CN210427271U - 一种烟道一体化在线测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火力发电技术领域，尤其为一种烟道一体化在线测量装置，包括锅炉管道和装置箱，所述装置箱的内部设置有取样机构、气体测量机构、灼烧测量机构、微波谐振器、传送机构和清灰机构，所述锅炉管道、气体测量机构和微波谐振器均与取样机构相连通。本实用新型通过设置第一电磁振打器和第二电磁振打器，可以对排料管和主出灰管的管壁进行振动，从而可以避免堵塞现象，同样第一定量收灰阀和第二定量收灰阀的设计，可以避免飞灰重量不一致对测量精度造成影响；通过设置灼烧测量机构和微波谐振器，将微波法和灼烧重量法结合在一起，首先对飞灰采用微波法测量后在利用灼烧重量法对其测量，具有快速和高精度的优点。

Description

一种烟道一体化在线测量装置

技术领域

本实用新型涉及火力发电技术领域，具体为一种烟道一体化在线测量装置。

背景技术

目前大部分电力还是依靠火力发电，从而如何提高了燃烧效率、实现节能减排是目前火力发电的研究重点，主要的问题重点在于如何提高和掌握锅炉煤粉的燃烧效率，需要对锅炉燃烧效率进行监测，目前都是通过控制体积的能量平衡来计算锅炉燃烧效率，其基本原理为：通过在线监测锅炉烟气中O₂、CO₂、CO、SO₂、H₂O等气体组分浓度及烟气温度、烟尘浓度、烟气湿度、飞灰含碳量等，计算控制体总输入热量、排烟损失的热量、未完全燃烧损失的热量、锅炉辐射散热量以及灰渣显热，由反平衡方法确定锅炉效率，锅炉效率在线测量的难点是无法获得飞灰含碳量实时数据，因此如何快速测量飞灰含碳量就成了重点攻关对象，目前对于飞灰含碳量的主要测量方法有微波法、红外反射法、介质电容法、灰斗微波法和灼烧重量法，其各自优缺点如下：

(1)微波法：具有检测灵敏测量速度较快的优点，缺点是煤种适应性差、灰密度对测量精度影响大；

(2)红外反射法：具有结构简洁、测量快速的优点，缺点是表面测量，飞灰颗粒内部含碳量无法检测，误差较大；

(3)介质电容法：具有多个取样枪，取样代表性强的优点，缺点是煤种适应性差，灰密度及湿度对测量精度影响大；

(4)灰斗微波法：具有取样结构简化，微波的测量腔直接安装在灰斗内的优点，缺点是煤种适应性差，灰密度及湿度对测量精度影响大；

(5)灼烧重量法：具有煤种适应性强，无需标定曲线，测量精度高的优点，缺点是结构复杂。

目前常用的飞灰含碳量测量方法主要为微波法和灼烧重量法，因此根据该两种方法设计的装置结构用于对锅炉管道的飞灰进行测量，但是在实际测量过程中还是存在以下不足：

1、在对飞灰取样过程中，经常出现管道堵塞现象，造成整个测量装置无法正常运行，同时飞灰取样的量无法控制；

2、单一的测量方法导致测量结果受影响大，没有将两种或多种测量方法进行统一设计一个完整的飞灰含碳量测量装置；

3、缺少对与飞灰分离后的气体中一氧化碳和氧气含量测量装置，这样会导致无法及时反映锅炉在负荷变化时的燃烧工况，对锅炉快速调节和优化造成影响。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种烟道一体化在线测量装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种烟道一体化在线测量装置，包括锅炉管道和装置箱，所述装置箱的内部设置有取样机构、气体测量机构、灼烧测量机构、微波谐振器、传送机构和清灰机构，所述锅炉管道、气体测量机构和微波谐振器均与取样机构相连通，所述微波谐振器和传送机构相连通，所述清灰机构和锅炉管道相连通。

所述取样机构包括旋流分离器和两用气泵，所述旋流分离器的进气口连通有取样管，所述旋流分离器的出气口连通有引出管，所述旋流分离器的排料口连通有排料管，所述排料管的外管壁固定安装有第一电磁振打器，所述排料管的上设置有第一定量收灰阀，所述两用气泵的通用气口连通有主风管，所述主风管远离两用气泵的一端通过三通管连通有清理管和抽料管，所述清理管和抽料管上均设置有阀门。

