CN205538534U

CN205538534U - 一种基于co2气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统

Info

Publication number: CN205538534U
Application number: CN201620081595.2U
Authority: CN
Inventors: 袁井春
Original assignee: Beijing Young Leaves Energy Science Co Ltd
Current assignee: Beijing Young Leaves Energy Science Co Ltd
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-01-27

Abstract

一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，属于气体分子测量设备技术领域。该系统包括取灰装置、样品收集称重装置、驱动执行装置、排灰吹扫装置和灼烧检测装置。将烟道取出的灰样通过收集称重和驱动执行装置放入燃烧炉内进行灼烧，灼烧过程中气体检测系统只对CO₂气体进行检测，相对于普通的称量法，避免了灼烧过程中其它杂质所带来的误差，提高了测量的准确性；另外，称重天平的测量精度达到0.1mg，避免了常规灼烧失重法精度不够造成的测量误差；同时该系统取灰过程可控，每次通过截止阀取定量灰样，降低了机构的复杂性；采用垂直气缸和水平气缸作为驱动执行机构，提高了系统的灵活性和稳定性。

Description

一种基于CO2气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种CO₂气体灼烧法的飞灰含碳检测设备，特别涉及基于飞灰灼烧后产生CO₂气体并进行碳质量检测的在线测量系统。

背景技术

锅炉飞灰含碳量是反应火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的重要指标，实时检测飞灰含碳量将有利于正确指导运行中的风煤比，提高锅炉燃烧控制水平；同时合理控制飞灰含碳量的指标，有利于降低发电成本，提高机组运行的经济性。随着我国电力发电机组不断向大容量、高参数发展，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高竞价上网能力以及粉煤综合利用能力已显得重要和迫切。

飞灰含碳量的传统方法是化学灼烧失重法，它是一种离线的实验室分析方法，这种方法稳定性比较高，但是受到灰样采集、分析时间滞后等因素影响，导致测量结果实时性差。目前电厂投用的在线锅炉飞灰含碳量检测仪分为以下几种：ASTM模拟法，所谓ASTM模拟法是将ASTM规定的飞灰含碳量检测方法的每一步都实现自动化，即先将一个装在微量天平上的空过滤桶称重，然后等速采样飞灰样品，将过滤桶再次称重后加热至804℃，并维持数分钟用以氧化样品中的碳，再次称重，最后自动计算样品中的含碳量；红外线测量法，所谓红外线测量法是利用红外线的反射原理对飞灰中碳粒的反射率进行测定，飞灰样品通过等速取样，经旋风子分离，然后用红外照射，并测定其反射率，按事先的标定结果，直接得出飞灰含碳量的大小，该测量系统在丹麦、荷兰、英国已经商业化，从采样到分析全部过程约需三分钟，仪器精度可达±0.5％，但装置在煤和灰特性改变时仪器需要重新标定，操作比较麻烦；微波吸收法，所谓微波吸收法是根据飞灰中的碳粒吸收微波诱导而产生涡流的原理进行的，飞灰中的非碳粒部分则不会产生涡流，产生的涡流使含碳样品温度上升，且与含碳量成直接关系，不同的煤种和灰分也应事先加以标定，现阶段此种方法运用比较普遍，并且到了商业化的阶段，但此种方法的使用中经常会在微波管道中遇到堵灰情况，导致测量不准，尽管许多单位采取了电磁振动、自动清扫、负压抽吸或正压吹洗等措施，但仍难以解决根本问题。

实用新型内容

为了解决目前现有飞灰含碳检测仪表应用中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，使其进一步提高测量精度。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，其特征在于：该装置包括气源、取灰装置、样品收集称重装置、驱动执行装置、排灰吹扫装置和灼烧检测装置；取灰装置包括旋流集尘器、上截止阀、下截止阀和取样套筒；所述的样品收集称重装置包括样品盘、支撑套筒和称重天平；驱动执行装置包括垂直气缸和水平气缸；排灰吹扫装置包括排灰套筒和排灰管路；灼烧检测装置包括燃烧炉、节流阀、气体流量传感器、温度传感器、CO₂质量流量传感器、真空泵和计算显示单元；旋流集尘器的出口通过管路依次连接上截止阀、下截止阀和取样套筒；所述的上截止阀、下截止阀和取样套筒分别通过取灰电磁阀组与气源连接；所述样品盘和支撑套筒安装在称重天平上，称重天平固定在垂直气缸的伸缩杆上，垂直气缸固定在水平气缸的移动滑台上；垂直气缸和水平气缸分别通过位置电磁阀组与气源连接；所述的排灰套筒通过排灰管路连接在烟道内；燃烧炉气体出口通过管路依次连接节流阀、气体流量传感器、温度传感器、CO₂气体质量流量传感器和真空泵；称重天平、CO₂质量流量传感器、温度传感器和气体流量传感器分别通过线路与计算显示单元连接。

