CN208283356U - 燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，属于飞灰含碳量检测技术领域。本实用新型的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，包括：干燥炉，干燥炉的一端通过管道与惰性气体供应机构连接，干燥炉的另一端通过管道与真空泵一连接；灼烧炉，灼烧炉的一端通过管道与氧气供应机构连接，灼烧炉的另一端通过管道与密封容器的一端连接，密封容器的另一端通过管道与真空泵二连接；灼烧容器；以及升降旋转托盘，该升降旋转托盘用于运送灼烧容器。本实用新型的目的在于克服现有燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测技术的测量准确性和可靠性不高的不足，提供了一种燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，提高了飞灰含碳量测量的准确性和可靠性。

Description

燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置

技术领域

本实用新型涉及飞灰含碳量检测技术领域，更具体地说，涉及一种燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置。

背景技术

飞灰含碳量是燃煤发电锅炉重要的运行指标和经济指标，根据检测到的飞灰含碳量，可以适时调节风煤比，提高燃煤发电锅炉的燃烧效率，从而降低煤耗，提高锅炉运行的经济性。目前，主要是利用碳的物理和化学性质，如碳的可燃性和高介电常数等，来检测飞灰含碳量。飞灰含碳量的检测方法主要可以分为微波法、光学发射法、红外检测法、热重分析法和灼烧失碳法等方法。

目前，基于灼烧失碳法的飞灰含碳量检测装置中多采用丝杠加步进电机以及旋转托盘作为灰样传送机构，该灰样传送机构中，步进电机和旋转托盘通过皮带进行传动，通过步进电机控制旋转托盘，再由旋转托盘将坩埚运送到指定位置下方；步进电机和丝杠通过联轴器进行连接，通过步进电机的转动带动丝杠，将坩埚送到指定位置，完成收灰、排灰、称重和灼烧等步骤。但此种飞灰含碳量检测装置，灰样进行灼烧时容易产生烧结现象，导致飞灰无法排出，影响设备正常运行和检测结果，同时每次的灼烧取样量较少，检测结果受取样过程的影响较大，检测结果可靠性不高。

基于微波法的飞灰含碳量检测装置中，采用撞击将烟道内的灰样收集到取样瓶内，锅炉飞灰中含有未燃尽的碳颗粒，由于碳具有导电性，它对微波具有吸收作用，可经过测量设备进行微波测量，在同样多的灰样下，含碳量越多，对微波的吸收也越多；反之，含碳量越少，对微波的吸收也越少。但此种检测方式需要通过人工对同一飞灰样本进行一次化学分析，测出含碳量的绝对值，对微波检测设备进行一次标定，这样微波检测设备才能测量出飞灰含碳量的绝对值，因此受煤种变化的影响较大，经常需要进行标定，测量准确性和可靠性不高。

现有技术中关于飞灰含碳量检测技术已有大量相关专利文件公开，例如专利公开号：CN 103822880 A，公开日：2014年05月28日，发明创造名称为：飞灰含碳量测量方法及系统，该申请案公开了一种飞灰含碳量测量方法，包括以下步骤：通过取样器收集飞灰以使所述飞灰在所述取样器表面形成飞灰层；当所述飞灰层的厚度大于预设值时，得到所述飞灰层的半球或法向的光谱发射率；根据所述光谱发射率，利用飞灰含碳量与光谱发射率的标定函数得到所述飞灰中的飞灰含碳量。该申请案的飞灰含碳量测量方法可在线和实时测量锅炉飞灰含碳量，具有测量准确的优点。但是，该申请案的飞灰含碳量测量方法的检测结果受煤种变化的影响较大，测量准确性和可靠性不高。

综上所述，如何克服现有燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测技术的测量准确性和可靠性不高的不足，是现有技术中亟需解决的技术问题。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测技术的测量准确性和可靠性不高的不足，提供了一种燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，提高了飞灰含碳量测量的准确性和可靠性。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，包括：

