CN207396135U - 燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气成分检测领域，尤其涉及一种燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：包括烟气取样头和烟气取样管。烟气取样头与烟气取样管数量同为多个。烟气取样头包括外壳、垫圈、活塞、定位环、滤网、滤芯。烟气取样头中各零件同轴设置，烟气经外壳底部进入。本装置伸入竖直烟道，可实现对烟气中颗粒物的过滤，能依靠重力实现自动关闭烟气入口和自动过滤除尘功能；可灵活拆卸、清理、更换；可从烟道中撤回，方便保养维修。

Description

燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置

技术领域

本实用新型涉及烟气成分检测领域，尤其涉及一种燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置。

背景技术

目前，燃煤锅炉常用的脱硝方法主要是选择性催化还原法(SCR)。随着环保要求的提高，进行SCR脱硝系统的精细化调整，降低NOx排放以及氨逃逸浓度成为必然的要求。基本的手段通常包括增加SCR催化剂数量、增大喷氨量或进行喷氨优化调整实验。

但增加的催化剂会增加SO₂氧化成SO₃的概率。若同时增加了喷氨量，必定会增大氨逃逸水平。在一定的烟温条件下SCR脱硝系统中逃逸的NH₃会与SO₃以及水蒸气反应形成硫酸氢氨(ABS)。ABS具有吸湿性、粘性和腐蚀性，在146～207℃呈液态，其粘附在空气预热器蓄热片上，包裹烟气中的飞灰，固化在蓄热片上，造成空气预热器堵塞。根据近期对脱硝机组的一份调查研究发现，150台机组中有93台机组空气预热器烟气侧压差出现升高，这已经成为大部分电厂空预器和引风机等设备正常运行的重大威胁，也威胁机组运行的安全性和经济性。所以，针对空预器入口NOx等烟气成分在烟道截面浓度分布的测量成为脱销系统精细化调整的首要任务。

“抽取法”是市场上烟气在线监测系统的采用的主流测量方法。在进行烟气中各种污染物含量的分析时，需要先从烟气管道中抽出适量烟气，再使用烟气分析仪进行测量。为了能够随时、方便地进行测试，现有技术中的烟气取样管往往长期固定在烟道内部。由于脱硝后烟气取样点位于空预器、除尘器前的烟道，烟气含灰量大，这不仅加重取样管的腐蚀磨损，致使采样泵负载增加，而且造成烟尘进入取样管累积，导致烟气取样管堵塞故障。

另外，国内火电机组普遍烟道尺寸偏大，一般长度大于4米、宽度大于6米，截面积在数十平米以上，烟气流速在20米/秒左右，烟气在烟道内为紊流流动。由于紊流流场的存在，各种成分在流场中分布不均，所以仅靠几点取样很难有代表性。

当前已公布/授权的烟气取样专利，或除尘效果不佳，或耗能较多，或取样 烟气无法还原局部烟气特征。公开号为205607712 U的中国实用新型专利公开了一种用于发电厂大截面烟道的烟尘测量多点取样装置及系统，具体方法是在不同平面上使用多个取样嘴取样，取样后混合再测量。该方法有效提升了取样对于烟道内实际经过烟气中的烟尘的代表性，但仍存在以下问题：1.多个取样口正对烟气流向，进气口堵塞的概率很大，影响不同取样口抽气量以及混合平均处理的代表性；2.混合后再测量显然不能获得截面浓度分布；3.取样装置长期固定在烟道，腐蚀、磨损问题突出。

实用新型内容

针对目前烟气取样装置取样不具有代表性及腐蚀、堵塞等问题，本实用新型提供一种新的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，可用于各种成分检验的取样。本装置能自动开闭和自动除灰，过滤粉尘的同时减少粉尘的积累和堵塞问题；取样头拆卸方便，易于维护或更换；多根取样管插入烟道截面的不同位置，实现多点采样测量；取样装置可撤出烟道，易于维护或更换。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，包括烟气取样管和烟气取样头，烟气取样头与烟气取样管数量均为多个，一对一相应设置。所述烟气取样头呈网状均匀布置在锅炉竖直烟道截面，其包括垫圈、外壳、滤芯、滤网、活塞、定位环，烟气取样头中各零件同轴设置。烟气由取样装置的外壳底部流入，依次经滤网、滤芯进入烟气取样管。