优选地，在垂直气缸上设有垂直气缸上位置开关和垂直气缸下位置开关；在水平气缸上分别设有水平气缸左位置开关、水平气缸中间位置开关和水平气缸右位置开关。

优选地，所述支撑套筒的顶端安装有位置限制器。

本实用新型的又一技术特征是：所述装置还包括吹灰管路，该管路的一端与气源相连，另一端连接在上截止阀和下截止阀之间。

本实用新型具有以下有益效果：①本实用新型采用CO₂气体灼烧的方式，将烟道取出的灰样放入燃烧炉内进行灼烧，灼烧过程中气体检测系统只对CO2气体进行检测，相对于普通的称量法，避免了灼烧过程中其它杂质所带来的误差，提高了测量的准确性。②称重天平的测量精度达到0.1mg，避免了常规灼烧失重法精度不够造成的测量误差；③灰样下灰过程可控，每次通过截止阀取定量灰样，降低了机构的复杂性；④采用垂直气缸和水平气缸作为驱动执行机构，提高了系统的灵活性和稳定性。⑤利用烟道负压抽吸，可实现自动清灰。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图中：1—旋流集尘器；2—上截止阀；3—下截止阀；4—取样套筒；5—样品盘；6—支撑套筒；7—称重天平；8—垂直气缸；9—水平气缸；10—排灰套筒；11—燃烧炉；12—计算显示单元；13—真空泵；14—CO₂质量流量传感器：15—温度传感器；16—气体流量传感器；17—节流阀；18-垂直气缸上位置开关；19-垂直气缸下位置开关；20-水平气缸左位置开关；21-水平气缸中间位置开关；22-水平气缸右位置开关；、23—取灰电磁阀组；24—位置电磁阀组；25—气体压力表；26—排灰管路；27—烟道；28－吹灰管；29－气源。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型提供的一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统的结构示意图，该系统包括气源、取灰装置、样品收集称重装置、驱动执行装置、排灰吹扫装置和灼烧检测装置。取灰装置包括旋流集尘器1、上截止阀22、下截止阀3和取样套筒4；所述的样品收集称重装置包括样品盘5、支撑套筒6和称重天平7；驱动执行装置包括垂直气缸8和水平气缸9；排灰吹扫装置包括排灰套筒10和排灰管路26；灼烧检测装置包括燃烧炉11、节流阀17、气体流量传感器16、温度传感器15、CO₂质量流量传感器14、真空泵13和计算显示单元12；旋流集尘器1的出口通过管路依次连接上截止阀2、下截止阀3和取样套筒4；所述的上截止阀2、下截止阀3和取样套筒4分别通过取灰电磁阀组23连接气源29；样品盘5和支撑套筒6安装在称重天平7上，称重天平安装固定在垂直气缸8的伸缩杆上，垂直气缸安装固定在水平气缸9的移动滑台上；垂直气缸8和水平气缸9分别通过位置电磁阀组24连接气源29；排灰套筒10通过排灰管路26连接在烟道27内；燃烧炉气体出口通过管路依次连接节流阀17、气体流量传感器16、温度传感器15、CO₂气体质量流量传感器14和真空泵13；称重天平、CO₂质量流量传感器、温度传感器、气体流量传感器分别通过线路与计算显示单元12连接。

为了控制样品盘5在垂直及水平方向的移动位置，在垂直气缸上设有垂直气缸上位置开关18和垂直气缸下位置开关19；在水平气缸上分别设有水平气缸左位置开关20、水平气缸中间位置开关21和水平气缸右位置开关22，并在支撑套筒6的顶端安装有位置限制器。

