CN216160244U - 高温烟气的在线取样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种能够长期置于高温炉膛内进行在线取样且安全可靠的高温烟气的在线取样系统，传动单元驱动取样探杆进出烟室上开设的取样口，取样探杆包括前端设置的冷水套，冷水套的进出口分别与冷却单元相连通，高温烟气自水冷套前端进入内腔，冷却单元中设置有传感器，传感器采集冷却液的相关参数后将该参数传输给控制单元，控制单元控制冷却单元的流量、时间、压力及其系统安全监测。在取样探杆的前端设置水冷套，通过冷却液对高温烟气进行冷却，从而实现取样探杆能够长期置于高温炉膛内进行在线取样；控制单元在断电/断气/冷却异常时能够自检及自动退出，防止取样探头烧结损坏等，而且还能对冷却单元防堵防漏进行实时监测，整个系统安全性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及窑炉高温烟气的取样分析领域，具体涉及一种高温烟气的在线取样系统。
背景技术
目前水泥厂回转窑干法生产线的工艺技术已经非常成熟，在世界各地都已经有大量的干法生产线建成。为提高水泥厂的生产效益，各种技术在干法生产线中示范应用，如富氧燃烧、分解炉分级燃烧技术、燃烧系统的自动化控制都成为行业降低能耗的技术突破口。在水泥生产过程中，回转窑的烧成系统，是主要的煤耗环节，各大水泥生产企业都在进行智能烧成系统的建设达到烧成系统智能化、标准化、少人化，让水泥质量更稳定，耗能最经济。上述各项途径中最难控制的是窑炉的协调、达到稳定的烧结温度、分解温度以及窑炉气氛的最佳控制。
水泥熟料生产过程中，要求始终处在氧化气氛下，这样才能保证燃料充分燃烧。如果出现燃烧不充分，就会在窑内产生还原性气体，而还原性气体对熟料烧成会产生严重的影响，烧成中出现黄心料，熟料易磨性差，严重影响水泥的颜色，严重的还会造成预分解系统粘接堵塞，窑内结圈结球的情况。因此，高温烟气在线取样装置成为了窑尾烟气分析系统的关键设备之一，通过其在1300℃左右的炉膛中长期稳定运行取样，从而得以获取窑内NO、CO、O2的情况，确保充分燃烧，保持窑内为氧化气氛。
由于炉膛中的温度达到了1300℃左右，为了防止取样装置被高温损坏，现有技术中的在线取样装置都是定期的伸入炉膛内进行抽取烟气，大部分时间还是处在炉膛外部，不能对烟气进行实时监测，无法实现窑炉气氛的最佳控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够长期置于高温炉膛内进行在线取样且安全可靠的高温烟气的在线取样系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种高温烟气的在线取样系统，包括取样探杆和传动单元，传动单元驱动取样探杆进出烟室上开设的取样口，取样探杆包括前端设置的冷水套，冷水套的进出口分别与冷却单元相连通，高温烟气自水冷套前端进入内腔，冷却后的烟气经冷水套后端连接的气体过滤采集器过滤后进入分析机柜分析，冷却单元中设置有传感器，传感器采集冷却液的相关参数后并将该参数传输给控制单元，控制单元控制冷却单元的流量、时间、压力及其系统的安全监测。
上述方案中，在取样探杆的前端设置水冷套，通过冷却液对高温烟气进行冷却，从而实现取样探杆能够长期置于高温炉膛内进行在线取样，适应高温、高粉尘环境，同时延长取样探杆使用寿命；控制单元具备安全防护自检功能，断电/断气/冷却异常时的自检及自动退出，防止取样探头烧结损坏等，而且还能对冷却单元防堵防漏进行实时监测，整个系统的安全性高。