所述气体测量机构由气体测量组件、排液组件和反吹组件组成，所述气体测量组件包括主通气管路，所述主通气管路上依次设置有过滤器、冷凝器、真空泵、一氧化碳测量仪、氧气传感器和阀门，所述排液组件包括排液管路，所述排液管路上依次设置有集水箱、蠕动泵和阀门，所述排液管路的一端与冷凝器的出水口相连通，所述反吹组件包括反吹管路，所述反吹管路上依次设置有阀门、加热器和空压机，所述反吹管路的一端与过滤器和冷凝器之间的主通气管路相连通，所述反吹管路的另一端与空压机的出风口连通。

所述灼烧测量机构包括液压推杆和电炉，所述液压推杆的输出轴固定安装有支板，所述支板的顶部固定安装有旋转电机、第一气缸推杆和第二气缸推杆，所述旋转电机的输出轴固定安装有旋转盘，所述旋转盘的顶部固定安装有坩埚支架，所述坩埚支架的内部放置有坩埚杯，所述旋转盘的内部对应坩埚支架的位置处开设有通孔，所述第二气缸推杆的输出轴固定安装有电子天平，所述电子天平的顶部固定安装有第一坩埚托盘，所述第二气缸推杆的输出轴固定安装有第二坩埚托盘。

所述传送机构包括抽吸器，所述抽吸器的进气口连通有进灰管，所述进灰管上设置有阀门，所述抽吸器的出气口连通有主出灰管，所述主出灰管上连通有从出灰管，所述从出灰管的一端连通有样品器，所述主出灰管的外管壁上固定安装有第二电磁振打器，所述主出灰管上设置有第二定量收灰阀。

所述清灰机构包括负压泵，所述负压泵的进出口分别连通有进气管和出气管，所述进气管远离负压泵的一端连通有抽吸头。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述取样管的一端依次贯穿装置箱和锅炉管道并延伸至锅炉管道的内部，所述引出管的一端与主通气管路的一端相连通，所述排料管的一端与微波谐振器内腔的进口相连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述进灰管的一端与微波谐振器内腔的出口相连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述出气管的一端依次贯穿装置箱和锅炉管道并延伸至锅炉管道的内部。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种烟道一体化在线测量装置，具备以下有益效果：

1、该烟道一体化在线测量装置，通过设置第一电磁振打器和第二电磁振打器，可以对排料管和主出灰管的管壁进行振动，从而可以避免堵塞现象，同样第一定量收灰阀和第二定量收灰阀的设计，可以避免飞灰重量不一致对测量精度造成影响。

2、该烟道一体化在线测量装置，通过设置灼烧测量机构和微波谐振器，将微波法和灼烧重量法结合在一起，首先对飞灰采用微波法测量后在利用灼烧重量法对其测量，具有快速和高精度的优点。

3、该烟道一体化在线测量装置，通过气体测量组件，能够对与飞灰分离的乏气中的一氧化碳和氧气含量进行测量，可以及时反映锅炉在负荷变化时的燃烧工况，满足对锅炉快速调节和优化的要求。

4、该烟道一体化在线测量装置，通过设置过滤器和冷凝器，可以对乏气进行预处理，保证了测量的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型取样机构示意图；

图3为本实用新型气体测量组件示意图；

图4为本实用新型灼烧测量机构示意图。

图中：1、锅炉管道；2、装置箱；3、取样机构；31、旋流分离器；32、两用气泵；33、取样管；34、引出管；35、排料管；36、第一电磁振打器；37、第一定量收灰阀；38、主风管；39、清理管；310、抽料管；4、气体测量机构；41、气体测量组件；4101、主通气管路；4102、过滤器；4103、冷凝器；4104、真空泵；4105、一氧化碳测量仪；4106、氧气传感器；42、排液组件；4201、排液管路；4202、集水箱；4203、蠕动泵；43、反吹组件；4301、反吹管路；4302、加热器；4303、空压机；5、灼烧测量机构；51、液压推杆；52、电炉；53、支板；54、旋转电机；55、第一气缸推杆；56、第二气缸推杆；57、旋转盘；58、坩埚支架；59、坩埚杯；510、通孔；511、电子天平；512、第一坩埚托盘；513、第二坩埚托盘；6、微波谐振器；7、传送机构；71、抽吸器；72、进灰管；73、主出灰管；74、从出灰管；75、样品器；76、第二电磁振打器；77、第二定量收灰阀；8、清灰机构；81、负压泵；82、进气管；83、抽吸头；84、出气管。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例

