CN204881922U - 烟气测温取样系统和锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气测温取样系统和锅炉，该烟气测温取样系统包括水冷壁护套(1)、隔热取样头(2)和烟气抽气装置(3)，水冷壁护套连接于水冷管(10)的外侧壁上，水冷壁护套内设有烟气冷却流道(11)，隔热取样头固定连接于烟气冷却流道的入口，隔热取样头中安装有测温元件，烟气抽气装置上设有烟气入口(36)，烟气冷却流道的出口连接有烟气管道(5)，烟气管道的末端与烟气入口相连。由于该系统中设有隔热取样头，使得隔热取样头直接接触高温烟气，由隔热取样头抽取的高温烟气进入安装到水冷管上的水冷壁护套，利用水冷管冷却水冷壁护套，使得烟气测温取样系统能够长期工作，准确测量烟气的温度，同时延长使用寿命。

Description

烟气测温取样系统和锅炉

技术领域

本实用新型涉及锅炉检测，具体地，涉及一种烟气测温取样系统以及安装有该烟气测温取样系统的锅炉。

背景技术

烟温探针是一种将热电偶送入炉膛或烟道中监测烟气温度的机电设备，其主要用于锅炉启动期间，监测炉膛出口处的烟气温度，防止再热器管烧坏。也可以作为辅助控制工具，测量锅炉低负荷运行时的烟气温度。

在锅炉的实际运行中，常采用热电偶测得炉膛出口烟气温度，而热电偶测温是一种接触式测温方法，温度计感受件必须置于被测介质之中，并且要求能够连续精确测量锅炉出口高温烟气参数。但是，由于高温的热电偶测量端会对周围温度较低的炉壁辐射放热，从而使热电偶的热接点温度低于实际被测温度，引起较大的测量误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气测温取样系统和锅炉，该烟气测温取样系统能够长期在高温的环境内工作，保证温度测量精确。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供一种烟气测温取样系统，该烟气测温取样系统包括水冷壁护套、隔热取样头和烟气抽气装置，所述水冷壁护套连接于水冷管的外侧壁上，所述水冷壁护套内设有烟气冷却流道，所述隔热取样头固定连接于所述烟气冷却流道的入口，所述隔热取样头中安装有测温元件，所述烟气抽气装置上设有烟气入口，所述烟气冷却流道的出口连接有烟气管道，该烟气管道的末端与所述烟气入口相连。

优选地，所述水冷壁护套沿所述水冷管的轴向方向设置，所述水冷壁护套的横截面为扇形面，该水冷壁护套包括外弧面和内弧面，所述水冷壁护套通过内弧面接合于所述水冷管的外侧壁上，所述烟气冷却流道形成在所述水冷壁护套的管壁中。

优选地，该烟气测温取样系统还包括U型卡，所述U型卡将所述水冷壁护套卡接于所述水冷管的外侧壁上。

优选地，所述隔热取样头包括基座和陶瓷护罩，所述基座固定连接于所述烟气冷却流道的入口，所述基座相对于所述水冷管的轴线斜向上设置，所述陶瓷护罩安装在所述基座上，所述陶瓷护罩形成有中心孔和围绕所述中心孔间隔设置的多个取样孔，所述基座形成有与所述中心孔对接的对接孔和与多个所述取样孔连通的疏导孔，所述测温元件安装在所述中心孔中。

优选地，所述基座与所述水冷管的所述轴线的夹角为90度-150度。

优选地，所述烟气抽气装置包括套管、芯管和端盖，所述套管的内腔为文丘里管腔，所述套管的管壁上形成有径向贯通的烟气入口，所述端盖封盖在所述套管的端部，所述芯管穿过所述端盖插入所述文丘里管腔内，所述套管的内管壁与所述芯管的外管壁之间形成有与所述烟气入口连通的烟气通道，所述芯管的管腔内能够通入压缩空气，该压缩空气流出所述文丘里管腔并能够在该文丘里管腔内形成负压以吸收所述烟气入口的烟气。

优选地，所述套管包括轴向相连的套嘴管段和套嘴加长管管段，所述芯管包括芯嘴加长管管段和位于该芯嘴加长管管段的端部的芯嘴管段，该芯嘴管段的出口截面积小于所述芯嘴加长管管段的管腔截面积；其中，所述文丘里管腔形成在所述套嘴管段内，该文丘里管腔包括轴向相接的两个锥台腔，两个所述锥台腔的小端接合，两个所述锥台腔的大端朝向所述套嘴管段的两端开口，所述芯嘴加长管管段容纳于所述套嘴加长管管段的管腔内，所述芯嘴管段插入靠近所述套嘴加长管管段的所述锥台腔中。