干燥炉，所述干燥炉的一端通过管道与惰性气体供应机构连接，干燥炉的另一端通过管道与真空泵一连接；

灼烧炉，所述灼烧炉的一端通过管道与氧气供应机构连接，灼烧炉的另一端通过管道与密封容器的一端连接，密封容器的另一端通过管道与真空泵二连接；

灼烧容器；

以及升降旋转托盘，该升降旋转托盘用于运送灼烧容器。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括：固体颗粒容器和气体通道；所述固体颗粒容器的下端连通有落料通道，所述落料通道上设有开闭阀；所述气体通道上依次设有电磁阀一和振打阀，所述振打阀正对所述落料通道。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括分别位于所述升降旋转托盘运送范围内的称重件、取样口和排灰口。

作为本实用新型更进一步的改进，连通所述氧气供应机构与所述灼烧炉的管道上设有电磁阀二；连通所述惰性气体供应机构与所述干燥炉的管道上设有电磁阀三；连通所述灼烧炉与所述密封容器的管道上依次连接有电磁阀四和真空泵三；连通所述密封容器与所述真空泵二的管道上设有电磁阀五；连通所述干燥炉与所述真空泵一的管道上设有电磁阀六。

作为本实用新型更进一步的改进，所述干燥炉的底部设有机械阀门一，所述灼烧炉的底部设有机械阀门二。

作为本实用新型更进一步的改进，所述密封容器内设有CO₂浓度检测仪。

作为本实用新型更进一步的改进，所述灼烧容器包括：

外筒；

内筒，所述内筒通过支撑杆连接于所述外筒内部的底部，所述内筒内部通过若干分隔板分隔为各个上下独立的灼烧通道，且每块分隔板上均设有若干贯通孔；每个所述灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，每个连通孔上连接有一横向延伸管；所述内筒的顶部连通有入料口，所述入料口的下部为自下而上内径渐缩的通道，所述入料口的上部为等内径的通道；

以及若干纵向延伸管，所述纵向延伸管自下而上依次连接一灼烧通道上的一横向延伸管，每个纵向延伸管的上端分别连接有一入灰口，所述入灰口为自下而上内径渐阔的通道。

作为本实用新型更进一步的改进，位于上方的分隔板其上的贯通孔孔径大于位于下方的分隔板其上的贯通孔孔径。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型实际使用时，通过内筒上的入料口向内筒的内部通入Al₂O₃固体颗粒，然后将灼烧容器置于振动平台上振动，使得Al₂O₃固体颗粒均匀分布在灼烧容器内部的各个灼烧通道中，然后分别向各个入灰口通入飞灰并将灼烧容器置于振动平台上振动，使得飞灰在灼烧容器内部的各个灼烧通道中充分均匀铺开，并使得飞灰和Al₂O₃固体颗粒有效混合，其中Al₂O₃具有牢固的晶体结构，Al₂O₃起“骨架”作用，同时，Al₂O₃熔点高达2050℃，在飞灰的灼烧熔化过程中，提高了飞灰的烧结温度，从而避免了飞灰在灼烧过程相互粘结的现象，同时促进飞灰中的C元素充分与O₂接触反应，提高了飞灰含碳量的测量准确性。

(2)本实用新型中，控制各个取样口通入的飞灰总量大于50g，使得飞灰含碳量检测的取样量显著提升，从而使得检测结果受取样过程的影响较小，检测结果代表性及可靠性显著增强，其中，相应地将内筒内部通过若干分隔板分隔为各个上下独立的灼烧通道，实际使用时，可向各个纵向延伸管顶部的入灰口通入等量的飞灰，从而可以将大量飞灰有效分散在各个灼烧通道内，同时在每块分隔板上均设有若干贯通孔，在每个灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，使得每个灼烧通道内分散的飞灰均充分与O₂接触反应，提高了飞灰含碳量的测量准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为实施例中燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置的俯视结构示意图；