请参阅图1-4，本实用新型提供以下技术方案：一种烟道一体化在线测量装置，包括锅炉管道1和装置箱2，装置箱2的内部设置有取样机构3、气体测量机构4、灼烧测量机构5、微波谐振器6、传送机构7和清灰机构8，锅炉管道1、气体测量机构4和微波谐振器6均与取样机构3相连通，微波谐振器6和传送机构7相连通，清灰机构8和锅炉管道1相连通。

取样机构3包括旋流分离器31和两用气泵32，旋流分离器31的进气口连通有取样管33，旋流分离器31的出气口连通有引出管34，旋流分离器31的排料口连通有排料管35，排料管35的外管壁固定安装有第一电磁振打器36，排料管35的上设置有第一定量收灰阀37，两用气泵32的通用气口连通有主风管38，主风管38远离两用气泵32的一端通过三通管连通有清理管39和抽料管310，清理管39和抽料管310上均设置有阀门。

气体测量机构4由气体测量组件41、排液组件42和反吹组件43组成，气体测量组件41包括主通气管路4101，主通气管路4101上依次设置有过滤器4102、冷凝器4103、真空泵4104、一氧化碳测量仪4105、氧气传感器4106和阀门，排液组件42包括排液管路4201，排液管路4201上依次设置有集水箱4202、蠕动泵4203和阀门，排液管路4201的一端与冷凝器4103的出水口相连通，反吹组件43包括反吹管路4301，反吹管路4301上依次设置有阀门、加热器4302和空压机4303，反吹管路4301的一端与过滤器4102和冷凝器4103之间的主通气管路4101相连通，反吹管路4301的另一端与空压机4303的出风口连通。

灼烧测量机构5包括液压推杆51和电炉52，液压推杆51的输出轴固定安装有支板53，支板53的顶部固定安装有旋转电机54、第一气缸推杆55和第二气缸推杆56，旋转电机54的输出轴固定安装有旋转盘57，旋转盘57的顶部固定安装有坩埚支架58，坩埚支架58的内部放置有坩埚杯59，旋转盘57的内部对应坩埚支架58的位置处开设有通孔510，第二气缸推杆56的输出轴固定安装有电子天平511，电子天平511的顶部固定安装有第一坩埚托盘512，第二气缸推杆56的输出轴固定安装有第二坩埚托盘513。

传送机构7包括抽吸器71，抽吸器71的进气口连通有进灰管72，进灰管72上设置有阀门，抽吸器71的出气口连通有主出灰管73，主出灰管73上连通有从出灰管74，从出灰管74的一端连通有样品器75，主出灰管73的外管壁上固定安装有第二电磁振打器76，主出灰管73上设置有第二定量收灰阀77。

清灰机构8包括负压泵81，负压泵81的进出口分别连通有进气管82和出气管84，进气管82远离负压泵81的一端连通有抽吸头83。

本实施方案中，两用气泵32具有抽气和吹气两种功能，从而可以将锅炉管道1内的飞灰通过取样管33进行抽取，同样可以对取样机构3进行反吹清理；

过滤器4102为常见的活性碳过滤装置，用于对乏气进行过滤，冷凝器4103的作用是为了对乏气进行冷凝除水工作，通过对乏气进行预处理，可以提高测量结果的准确性；本实用新型的一氧化碳测量仪4105采用的是电化学传感器原理的一氧化碳测量仪4105，电化学传感器是一个密封的容器，由电解质、金属阳极和金属阴极构成，气体扩散进入传感器室，经由透气膜进入电解槽，使在电解质中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出其气体的浓度；采用电化学传感器原理的一氧化碳测量仪4105具有自动排除H₂S干扰、对于湿度不敏感、测量精度高、对烟气预处理要求低和使用成本较低的优点；本实用新型氧气传感器4106的原理采用的原位插入式氧化锆技术，由于对乏气进行了预处理，不需要面对乏气的高温和粉尘的严酷环境，因此测量精度高，并且测量精度不受CO₂、CO、H₂S和H₂影响，无需电加热；本实用新型通过对乏气中的CO和O₂共同测量，可以更好的了解锅炉不完全燃烧程度，由于锅炉在实际运行中，受各种因素的影响，燃料是不可能达到完全燃烧的，烟气中将会含有CO、H₂、CH₄等可燃气体，其中的H₂及CH₄等气体的含量极微可忽略不计，只需要考虑CO成分，因此通过对CO含量进行测量可以改善燃烧效率。

