的微量取样。

2、本装置取样过程中不存在烟气中水蒸气凝结问题，有效避免了飞灰取样管路的堵塞，提高了飞灰取样装置运行的可靠性。

3、本装置在不进行飞灰取样时处于循环状态，保证了飞灰样品的实时性，极大降低了分析结果的滞后时间。

附图说明

图1是锅炉飞灰微量取样装置示意图；

图中，1－灰管手动闸阀，2－转筒，3－手动隔离球阀，4－取样法兰，5－落灰收集器，6－控制器，7－主支撑板，8－仪器箱，9－绞龙驱动电机，10－链轮链条传动机构，11－进气口，12－转筒驱动电机，13－压缩空气压力调节阀，14－气动换向阀，15－进气气动球阀，16－吹扫气动球阀，17－落灰气动球阀，18－旋风分离器，19－风量测量装置，20－射气抽气器，21－回气气动球阀，22－仓泵，23－取样绞龙，24－电除尘灰库。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，一种锅炉飞灰微量取样的装置，主要由转动取样单元和气动取样单元、控制单元三部分组成。转动取样单元主要包括：转筒2、取样绞龙23、手动隔离球阀3、取样法兰4、落灰收集器5、主支撑板7、绞龙驱动电机9、链轮链条传动机构10、转筒驱动电机12。气动取样单元主要包括压缩空气压力调节阀13、进气气动球阀15、射气抽气器20、回气气动球阀21、风量测量装置19、旋风分离器18、落灰气动球阀17、进气口11、气动换向阀14、吹扫气动球阀16。控制单元主要包括控制器6、仪器箱8等。

转动取样单元的作用主要是将飞灰从电除尘器下部的落灰管中取出来，并输送至气动取样单元。转动取样单元在锅炉正常运行时一直处于工作状态。其中转筒2的作用是通过开在其端部的小孔接收飞灰，通过开在中部的三个槽孔卸落飞灰。取灰量的多少主要受转筒2转速控制。转筒2转速越快，取灰量越多。取样绞龙23的作用是将落入转筒2的飞灰输运至落灰收集器5。手动隔离球阀3一端焊接在落灰管上，一端与取样法兰4连接。在进行飞灰取样装置事故处理时关闭，可将落灰管与外界隔离，防止漏灰。取样法兰4一端与手动隔离阀3相连，另一端通过螺栓固定整个飞灰取样装置。落灰收集器5的作用是收集取到的飞灰样并将飞灰引入旋风分离器18入口管路。主支撑板7的作用是固定飞灰取样装置转动取样单元的各部件。转筒驱动电机12的作用是带动转筒2旋转。链轮链条传动机构10的作用是将转筒驱动电机9输出的动力传递至转筒2并带动转筒2旋转。转筒驱动电机12带动链轮链条传动机构10的主动轮旋转。绞龙驱动电机9的作用是带动取样绞龙23旋转。

气动取样单元的作用是接收转动取样单元的飞灰。由于现在最常用的在线烧失式飞灰在线测量装置是间隔测量，测量间隔约为10～20分钟，每次需要的飞灰样约1～2g；而转动取样单元一直处于连续运行状态，为此气动取样单元有两种工作模式，取样状态和循环状态。取样状态下，气动取样单元的作用是通过气力输送和气固分离的方式将微量飞灰取出来并送至在线分析装置。当不需要取样时，气动取样单元处于循环状态，将从转动取样单元来的飞灰通过气力输送的方式又重新吹回落灰管。其中压缩空气压力调节阀13的作用是调节压缩空气至合适的压力。进气气动球阀15的作用是通断射气抽气器15进气管路。射气抽气器15的作用是利用压缩空气产生较大的负压从而将外界环境中的空气吸入。回气气动球阀21的作用是通断射气抽气器15回气管路。风量测量装置19的作用是对从旋风分离器18上部出来的被抽吸空气量进行测量。旋风分离器18的作用是对流入的空气飞灰两相流进行气固分离，固体被分离下来落入下部的落灰气动球阀17，空气则进入测风装置19。落灰气动球阀17的作用是通断旋风分离器18下部的落灰口。进气口11是外界环境中的空气进入取灰系统的入口。气动换向阀14的作用是打开或关断进气口11。吹扫气动球阀16的作用是打开或关断吹扫管路。

控制单元的作用是控制转动取样单元各电机的启停和气动取样单元工作模式的切换。其中控制器6的作用是控制各电机的启停和转速调节和气动取样单元工作模式的切换，实现飞灰取样装置的自动控制。仪器箱8为整个装置提供安放场所，防止风吹日晒雨淋。

工作过程和原理如下所述：

在进行正式取样前，应首先确定压缩空气压力调节阀13的开度，过程如下：打开气动换向阀14、进气气动球阀15和回气气动球阀21，逐渐开启压缩空气压力调节阀13，压缩空气进入射气抽气器15产生抽吸力，由于此时落灰气动球阀17和吹扫气动球阀16处于关闭状态，外界的空气只能从进气口11被吸入。调节压缩空气压力调节阀13开度，在吸气口用热线风速仪测量吸气口风速，保证旋风分离器18进口管路内风速约为20m/s左右，记下此时风量测量装置19的输出差压，然后将压缩空气压力调节阀13开度固定。