图2为实施例中干燥炉的剖视结构示意图；

图3为实施例中固体颗粒容器的剖视结构示意图；

图4为实施例中灼烧炉的剖视结构示意图；

图5为实施例中密封容器的剖视结构示意图；

图6为实施例中灼烧容器的剖视结构示意图；

图7为实施例中灼烧容器的俯视结构示意图；

图8为实施例中燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测方法的流程图。

示意图中的标号说明：1、取样口；2、排灰口；3、升降旋转托盘；4、灼烧容器；401、支撑杆；402、外筒；403、内筒；404、分隔板；405、贯通孔；406、入料口；407、横向延伸管；408、纵向延伸管；409、入灰口；5、干燥炉；6、固体颗粒容器；7、灼烧炉；8、密封容器；9、电磁阀二；10、真空泵三；11、电磁阀三；12、真空泵二；13、真空泵一；14、振打阀；15、称重件；16、电磁阀一；17、电磁阀四；18、电磁阀五；19、电磁阀六；20、机械阀门二；21、CO₂浓度检测仪；22、机械阀门一。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

参考图1-7，本实施例的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，包括：干燥炉5，干燥炉5的一端通过管道与惰性气体供应机构连接，干燥炉5的另一端通过管道与真空泵一13连接；灼烧炉7，灼烧炉7的一端通过管道与氧气供应机构连接，灼烧炉7的另一端通过管道与密封容器8的一端连接，密封容器8的另一端通过管道与真空泵二12连接；灼烧容器4；升降旋转托盘3，该升降旋转托盘3用于运送灼烧容器4；固体颗粒容器6，固体颗粒容器6的下端连通有落料通道，落料通道上设有开闭阀；气体通道；气体通道上依次设有电磁阀一16和振打阀14，振打阀14正对落料通道；以及分别位于升降旋转托盘3运送范围内的称重件15、取样口1和排灰口2。

其中，连通氧气供应机构与灼烧炉7的管道上设有电磁阀二9；连通惰性气体供应机构与干燥炉5的管道上设有电磁阀三11；连通灼烧炉7与密封容器8的管道上依次连接有电磁阀四17和真空泵三10；连通密封容器8与真空泵二12的管道上设有电磁阀五18；连通干燥炉5与真空泵一13的管道上设有电磁阀六19；干燥炉5的底部设有机械阀门一22，灼烧炉7的底部设有机械阀门二20；密封容器8内设有CO₂浓度检测仪21，通过信号线将测得数据传递给中央控制单元。

其中，灼烧容器4包括：外筒402；内筒403，内筒403通过支撑杆401连接于外筒402内部的底部，内筒403内部通过若干分隔板404分隔为各个上下独立的灼烧通道，且每块分隔板404上均设有若干贯通孔405；每个灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，每个连通孔上连接有一横向延伸管407；内筒403的顶部连通有入料口406，入料口406的下部为自下而上内径渐缩的通道，入料口406的上部为等内径的通道；以及若干纵向延伸管408，纵向延伸管408自下而上依次连接一灼烧通道上的一横向延伸管407，每个纵向延伸管408的上端分别连接有一入灰口409，入灰口409为自下而上内径渐阔的通道。位于上方的分隔板404其上的贯通孔405孔径大于位于下方的分隔板404其上的贯通孔405孔径。

参考图8，本实施例的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测方法，包括以下步骤：

步骤A：固体颗粒添加：准备好燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至固体颗粒容器6下方，打开电磁阀一16、振打阀14以及开闭阀，通过振打阀14对固体颗粒容器6下端连通的落料通道进行敲击，使得固体颗粒容器6内的Al₂O₃固体颗粒自入料口406落入内筒403的内部(固体颗粒容器6内的Al₂O₃固体颗粒为粉状颗粒，且事先经过加热干燥处理)；

步骤B：一次振动：将灼烧容器4置于振动平台上，振动3-5分钟；

步骤C：一次称重：通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至称重件15上，对灼烧容器4进行称重，得到此时灼烧容器4的质量为m_k；

步骤D：飞灰添加：通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至取样口1，从取样口1分别向各个入灰口409通入等量的飞灰，控制各个取样口1通入的飞灰总量大于50g；