附图说明
图1为取样系统的系统总图；
图2为传动单元和取样探杆的结构示意图；
图3为取样探杆的结构示意图；
图4为冷却套的剖视图。
具体实施方式
如图1-图4所示，一种高温烟气的在线取样系统，包括取样探杆10 和传动单元20，传动单元20驱动取样探杆10进出烟室上开设的取样口，取样探杆10包括前端设置的水冷套11，水冷套11的进出口分别与冷却单元30相连通，高温烟气自水冷套11前端进入内腔，冷却后的烟气经水冷套11后端连接的气体过滤采集器12过滤后进入分析机柜14分析，冷却单元30中设置有传感器，传感器采集冷却液的相关参数后并将该参数传输给控制单元40，控制单元40控制冷却单元30的流量、时间、压力及其系统的安全监测。上述方案中，在取样探杆10的前端设置水冷套，通过冷却液对高温烟气进行冷却，从而实现取样探杆10能够长期置于高温炉膛内进行在线取样，适应高温、高粉尘环境，同时延长取样探杆10使用寿命；控制单元40具备安全防护自检功能，断电/断气/ 冷却异常时的自检及自动退出，防止取样探头10烧结损坏等，而且还能对冷却单元30防堵防漏进行实时监测，整个系统的安全性高。
取样探杆10包括壳体13，壳体13临近窑炉的一端连接有水冷套 11，另一端与气体过滤采集器12相连，水冷套11包括套接的内、外筒 111、112，内、外筒111、112前端设置有端盖113，内、外筒111、112 之间的腔室构成水冷腔，水冷腔内还设置有隔套114，隔套114与内筒 111之间构成进水腔A，隔套114与外筒112之间构成回水腔B，由于高温烟气是在内筒1111的内腔中的，所以进水腔A与进水接口115相通，温度较低的冷却液进入进水腔A能够更好的对高温烟气进行降温，回水腔B与回水接口116相通，且进水接口115和回水接口116均设置在临近壳体13一端的水冷套11上。基于简化加工工艺以及方便装配考虑，端盖113是一个单独的部件，可以采用防撞防磨损的材质制作，作为撞头使用，隔套114的前端与端盖113间隙布置，进水腔A中的水自该间隙进入回水腔B内，端盖113的前端外壁处设置有进口倒角，与进水接口115和回水接口116相对一侧的水冷套11上还设置有注液排空口117。冷却水自进水接口115进入进水腔A中与内筒1111内腔中的高温烟气发生热交换，高温烟气的温度变低，而被加热的冷却水流向回水腔B，最后经由回水接口116流出，自回水接口116流出的热水在进外部的冷凝器的降温后再此进入循环回路在注液之前，进水腔A和回水腔B内会有气体存在，这是需要将注液排空口117打开，随着冷却液的注入，气体从注液排空口117排尽后，再使用堵头密封起来。
具体的结构是，所述的传动单元20包括构成滑移配合的导轨21和传动小车22，导轨21上沿其长度方向设置有齿条，齿条与传动小车22 上设置的齿轮啮合传动，马达驱动齿轮转动带动传动小车22沿着导轨 21移动，导轨21的底部开设有沿其长度方向设置的槽口，传动小车22 与取样探杆10之间的连接部位于所述的槽口内，取样探杆10由连接部吊挂在槽口下方，所述的导轨21两端内部端口处设置有位置传感器，位置传感器的信号输出到马达的控制电路。马达是用来驱动齿轮的装置，由电机和减速机组成，将电机安装在齿轮轴上，用于驱动齿轮转动，进而在齿条上运动，只要保证链轮的轮芯处于水平方向即可；导轨21 的底部开设有沿其长度方向设置的槽口，用于吊挂取样探杆10，取样探杆10通过连接部与传动小车22连接，能够随着传动小车22的移动而进出取样口，完成取样目的，另一方面槽口朝下布置，避免灰尘落入槽口内，影响取样探杆10的运动。