所述装置还包括吹灰管路28，该管路的一端与气源相连，另一端连接在上截止阀和下截止阀之间。

其具体工作过程如下：取灰电磁阀组23中电磁阀通电，压缩空气连通至下截止阀3使其关闭，旋流集尘器1下端形成密闭空间，持续从烟道取灰，并会一直累积在下截止阀3的上面，实现取灰。取灰时，位置电磁阀组24中电磁阀使得水平气缸9的滑台移动至水平气缸左位置开关20处停止，停稳后称重天平7称量样品盘5的空盘质量，并将数据传至计算显示单元12，然后位置电磁阀组24中电磁阀控制垂直气缸8伸缩杆伸出，带动样品盘5上升进入取样套筒4内部，当垂直气缸8伸缩杆运动到垂直气缸上位置开关18处时停止，此时取灰电磁阀组23控制上截止阀2关闭，下截止阀3打开，积累在下截止阀3上面的灰样在重力作用下，通过取样套筒4内部管路掉落至取样盘5中，位置电磁阀组24使垂直气缸8中的伸缩杆缩回，带动样品盘5及取得的灰样下移离开取样套筒4，到达垂直气缸下位置开关19处时停止，稳定后称重天平7称量带着灰样的样品盘5的质量，数据经过线缆传至计算显示单元12，减去之前记录的样品盘5的质量得到该次取得灰样质量，完成取样称重。取灰电磁阀组23再次控制下截止阀3关闭，上截止阀2打开，进行下一循环的取灰；同时位置电磁阀组24中电磁阀使水平气缸9的滑台移动至水平气缸右位置开关22处停止，位置电磁阀组24中电磁阀使垂直气缸8伸缩杆伸出，带动样品盘5及灰样上升进入电炉11内部炉腔，垂直气缸8伸缩杆运动到垂直气缸上位置开关18处时停止，灰样在850℃高温下灼烧，产生的CO2气体在真空泵13抽吸作用下，经节流阀17调节，以500～700mL/min的流速，依次通过气体流量传感器16、温度传感器15和CO₂气体质量流量传感器14，实时将测得的混合CO2气体流量、温度、浓度参数传至计算显示单元12，结合灰样质量，计算出该次取得灰样的含碳量；计算完成后位置电磁阀组24控制垂直气缸8伸缩杆缩回，带动样品盘5及灼烧后灰样下移离开电炉11，到达垂直气缸下位置开关19处时停止，位置电磁阀组24中电磁阀使水平气缸9的滑台移动至水平气缸中间位置开关21处停止，位置电磁阀组24中电磁阀控制垂直气缸8伸缩杆伸出，带动样品盘5及灼烧后灰样上升进入排灰套筒10，垂直气缸8伸缩杆运动到垂直气缸上位置开关18处时停止，排灰套筒10通过排灰管路26与烟道27连接，内部充满负压，将样品盘5中灼烧后灰样直接抽吸回烟道27，实现排灰。而后位置电磁阀组24控制垂直气缸8伸缩杆缩回，带动样品盘5灰样下移离开排灰套筒10，完成一次检测流程。系统重复上述动作持续对烟道内飞灰含碳量进行实时在线检测。

Claims

1.一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，其特征在于：该系统包括气源(29)、取灰装置、样品收集称重装置、驱动执行装置、排灰吹扫装置和灼烧检测装置；取灰装置包括旋流集尘器(1)、上截止阀(2)、下截止阀(3)和取样套筒(4)；所述的样品收集称重装置包括样品盘(5)、支撑套筒(6)和称重天平(7)；驱动执行装置包括垂直气缸(8)和水平气缸(9)；排灰吹扫装置包括排灰套筒(10)和排灰管路(26)；灼烧检测装置包括燃烧炉(11)、节流阀(17)、气体流量传感器(16)、温度传感器(15)、CO₂质量流量传感器(14)、真空泵(13)和计算显示单元(12)；旋流集尘器(1)的出口通过管路依次连接上截止阀(2)、下截止阀(3)和取样套筒(4)；所述的上截止阀(2)、下截止阀(3)和取样套筒(4)分别通过取灰电磁阀组(23)与气源(29)连接；所述样品盘(5)和支撑套筒(6)安装在称重天平(7)上，称重天平(7)固定在垂直气缸(8)的伸缩杆上，垂直气缸(8)固定在水平气缸(9)的移动滑台上；垂直气缸(8)和水平气缸(9)分别通过位置电磁阀组(24)与气源(29)连接；所述的排灰套筒(10)通过排灰管路(26)连接在烟道(27)内；燃烧炉(11)气体出口通过管路依次连接节流阀(17)、气体流量传感器(16)、温度传感器(15)、CO₂气体质量流量传感器(14)和真空泵(13)；称重天平(7)、CO₂质量流量传感器(14)、温度传感器(15)和气体流量传感器(16)分别通过线路与计算显示单元(12)连接。

2.按照权利要求1所述的一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，其特征在于：在垂直气缸上设有垂直气缸上位置开关(18)和垂直气缸下位置开关(19)；在水平气缸上分别设有水平气缸左位置开关(20)、水平气缸中间位置开关(21)和水平气缸右位置开关(20)。

3.按照权利要求1所述的一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，其特征在于：所述支撑套筒(6)的顶端安装有位置限制器。

4.按照权利要求1、2或3所述的一种基于CO₂气体灼烧法的飞灰含碳量在线检测系统，其特征在于：所述装置还包括吹灰管路(28)，该管路的一端与气源相连，另一端连接在上截止阀(2)和下截止阀(3)之间。