优选地，所述芯嘴管段的出口端面与所述锥台腔的小端端面径向对齐。

优选地，该烟气测温取样系统还包括烟气分析装置，该烟气分析装置安装在所述烟气管道中。

此外，根据本实用新型的另一方面，提供了一种锅炉，所述锅炉包括炉膛出口，所述锅炉还包括所述的烟气测温取样系统，所述隔热取样头设置在所述炉膛出口处。

通过上述技术方案，本实用新型的烟气测温取样系统通过设置有隔热取样头，并且还设置有安装到水冷管上的水冷壁护套上，通过烟气抽气装置使得炉膛内的烟气不断地进入隔热取样头，烟气由隔热取样头进入安装到水冷管上的水冷壁护套，利用水冷管冷却水冷壁护套处于较低温度，使得烟气测温取样系统能够长期工作在高温的环境中，无需设置单独的冷却系统。锅炉炉膛内的温度测量点或烟气采样的抽取点设置在高温的环境下，现有的烟气测温系统由于所处环境温度较高而使得装置的使用寿命短，而本实用新型的烟气测温取样系统通过设置隔热取样头，使得隔热取样头直接接触待取样和待测量温度的烟气，保证烟气温度测量的准确，同时延长了装置的使用寿命。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据实用新型的优选实施方式中烟气测温取样系统的结构示意图；

图2是根据实用新型的优选实施方式中烟气测温取样系统的烟气抽气装置的剖视图；

图3是根据实用新型的优选实施方式的烟气测温取样系统中基座的俯视图；

图4是图3的侧视图；

图5是根据实用新型的优选实施方式的烟气测温取样系统中陶瓷护罩的俯视图；

图6是图5的侧视图。

附图标记说明

1水冷壁护套2隔热取样头

3烟气抽气装置4烟气分析装置

5烟气管道10水冷管

11烟气冷却流道21基座

22陶瓷护罩23中心孔

24取样孔25对接孔

26疏导孔31套管

32芯管33端盖

34锥台腔35烟气通道

36烟气入口311套嘴管段

312套嘴加长管管段321芯嘴管段

322芯嘴加长管管段AA轴线

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

图1显示的是一种烟气测温取样系统，该烟气测温取样系统包括水冷壁护套1、隔热取样头2和烟气抽气装置3，水冷壁护套1连接于水冷管10的外侧壁上，水冷壁护套1内设有烟气冷却流道11，隔热取样头2固定连接于烟气冷却流道11的入口，隔热取样头2中安装有测温元件，烟气抽气装置3上设有烟气入口36，烟气冷却流道11的出口连接有烟气管道5，该烟气管道5的末端与烟气入口36相连。

由于锅炉炉膛内的温度测量点或烟气采样的抽取点设置在高温的环境下，而现有的烟气测温系统由于所处环境温度较高使得装置的使用寿命短，因此本实用新型的烟气测温取样系统中设有隔热取样头2，使得隔热取样头2能够直接接触高温烟气，并能长时间的在高温环境中工作，通过隔热取样头2中安装的测温元件来测量出炉膛出口的温度，以确保测得的烟气温度更准确。隔热取样头2固定连接于水冷壁护套1内设的烟气冷却流道11的入口处，通过烟气抽气装置3使得炉膛出口的高温烟气不断地进入隔热取样头2，从而进入安装到水冷管10上的水冷壁护套1中，高温烟气在利用水冷管10的冷却水冷壁护套1，使得水冷壁护套1的烟气冷却流道11中的烟气处于较低温度，从而使得烟气测温取样系统能够长期进行高温烟气的收取和检测，无需设置单独的冷却系统，延长了装置的使用寿命。

特别地，水冷壁护套1沿水冷管10的轴向方向设置，水冷壁护套1的横截面为扇形面，该水冷壁护套1包括外弧面和内弧面，水冷壁护套1通过内弧面接合于水冷管10的外侧壁上，烟气冷却流道11形成在水冷壁护套1的管壁中。在本实用新型的优选实施方式中，为了增加冷却面积且能够更好地与水冷壁护套1的外侧壁贴合，水冷壁护套1的横截面为扇形面，水冷壁护套1包括外弧面和内弧面，外弧面的直径为98mm，内弧面的直径为62mm，但本实用新型并不局限于此，水冷壁护套1的横截面为其他形状也可以。