典型地，所述烟气取样头均匀布置在锅炉sCR脱硝系统出口竖直烟道截面；所述烟气取样头进口背对着烟道内烟气的来流方向。所述烟气取样管与烟道壁面垂直，且通过烟道开口伸入烟道；所述烟气取样管尾部弯曲的弧度为90度，使尾部平行烟气流向。

所述外壳整体呈圆筒状，其上部内径大于下部内径；所述外壳与烟气取样管以螺纹连接且二者之间加装有垫圈，可取得了良好的防松和密封的效果。烟气由外壳底部流入，可以有效避免大颗粒烟尘进入取样管的进气口。

所述定位环为空心圆柱体，其置于外壳的底部。

所述滤网为有上底面、无下底的圆柱壳状；所述滤网下部嵌入定位环中。

所述活塞为短圆柱体，置于滤网中；所述活塞通过钢丝连接一悬挂块。

所述滤芯为圆筒状，其套在滤网外壁上。

所述垫圈为带过滤网垫圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.借助活塞部件实现烟气取样头在抽气状态下的自动开启；

2.借助悬挂块的重力，实现非抽气状态下取样头的自动关闭和自动除灰功能；

3.烟气由外壳底部流入，减少大颗粒烟尘堵塞取样装置；

4.取样头与烟气取样管通过螺纹连接，方便拆卸、清理、更换；

5.多根取样管按不同的插入点和不同插入深度合理的布置在烟道截面，实现多点测量，取样装置可从插入点撤回，易于维护或更换。

附图说明

图1为用于说明本实用新型的取样头结构示意图；

图2为用于说明本实用新型实施例1的取样装置结构示意图；

图3为用于说明本实用新型实施例2的取样装置结构示意图；

其中，1.烟气取样管；2.外螺纹；3.内螺纹；4.垫圈；5.外壳；6.滤网；7.滤芯；8.活塞；9.定位环；10.悬挂块；20.烟道截面；21.烟道开口；22.烟气取样头；23.电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

具体实施例一：参考图1、图2，一种燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其包括3×5根独立的烟气取样管1及对应的15个烟气取样头22。15个烟气取样头22呈网状均匀布置在锅炉竖直烟道截面20，以保证取样具有代表性；烟气取样管1通过烟道开口21伸入或撤出烟道，方便保养维护，延长使用寿命。

烟气取样头22包括垫圈4、外壳5、滤芯6、滤网7、活塞8、定位环9，烟气取样头22中各零件同轴设置。烟气取样头22进口背对着烟道内烟气的来流方向，这种尾部进气方式可减小烟气进口的流速，降低流速，大颗粒粉尘由于自身重力大会自动下沉，从而减少进入取样管的粉尘，有效避免进气口堵灰。现有的测量仪器一般都内置抽气泵，在泵的抽吸作用下，烟气由外壳5底部流入，依次经滤网6、滤芯7进入烟气取样管1。

烟气取样管1与烟道壁面垂直，且通过烟道开口21伸入烟道；烟气取样管1尾部弯曲的弧度为90度，使烟气进口背对烟气的来流方向。

外壳5整体呈圆筒状，其上部内径大于下部内径，便于在变径处放置垫圈4。所述外壳5通过螺纹结构2、3与烟气取样管1连接且二者之间加装有垫圈4，可取得良好的防松和密封效果。螺纹连接方式方便拆卸、清理、更换。外壳5可以由铬镍铁合金制作，这种材料耐腐蚀，可在320～400℃高温下工作，可有效减少与烟气中的氨、水蒸气、二氧化硫等的接触吸附反应。

定位环9为空心圆柱体，其置于外壳5的底部。定位环9可以为石棉垫材料，这种材料耐高温耐腐蚀。定位环9在此处兼作密封和定位之用，既保证了滤网处于中心位置，又防止烟气通过外壳和滤网的间隙处漏入。