具体的，取样管33的一端依次贯穿装置箱2和锅炉管道1并延伸至锅炉管道1的内部，引出管34的一端与主通气管路4101的一端相连通，排料管35的一端与微波谐振器6内腔的进口相连通。

本实施例中，完成了飞灰和乏气的输送。

具体的，进灰管72的一端与微波谐振器6内腔的出口相连通。

本实施例中，可以将经过微波谐振器6测量的飞灰从微波谐振器6排出并送入灼烧测量机构5进行测量。

具体的，出气管84的一端依次贯穿装置箱2和锅炉管道1并延伸至锅炉管道1的内部。

本实施例中，可以将测量后的飞灰再次送入到锅炉管道1内，并且出气管84在锅炉管道1内的高度高于取样管33，避免取样管33取样受影响。

本实用新型的工作原理及使用流程：启动两用气泵32进行抽气，此时清理管39上的阀门关闭，抽料管310上的阀门打开，然后取样管33将锅炉管道1内的飞灰进行抽取输送到旋流分离器31中，此时飞灰在旋流分离器31的器壁进行自上而下的旋转，在旋转过程中飞灰因重力惯性作用被甩到器壁上，并沿器壁靠重力作用进入到排料管35中，同时分离出的乏气经过引出管34排出，此时真空泵4104工作将乏气抽入进主通气管路4101中，然后气体依次经过过滤器4102和冷凝器4103进行过滤和冷凝除水工作后，通过一氧化碳测量仪4105和氧气传感器4106对乏气中的CO和O₂含量进行测量，并且冷凝器4103产生的水汇集在集水箱4202内，此时反吹管路4301上的阀门处于关闭状态，进入到排料管35内飞灰经过第一定量收灰阀37进入到微波谐振器6的内腔，同时第一电磁振打器36对排料管35的管壁进行振动，通过微波谐振器6对飞灰的含碳量进行检测后，打开进灰管72上的阀门，此时第一定量收灰阀37保持关闭，启动抽吸器71将微波谐振器6内部的飞灰抽出后，一部分飞灰通过从出灰管74进入到样品器75内储存，一部分聚集在主出灰管73的内部，此时通过液压推杆51带动坩埚杯59上升，同时旋转电机54带动坩埚杯59旋转，从而将坩埚杯59的位置调整到主出灰管73的下方，然后通过第二电磁振打器76和第二定量收灰阀77，将飞灰等量的排入到坩埚杯59内，然后随着旋转盘57的旋转，坩埚杯59移动到第一坩埚托盘512正上方，然后启动第二气缸推杆56带动第一坩埚托盘512上升，从而将坩埚杯59从坩埚支架58内移出并对其进行测重，然后第二气缸推杆56下降，将坩埚杯59再次放入进坩埚支架内58，然后旋转电机54再次工作旋转，将坩埚杯59移动到第二坩埚托盘513正上方，同理第一气缸推杆55上升将坩埚杯59移动到电炉52内部进行灼烧，然后将坩埚杯59松下，最后在利用电子天平511对灼烧后的坩埚杯59进行测量，从而完成了灼烧测量工作，最后通过将坩埚杯59调整好抽吸头83的正下方，启动负压泵81将飞灰抽取然后送入进锅炉管道1内，需要进行反吹清理时，关闭第一定量收灰阀37、抽料管310上的阀门，打开清理管39阀门和反吹管路4301上的阀门，启动两用气32泵吹气和空压机4303吹气即可。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种烟道一体化在线测量装置，包括锅炉管道(1)和装置箱(2)，其特征在于：所述装置箱(2)的内部设置有取样机构(3)、气体测量机构(4)、灼烧测量机构(5)、微波谐振器(6)、传送机构(7)和清灰机构(8)，所述锅炉管道(1)、气体测量机构(4)和微波谐振器(6)均与取样机构(3)相连通，所述微波谐振器(6)和传送机构(7)相连通，所述清灰机构(8)和锅炉管道(1)相连通；