其中的水冷壁护套1可以为实体的水冷壁护套1，即该水冷壁护套1为沿水冷管10的轴向方向贴合在水冷管10外侧壁上的实心导热块，该实心导热块的横截面为扇形面，烟气冷却流道11沿水冷管10的轴向方向形成在水冷壁护套1的管壁中，在本实用新型的优选实施方式中，以非限定的方式，水冷壁护套1的内弧面上形成有三道烟气冷却流道11为10mm×10mm的正方形沟槽；此外，水冷壁护套1还可以为具有内腔的水冷壁护套1，该水冷壁护套1的横截面为扇形面，水冷壁护套1包括外弧面和形成为开口的内弧面，水冷壁护套1通过内弧面开口接合于水冷管10的外侧壁上，烟气冷却流道11可以形成在水冷壁护套1的管壁中，也可以形成在扇形面的外弧面与内弧面之间限定的腔体中，烟气冷却流道11还可以部分形成在水冷壁护套1的管壁中，部分与外弧面与内弧面之间限定的腔体连通其中。

通常水冷壁护套1由具有导热性能好的材料制成，例如金属材料，以有利于将烟气的温度导向水冷壁护套1上，再通过冷却管10中冷却液将水冷壁护套1的热量带走，以降低整体的温度。通过将水冷壁护套1连接于水冷管10的外侧壁上，使得烟气测温取样系统能够长期进行高温烟气的收取和检测，无需设置单独的冷却系统，延长了装置的使用寿命。

特别地，该烟气测温取样系统还包括U型卡，U型卡将水冷壁护套1卡接于水冷管10的外侧壁上。在本实用新型的优选实施方式中，U型卡是由直径为12mm，长度为280mm的钢筋制成，且U型卡的两端分别加工有螺纹，用U型卡将水冷壁护套1卡接于水冷管10的外侧壁上，并通过螺母紧固。

特别地，隔热取样头2包括基座21和陶瓷护罩22，基座21固定连接于烟气冷却流道11的入口，基座21相对于水冷管10的轴线AA斜向上设置，陶瓷护罩22安装在基座21上，陶瓷护罩22形成有中心孔23和围绕中心孔23间隔设置的多个取样孔24，基座21形成有与中心孔23对接的对接孔25和与多个取样孔24连通的疏导孔26，测温元件安装在中心孔23中。

为了更加准确的测量炉膛出口的烟气的温度，因此，本实施方式中在陶瓷护罩22的中心开设可一个中心孔23，并在中心孔23中安装测温元件，又由于陶瓷隔热性强，使得烟气与陶瓷材质对流换热少，烟气热损失少，因此使得隔热取样头2能够长时间设置在炉膛出口处，因而能够提高炉膛出口的烟气温度的测量精度，同时，由于陶瓷耐磨耐高温，使得隔热取样头2的使用寿命长。围绕陶瓷护罩22的中心孔23还间隔设置的多个取样孔24，使得陶瓷护罩22不仅能够测量炉膛出口的烟气的温度，还进一步地能将炉膛出口的高温烟气抽取取样。为了进一步地将抽取的烟气输送至烟气测温取样系统中，隔热取样头2还包括了基座21，基座21固定连接在烟气冷却流道11的入口处，将陶瓷护罩22安装在基座21上，基座21形成有与中心孔23对接的对接孔25和与多个取样孔24连通的疏导孔26，从而形成了一条烟气通路。

其中，在本实用新型的优选实施方式中，以非限定的方式，陶瓷护套22采用耐温1200摄氏度以上的氧化锆陶瓷制作而成，陶瓷护套22为圆柱体，其直径为38mm，长度为35mm，陶瓷护套22上的中心孔23的孔径为8mm，取样孔24的孔径为6mm，同样地，基座21也为圆柱体，基座21的一端形成有连接陶瓷护套22的环形凹槽，环形凹槽的外径为72mm，内径为60mm，另一端形成为与烟气冷却流道11的入口连接的圆弧截面，基座21上的对接孔25和疏导孔26的孔径均为10mm。其中，环形凹槽与陶瓷护套22为螺纹连接。