步骤E：二次振动：将灼烧容器4置于振动平台上，振动3-5分钟；

步骤F：干燥：通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至干燥炉5内，关闭机械阀门一22，打开电磁阀三11，关闭电磁阀六19，向干燥炉5内持续通入N₂(使得干燥炉5内维持N₂氛围，用以隔绝O₂，避免飞灰中部分C元素在后续加热干燥过程中与O₂发生氧化反应，提高后续灰样称重的准确性)，然后关闭电磁阀三11，控制干燥炉5内的加热温度维持200℃以下，控制加热时间1分钟以下(以去除灰样中的水分)；加热完成后将灼烧容器4从干燥炉5内取出，关闭电磁阀三11，打开电磁阀六19，通过真空泵一13将干燥炉5内的空气和水蒸汽抽出；

步骤G：二次称重：通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至称重件15上，对灼烧容器4进行称重，得到此时灼烧容器4的质量为m_z；

步骤H：灼烧：通过升降旋转托盘3将灼烧容器4运送至灼烧炉7内，关闭机械阀门二20，打开电磁阀二9，关闭电磁阀四17，向灼烧炉7内持续通入O₂(使得飞灰中可燃的C元素能够充分燃烧生成CO₂，同时也能防止空气中的CO₂对测量结果产生影响，提高测量准确性)，然后关闭电磁阀二9，控制灼烧炉7内的加热温度维持800℃以上，控制加热时间持续30分钟以上(使得飞灰中的C元素分反应生成CO₂)；

步骤I：CO₂含量检测：加热完成后，打开电磁阀四17，通过真空泵三10将灼烧炉7中的气体抽入密封容器8中，抽吸持续15秒以上后，关闭电磁阀四17，真空泵三10停止工作，通过CO₂浓度检测仪21测得密封容器8中CO₂含量，并将检测结果传送至中央控制单元进行计算(从而得出飞灰含碳量的数值)；

步骤J：尾气排出：打开电磁阀五18，通过真空泵二12将密封容器8中的空气抽出，然后关闭电磁阀五18，为下一次测量做准备。完成检测后的灼烧容器4通过升降旋转托盘3运送至排灰口2口，将灼烧后的产物清除。

现有灼烧失碳法检测燃煤发电锅炉中飞灰含碳量的方式，基本按照国标，每次取约1g的飞灰进行含碳量检测，其往往存在以下问题：(1)飞灰在进行灼烧时容易产生烧结现象，导致飞灰无法排出，影响设备正常运行和检测结果；(2)飞灰每次的取样量较少，检测结果受取样过程的影响较大，检测结果代表性不强。因此，现有的灼烧失碳法检测燃煤发电锅炉中飞灰含碳量的方式其测量准确性和可靠性均相对较低。本实施例中，设计灼烧容器4包括：外筒402；内筒403，内筒403通过支撑杆401连接于外筒402内部的底部，内筒403内部通过若干分隔板404分隔为各个上下独立的灼烧通道，且每块分隔板404上均设有若干贯通孔405；每个灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，每个连通孔上连接有一横向延伸管407；内筒403的顶部连通有入料口406，入料口406的下部为自下而上内径渐缩的通道，入料口406的上部为等内径的通道，以便于Al₂O₃固体颗粒的添加；以及若干纵向延伸管408，纵向延伸管408自下而上依次连接一灼烧通道上的一横向延伸管407，每个纵向延伸管408的上端分别连接有一入灰口409，且每个灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，每个连通孔上连接有一横向延伸管407，使得飞灰在灼烧过程中不从内筒403内部流失，入灰口409为自下而上内径渐阔的通道，以便于飞灰的添加以及飞灰与O₂的充分接触反应，实际使用时，通过内筒403上的入料口406向内筒403的内部通入Al₂O₃固体颗粒，然后将灼烧容器4置于振动平台上振动，使得Al₂O₃固体颗粒均匀分布在灼烧容器4内部的各个灼烧通道中，然后分别向各个入灰口409通入飞灰并将灼烧容器4置于振动平台上振动，使得飞灰在灼烧容器4内部的各个灼烧通道中充分均匀铺开，并使得飞灰和Al₂O₃固体颗粒有效混合，其中Al₂O₃具有牢固的晶体结构，Al₂O₃起“骨架”作用，同时，Al₂O₃熔点高达2050℃，在飞灰的灼烧熔化过程中，提高了飞灰的烧结温度，从而避免了飞灰在灼烧过程相互粘结的现象，同时促进飞灰中的C元素充分与O₂接触反应，提高了飞灰含碳量的测量准确性。