开启转筒驱动电机12，转筒驱动电机12旋转，通过链轮链条传动机构10带动转筒2旋转。开启绞龙驱动电机9，取样绞龙23旋转。转筒2伸入落灰管的一端端部开有直径约5mm的小孔，转筒2中部落灰收集器5对应部位开有三个并行的落灰槽。当锅炉正常运行时，烟气经过电除尘器，在静电作用下从烟气中分离出来，从电除尘器上部飘落至下部灰斗，进而通过开启的灰管手动闸阀1进入下部的仓泵22被气力输运至电除尘灰库24。当飞灰下落经过落灰管时，一部分飞灰落入飞灰取样装置转筒2端部的小孔，然后在转动的取样绞龙23的作用下被推向外部，通过落灰槽进入落灰收集器5，进而落入旋风分离器18进气管路。取灰量的多少通过转筒驱动电机12的转速控制。在飞灰飘落状态下，只有当落灰口处于水平以上位置时，飞灰才有可能进入落灰孔，因此通过改变转筒驱动电机12转速，可以改变落灰孔方向朝上的时间，从而改变落灰量。在锅炉正常运行时，转动取样单元一直处于工作状态。

气动取样单元有两种工作状态：取样状态和循环状态。

取样状态：当需要进行飞灰取样时，气动换向阀14处于开的位置，打开射气抽气器20的进气气动球阀14和回气气动球阀21，压缩空气进入射气抽气器20，射气抽气器20处于抽吸状态，外界空气从进气口11进入，通过旋风分离器18进口管路时，携带从落灰收集器5落下的飞灰，形成气固两相流，进入旋风分离器18。在旋风分离器18内进行气固分离，飞灰颗粒在离心力的作用下被甩向分离器壁面并沿壁面滑落至落灰气动球阀17上方，空气则从旋风分离器18上部排出，通过风量测量装置19进入射气抽气器20，与压缩空气混合后通过回气气动球阀21排入落灰管。所取飞灰量可以通过通风时间的长短控制。通过实际抽吸试验，通风1分钟可取1g飞灰样。打开落灰气动球阀17，所取飞灰从落灰气动球阀17落下进入指定容器内。

循环状态：当不需要进行飞灰取样时，吹扫气动球阀16开，射气抽气器20的回气气动球阀21关，气动换向阀14处于关的状态，进气口11关闭。此时射气抽气器20处于吹扫状态。压缩空气依次通过射气抽气器20、风量测量装置19、旋风分离器18，进入旋风分离器18进口管路，携带从落灰收集器5落下的飞灰，通过吹扫管路和吹扫气动球阀16，排入落灰管。由于飞灰从落灰管被取出后，又重新进入落灰管，所以称这种工作方式为循环状态。

取样状态和循环状态的切换通过控制器6实现。飞灰微量取样装置一般与飞灰含碳量在线测量装置配套使用。当需要进行飞灰取样时，飞灰微量取样装置处于取样状态，当飞灰取样结束后，飞灰含碳量在线测量装置处于分析状态，此时就不需要再取灰了。飞灰微量取样装置被切换至循环状态，飞灰被从落灰管取出后又被送回落灰管。循环状态的好处是可以保证所取飞灰一直处于当前状态，保证所取样品的实时性。

Claims (8)

1.一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，包括转动取样单元及气动取样单元，所述转动取样单元包括转筒，设定长度的转筒伸入落灰管，伸入落灰管的转筒的端部是封闭的且在转筒的管壁开有落灰孔，未伸入落灰管的转筒的端部焊接在链轮链条传动机构的从动轮上，未伸入落灰管的转筒依次穿过手动隔离球阀、取样法兰和落灰收集器，与落灰收集器相对应的转筒的管壁上开设有多个槽孔，转筒内还设有取样绞龙，所述转筒及取样绞龙分别与对应的转筒驱动电机及绞龙驱动电机相连，所述落灰收集器与气动取样单元相连。

2.如权利要求1所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述槽孔为长方形，槽孔的数量为3个，多个槽孔的总开口面积大于落灰孔的开口面积，所述落灰孔的直径为5mm。

3.如权利要求1所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述转筒驱动电机与链轮链条传动机构的主动轮相连，转筒驱动电机及绞龙驱动电机与主支撑板相连。

4.如权利要求1所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述气动取样单元包括旋风分离器，旋风分离器通过旋风分离器进气管路与落灰收集器相连，旋风分离器进气管路和与吹扫管路的公共端还与进气口相连，进气口与打开或关断进气口的气动换向阀相连，所述吹扫管路上还设有打开或关断吹扫管路的吹扫气动球阀，落灰管通过射气抽气器回气管路与射气抽气器相连，射气抽气器通过射气抽气器进气管路与压缩空气压力调节阀相连，射气抽气器回气管路上设有回气气动球阀，射气抽气器进气管路上设有进气气动球阀，所述吹扫管路与落灰管相连。

5.如权利要求4所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述旋风分离器下部设有用于通断旋风分离器下部的落灰口的落灰气动球阀。

6.如权利要求5所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述旋风分离器的上部设有用于对从旋风分离器上部出来的被抽吸空气量进行测量的风量测量装置。

7.如权利要求6所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，所述转筒驱动电机、绞龙驱动电机、气动换向阀、进气气动球阀、吹扫气动球阀、落灰气动球阀及回气气动球阀均与控制器相连。

8.如权利要求1所述的一种锅炉飞灰微量取样的装置，其特征是，飞灰微量取样装置与飞灰含碳量在线测量装置配套使用。