为了使得隔热取样头2能够顺利抽取高温烟气，特别地，基座21与水冷管10的轴线AA的夹角为90度-150度，使得烟气抽气装置的抽气的效率较高。

特别地，烟气抽气装置3包括套管31、芯管32和端盖33，套管31的内腔为文丘里管腔，套管31的管壁上形成有径向贯通的烟气入口36，端盖33封盖在所述套管31的端部，芯管32穿过端盖33插入文丘里管腔内，套管31的内管壁与芯管32的外管壁之间形成有与烟气入口36连通的烟气通道35，芯管32的管腔内能够通入压缩空气，该压缩空气流出文丘里管腔并能够在文丘里管腔内形成负压以吸收烟气入口36的烟气。

通过烟气抽气装置3连续不断地将隔热取样头2中的烟气抽入烟气测温取样系统中，以对抽取的烟气进行检测和分析。具体地，烟气抽气装置3采用套管31、芯管32和端盖33构成的特殊的烟气抽气装置，芯管32插入套管31中，并通过端盖33进行封盖，端盖33上形成有通孔，使得芯管32能够穿过端盖33上的通孔插入文丘里管腔内，并通过通孔向芯管32中通入压缩空气，而烟气通过在套管31的管壁上形成的烟气入口36，进入芯管32的外管壁与套管31的内管壁之间形成的烟气通道35中，其中，在优选实施方式中，烟气入口36为直径为10mm的圆孔。由于将套管31的内腔设计为文丘里管腔，利用文丘里效应使得压缩空气流出文丘里管腔并在文丘里管腔内形成负压，使得烟气随从压缩空气源源不断地流出文丘里管腔，并进入相应的处理装置中，从而提供了为烟气测温取样系统提供了抽取烟气的驱动力，因而使得烟气抽气装置3能够在没有设置任何机械运动部件的情况下连续工作，从而源源不断地抽取高温的烟气。

特别地，套管31包括轴向相连的套嘴管段311和套嘴加长管管段312，所述芯管32包括芯嘴加长管管段322和位于芯嘴加长管管段322的端部的芯嘴管段321，芯嘴管段321的出口截面积小于芯嘴加长管管段322的管腔截面积；其中，文丘里管腔形成在套嘴管段311内，文丘里管腔包括轴向相接的两个锥台腔34，两个锥台腔34的小端接合，两个锥台腔34的大端朝向套嘴管段311的两端开口，芯嘴加长管管段322容纳于套嘴加长管管段312的管腔内，芯嘴管段321插入靠近套嘴加长管管段312的锥台腔34中。其中，套嘴加长管管段312与芯嘴加长管管段322为直筒管段，芯嘴管段321的出口截面积小于芯嘴加长管管段322的管腔截面积，且芯嘴管段321插入靠近套嘴加长管管段312的锥台腔34中，使得压缩空气流通的截面面积逐渐减小，从而使得芯嘴管段321的出口的压强增大，这时在芯嘴管段321的出口周围形成有一个真空度，使得带动芯嘴管段321的出口周围的烟气(烟气通道35中的烟气)流向远离套嘴加长管管段312的锥台腔34中。

其中，在本实用新型的优选实施方式中，以非限定的方式，套嘴管段311和套嘴加长管管段312以及芯嘴管段321和芯嘴加长管管段322的连接处均采用氩弧焊焊接完成。套嘴管段311的轴向长度为80mm，其中，靠近套嘴加长管管段312的锥台腔34的轴向长度为20mm。

特别地，芯嘴管段321的出口端面与锥台腔34的小端端面径向对齐。使得压缩空气流进至芯嘴管段321的出口，由于随之芯嘴管段321的截面面积逐渐减小，压缩空气的压强增大，流速也变大，这时就在芯嘴管段321的出口的周围产生一个真空度，致使芯嘴管段321的出口周围的烟气随着压缩空气一起被吸入远离套嘴加长管管段312的锥台腔34中，从而使得烟气连续不断地流出烟气抽气装置。在本实用新型的优选实施方式中，以非限定的方式，芯嘴管段321的轴向长度与靠近套嘴加长管管段312的锥台腔34的轴向长度相等且均为20mm。

特别地，烟气测温取样系统还包括烟气分析装置4，烟气分析装置4安装在烟气管道5中。烟气分析装置4用于对抽取的烟气进行成分以及成分的浓度等进行分析，烟气分析装置4安装在烟气管道5中，使得经过冷却管10冷却后的烟气进入烟气分析装置4中，以保护烟气分析装置4。