本实施例中，控制各个取样口1通入的飞灰总量大于50g，使得飞灰含碳量检测的取样量显著提升，从而使得检测结果受取样过程的影响较小，检测结果代表性及可靠性显著增强，其中，相应地将内筒403内部通过若干分隔板404分隔为各个上下独立的灼烧通道，实际使用时，可向各个纵向延伸管408顶部的入灰口409通入等量的飞灰，从而可以将大量飞灰有效分散在各个灼烧通道内，同时在每块分隔板404上均设有若干贯通孔405，在每个灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，使得每个灼烧通道内分散的飞灰均充分与O₂接触反应，提高了飞灰含碳量的测量准确性。其中，设计位于上方的分隔板404其上的贯通孔405孔径大于位于下方的分隔板404其上的贯通孔405孔径，使得Al₂O₃固体颗粒以及飞灰在振动条件下，沿着自下而上依次分布的灼烧通道均匀分散，避免Al₂O₃固体颗粒以及飞灰过度集中于底部的灼烧通道而影响飞灰含碳量测量的准确性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，包括：

干燥炉(5)，所述干燥炉(5)的一端通过管道与惰性气体供应机构连接，干燥炉(5)的另一端通过管道与真空泵一(13)连接；

灼烧炉(7)，所述灼烧炉(7)的一端通过管道与氧气供应机构连接，灼烧炉(7)的另一端通过管道与密封容器(8)的一端连接，密封容器(8)的另一端通过管道与真空泵二(12)连接；

灼烧容器(4)；

以及升降旋转托盘(3)，该升降旋转托盘(3)用于运送灼烧容器(4)。

2.根据权利要求1所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于还包括：固体颗粒容器(6)和气体通道；所述固体颗粒容器(6)的下端连通有落料通道，所述落料通道上设有开闭阀；所述气体通道上依次设有电磁阀一(16)和振打阀(14)，所述振打阀(14)正对所述落料通道。

3.根据权利要求2所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于还包括分别位于所述升降旋转托盘(3)运送范围内的称重件(15)、取样口(1)和排灰口(2)。

4.根据权利要求3所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，连通所述氧气供应机构与所述灼烧炉(7)的管道上设有电磁阀二(9)；连通所述惰性气体供应机构与所述干燥炉(5)的管道上设有电磁阀三(11)；连通所述灼烧炉(7)与所述密封容器(8)的管道上依次连接有电磁阀四(17)和真空泵三(10)；连通所述密封容器(8)与所述真空泵二(12)的管道上设有电磁阀五(18)；连通所述干燥炉(5)与所述真空泵一(13)的管道上设有电磁阀六(19)。

5.根据权利要求4所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，所述干燥炉(5)的底部设有机械阀门一(22)，所述灼烧炉(7)的底部设有机械阀门二(20)。

6.根据权利要求5所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，所述密封容器(8)内设有CO₂浓度检测仪(21)。

7.根据权利要求1所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，所述灼烧容器(4)包括：

外筒(402)；

内筒(403)，所述内筒(403)通过支撑杆(401)连接于所述外筒(402)内部的底部，所述内筒(403)内部通过若干分隔板(404)分隔为各个上下独立的灼烧通道，且每块分隔板(404)上均设有若干贯通孔(405)；每个所述灼烧通道的四周分别设有若干连通孔，每个连通孔上连接有一横向延伸管(407)；所述内筒(403)的顶部连通有入料口(406)，所述入料口(406)的下部为自下而上内径渐缩的通道，所述入料口(406)的上部为等内径的通道；

以及若干纵向延伸管(408)，所述纵向延伸管(408)自下而上依次连接一灼烧通道上的一横向延伸管(407)，每个纵向延伸管(408)的上端分别连接有一入灰口(409)，所述入灰口(409)为自下而上内径渐阔的通道。

8.根据权利要求7所述的燃煤发电锅炉飞灰含碳量检测装置，其特征在于，位于上方的分隔板(404)其上的贯通孔(405)孔径大于位于下方的分隔板(404)其上的贯通孔(405)孔径。