滤网6为有上底面、无下底的圆柱壳状。滤网6下部嵌入定位环9中，以实现定位；滤网6可实现第一次过滤。滤网6可以为316不锈钢滤网，这种材料耐高温，耐磨损；

滤芯7为圆筒状，其套在滤网6外壁上，以实现第二次过滤。滤芯7可以为钛合金材料，这种材料不会与烟气中的组分发生反应，且可耐高温。

活塞8为短圆柱体，置于滤网6中；活塞8通过钢丝连接一悬挂块10。活塞8可以为铬镍铁合金，该材料可耐高温。悬挂块10可以为圆锥体，抽取烟气时，圆锥体悬挂块的存在使烟气由圆锥体两侧进气，可有效减少粉尘进入。

活塞8在下落时可实现除灰功能：当测量仪器内置泵抽吸烟气时，由于抽吸力的存在，管内压力小于烟道内压力，在压差作用下，活塞8克服重力被提起，气流流入滤网6(见图1实线表示)；当测量仪器内置泵停止运行时，压差消失，此时在重力作用下，活塞8落下，在此过程中，聚集在滤网6壁上的烟尘会被刮下，从而实现自动除尘功能(见图1虚线表示)，提高了烟气取样工作的效率。当积灰使活塞8卡在滤网6中，悬挂块10可依靠重力将活塞8拖下来。悬挂块10的重量可根据需要计算确定。

垫圈4为带过滤网垫圈，其作用有二：一是在烟气取样头22和烟气取样管1间做密封垫圈用，防止间隙处漏入高尘烟气；二是将滤网6压紧，防止其上下移动，并减少滤网6与外壳5的间隙，防止底部漏入高尘烟气。垫圈4可以为紫铜材料，垫圈4的滤网可以为316不锈钢材料。

测试完成后，烟气取样管1可通过烟道开口21撤出烟道，有效的保护了整套取样装置。

具体实施例二：本实用新型可作为其它取样装置的前处理装置。同具体实施例一，通过滤网6、滤芯7的两次过滤和活塞8的自除尘作用，能极大地提高除尘效率，降低灰处理能耗，减少高尘烟气对取样管道的磨损，满足测量过程的需要。

参见图1和图3，每根取样管均增加一个电磁阀。所述烟气取样管1出烟道后，经电磁阀23连接到其它取样装置入口。通过计算机程序控制电磁阀23：当从烟气取样管1某一取样管路中抽取烟气时，该管路对应的电磁阀23开启，而其它管路的烟气取样管1对应的电磁阀23均关闭。在这个背景下，本实用新型中未抽气的烟气取样管1对应的活塞8由于无抽吸力，在悬挂块10的重力作用下，将聚集在滤芯7壁上的粉尘刮下，落下的活塞8会封闭该烟气取样头22的入口，防止烟尘进入。因此，能有效减少高尘烟气对其它未抽吸的烟气取样管的冲刷磨损，提高烟气取样管的可靠性和使用寿命。其它组成、连接关系及具体实施方式均相同。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：包括烟气取样管(1)和烟气取样头(22)，烟气取样头与烟气取样管数量均为多个，且一对一相应设置；所述烟气取样头(22)呈网状均匀布置在锅炉竖直烟道截面(20)，其包括垫圈(4)、外壳(5)、滤网(6)、滤芯(7)、活塞(8)、定位环(9)，烟气取样头中各零件同轴设置，烟气由外壳(5)底部流入，依次经滤网(6)、滤芯(7)进入烟气取样管(1)。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述烟气取样头(22)进口背对着烟道内烟气的来流方向。

3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述烟气取样管(1)与烟道壁面垂直，且通过烟道开口(21)伸入烟道；所述烟气取样管(1)尾部弯曲的弧度为90度，使尾部与烟气流向平行。

4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述外壳(5)整体呈圆筒状，其上部内径大于下部内径，并通过螺纹结构(2、3)与烟气取样管(1)连接。

5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述定位环(9)为空心圆柱体，其置于所述外壳(5)的底部。

6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述滤网(6)为有上底面、无下底面的圆柱壳状；所述滤网(6)下部嵌入定位环(9)中。

7.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述滤芯(7)为圆筒状，其套在滤网(6)外壁上。

8.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述活塞(8)为短圆柱体，置于滤网(6)中；所述活塞(8)通过钢丝连接一悬挂块(10)。

9.根据权利要求1所述的燃煤锅炉高尘高温烟气取样装置，其特征在于：所述垫圈(4)为带过滤网垫圈。