所述取样机构(3)包括旋流分离器(31)和两用气泵(32)，所述旋流分离器(31)的进气口连通有取样管(33)，所述旋流分离器(31)的出气口连通有引出管(34)，所述旋流分离器(31)的排料口连通有排料管(35)，所述排料管(35)的外管壁固定安装有第一电磁振打器(36)，所述排料管(35)上设置有第一定量收灰阀(37)，所述两用气泵(32)的通用气口连通有主风管(38)，所述主风管(38)远离两用气泵(32)的一端通过三通管连通有清理管(39)和抽料管(310)，所述清理管(39)和抽料管(310)上均设置有阀门；

所述气体测量机构(4)由气体测量组件(41)、排液组件(42)和反吹组件(43)组成，所述气体测量组件(41)包括主通气管路(4101)，所述主通气管路(4101)上依次设置有过滤器(4102)、冷凝器(4103)、真空泵(4104)、一氧化碳测量仪(4105)、氧气传感器(4106)和阀门，所述排液组件(42)包括排液管路(4201)，所述排液管路(4201)上依次设置有集水箱(4202)、蠕动泵(4203)和阀门，所述排液管路(4201)的一端与冷凝器(4103)的出水口相连通，所述反吹组件(43)包括反吹管路(4301)，所述反吹管路(4301)上依次设置有阀门、加热器(4302)和空压机(4303)，所述反吹管路(4301)的一端与过滤器(4102)和冷凝器(4103)之间的主通气管路(4101)相连通，所述反吹管路(4301)的另一端与空压机(4303)的出风口连通；

所述灼烧测量机构(5)包括液压推杆(51)和电炉(52)，所述液压推杆(51)的输出轴固定安装有支板(53)，所述支板(53)的顶部固定安装有旋转电机(54)、第一气缸推杆(55)和第二气缸推杆(56)，所述旋转电机(54)的输出轴固定安装有旋转盘(57)，所述旋转盘(57)的顶部固定安装有坩埚支架(58)，所述坩埚支架(58)的内部放置有坩埚杯(59)，所述旋转盘(57)的内部对应坩埚支架(58)的位置处开设有通孔(510)，所述第二气缸推杆(56)的输出轴固定安装有电子天平(511)，所述电子天平(511)的顶部固定安装有第一坩埚托盘(512)，所述第二气缸推杆(56)的输出轴固定安装有第二坩埚托盘(513)；

所述传送机构(7)包括抽吸器(71)，所述抽吸器(71)的进气口连通有进灰管(72)，所述进灰管(72)上设置有阀门，所述抽吸器(71)的出气口连通有主出灰管(73)，所述主出灰管(73)上连通有从出灰管(74)，所述从出灰管(74)的一端连通有样品器(75)，所述主出灰管(73)的外管壁上固定安装有第二电磁振打器(76)，所述主出灰管(73)上设置有第二定量收灰阀(77)；

所述清灰机构(8)包括负压泵(81)，所述负压泵(81)的进出口分别连通有进气管(82)和出气管(84)，所述进气管(82)远离负压泵(81)的一端连通有抽吸头(83)。

2.根据权利要求1所述的一种烟道一体化在线测量装置，其特征在于：所述取样管(33)的一端依次贯穿装置箱(2)和锅炉管道(1)并延伸至锅炉管道(1)的内部，所述引出管(34)的一端与主通气管路(4101)的一端相连通，所述排料管(35)的一端与微波谐振器(6)内腔的进口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种烟道一体化在线测量装置，其特征在于：所述进灰管(72)的一端与微波谐振器(6)内腔的出口相连通。

4.根据权利要求1所述的一种烟道一体化在线测量装置，其特征在于：所述出气管(84)的一端依次贯穿装置箱(2)和锅炉管道(1)并延伸至锅炉管道(1)的内部。

Images