一种锅炉，包括炉膛出口，锅炉还包括烟气测温取样系统，隔热取样头2设置在炉膛出口处。通过隔热取样头2设置在炉膛出口处，使得烟气测温取样系统能够长期在高温的环境内工作，并且能够保证炉膛出口烟气温度的精确测量，由于炉膛出口烟气温度对高温段蒸汽参数有直接的影响，从而使得运行人员有足够的时间调整锅炉的燃烧运行参数，则可使得蒸汽温服运行在较高的安全工作区间，从而避免了由于温度过高导致的过热器、再热器爆管现象。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种烟气测温取样系统，其特征在于，该烟气测温取样系统包括水冷壁护套(1)、隔热取样头(2)和烟气抽气装置(3)，所述水冷壁护套(1)连接于水冷管(10)的外侧壁上，所述水冷壁护套(1)内设有烟气冷却流道(11)，所述隔热取样头(2)固定连接于所述烟气冷却流道(11)的入口，所述隔热取样头(2)中安装有测温元件，所述烟气抽气装置(3)上设有烟气入口(36)，所述烟气冷却流道(11)的出口连接有烟气管道(5)，该烟气管道(5)的末端与所述烟气入口(36)相连。

2.根据权利要求1所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述水冷壁护套(1)沿所述水冷管(10)的轴向方向设置，所述水冷壁护套(1)的横截面为扇形面，该水冷壁护套(1)包括外弧面和内弧面，所述水冷壁护套(1)通过内弧面接合于所述水冷管(10)的外侧壁上，所述烟气冷却流道(11)形成在所述水冷壁护套(1)的管壁中。

3.根据权利要求2所述的烟气测温取样系统，其特征在于，该烟气测温取样系统还包括U型卡，所述U型卡将所述水冷壁护套(1)卡接于所述水冷管(10)的外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述隔热取样头(2)包括基座(21)和陶瓷护罩(22)，所述基座(21)固定连接于所述烟气冷却流道(11)的入口，所述基座(21)相对于所述水冷管(10)的轴线(AA)斜向上设置，所述陶瓷护罩(22)安装在所述基座(21)上，所述陶瓷护罩(22)形成有中心孔(23)和围绕所述中心孔(23)间隔设置的多个取样孔(24)，所述基座(21)形成有与所述中心孔(23)对接的对接孔(25)和与多个所述取样孔(24)连通的疏导孔(26)，所述测温元件安装在所述中心孔(23)中。

5.根据权利要求4所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述基座(21)与所述水冷管(10)的所述轴线(AA)的夹角为90度-150度。

6.根据权利要求1所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述烟气抽气装置(3)包括套管(31)、芯管(32)和端盖(33)，所述套管(31)的内腔为文丘里管腔，所述套管(31)的管壁上形成有径向贯通的烟气入口(36)，所述端盖(33)封盖在所述套管(31)的端部，所述芯管(32)穿过所述端盖(33)插入所述文丘里管腔内，所述套管(31)的内管壁与所述芯管(32)的外管壁之间形成有与所述烟气入口(36)连通的烟气通道(35)，所述芯管(32)的管腔内能够通入压缩空气，该压缩空气流出所述文丘里管腔并能够在该文丘里管腔内形成负压以吸收所述烟气入口(36)的烟气。

7.根据权利要求6所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述套管(31)包括轴向相连的套嘴管段(311)和套嘴加长管管段(312)，所述芯管(32)包括芯嘴加长管管段(322)和位于该芯嘴加长管管段(322)的端部的芯嘴管段(321)，该芯嘴管段(321)的出口截面积小于所述芯嘴加长管管段(322)的管腔截面积；

其中，所述文丘里管腔形成在所述套嘴管段(311)内，该文丘里管腔包括轴向相接的两个锥台腔(34)，两个所述锥台腔(34)的小端接合，两个所述锥台腔(34)的大端朝向所述套嘴管段(311)的两端开口，所述芯嘴加长管管段(322)容纳于所述套嘴加长管管段(312)的管腔内，所述芯嘴管段(321)插入靠近所述套嘴加长管管段(312)的所述锥台腔(34)中。

8.根据权利要求7所述的烟气测温取样系统，其特征在于，所述芯嘴管段(321)的出口端面与所述锥台腔(34)的小端端面径向对齐。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的烟气测温取样系统，其特征在于，该烟气测温取样系统还包括烟气分析装置(4)，该烟气分析装置(4)安装在所述烟气管道(5)中。

10.一种锅炉，所述锅炉包括炉膛出口，其特征在于，所述锅炉还包括根据权利要求1至9中任意一项所述的烟气测温取样系统，所述隔热取样头(2)设置在所述炉膛出口处。