导轨21的槽口处还向下吊挂式设置有轴承24，轴承24与传动小车 22之间的连接部位于所述的槽口内，轴承24由连接部吊挂在槽口下方，取样探杆10置于轴承24内并构成转动配合，轴承24在导轨21的长度方向上间隔设置有2组。这里的轴承24即为上述取样探杆10与传动小车22之间的连接部，轴承24随着取样探杆10同步动作，杜绝与其他部件的干涉，同时取样探杆10置于轴承24内并构成转动配合，为抖料单元的工作提供基础。
由于不可避免的会有粉尘落到取样探杆10上，所以系统还包括抖料单元，所述的抖料单元包括回转气缸，回转气缸的活塞杆与传动链轮 51的轮轴固定，取样探杆10的杆身上套设有从动链轮52且构成同步转动配合，传动链轮51与从动链轮52啮合传动，回转气缸定时驱动取样探杆10进行旋转抖料，保持取样探杆10表面干净，适应高温、高粉尘环境，具备自动清理功能，减少人工维护；链轮链条构成链传动机构上连接有位置传感器的触头配合的可调限位块25，用于限制传动下车22 的行程，传动小车22的尾部还设置有防滑卡扣26，在取样机构退出状态下，固定传动小车22的位置。
进一步的，冷却单元30包括空气冷却器31，空气冷却器31的进口 /出口分别与水冷套11的出口/进口相通，空气冷却器31与水冷套11之间的管路上设置有水泵32，水泵32将从水冷套11内返回的温度较高的冷却液泵送至空气冷却器31中冷区后，再将温度较低的冷却液泵送至水冷套11的进水腔A内，对水冷套11内的高温烟气进行冷却，该管路上还旁接有补液罐33，必要时向循环回路内补充冷却液。
由于回转窑在回转时，物料是以抛物线的方式下落的，为了防止物料撞击到取样探杆10前端，与取样探杆10前端对应的烟室的内壁上向内腔中延伸设置有保护套管61，保护套管61的内径大于取样探杆10的外径且保护套管61的管芯与取样探杆10的杆芯平行布置，取样探杆10 置于保护套管61内部，不会受到抛落的物料的冲击，有效保护取样探杆10免受损坏，保护套管61的外端管口位置处的烟室的外壁上设置有封门62，防止在取样探杆10伸入取样口内进行采样时，防止大量空气进入烟室，引起温度降低和氧氛围变化，影响产品质量。
壳体13上连接有反吹气体接口131，反吹气体接口131远离水冷套 11布置，反吹气体接口131通过气管与储气罐15相通。反吹气体接口 131设有压缩空气及电磁阀，定时对管内粉尘进行吹扫。
冷却单元30中的传感器包括冷却液压力传感器、冷却液流量传感器、补液液位传感器以及进出口冷却液温度传感器，取样探杆10中也设置有流量计、取样压力传感器、气源压力传感器。当管路压力大于压力传感器所设阈值时，控制单元40控制传动单元20执行退出动作；当管路流量小于流量传感器所设阈值时，控制单元40控制传动单元20执行退出动作；当液位低于液位传感器所设阈值时，控制单元40控制传动单元20执行退出动作；当入口温度高于一级阈值，空气冷却器31启动风机工作；当入口温度高于二级阈值，控制单元40控制传动单元20 执行退出动作。
导轨21上设置有桥式拖链70，电缆、气管、水管置于桥式拖链 70内。桥式拖链70作为一种束缚电缆或电线或空压管及油压管以方便其转动及运动的装置，有效地保护电线、管道。
Claims (10)
1.一种高温烟气的在线取样系统，包括取样探杆(10)和传动单元(20)，传动单元(20)驱动取样探杆(10)进出烟室上开设的取样口，其特征在于：取样探杆(10)包括前端设置的水冷套(11)，水冷套(11)的进出口分别与冷却单元(30)相连通，高温烟气自水冷套(11)前端进入内腔，冷却后的烟气经水冷套(11)后端连接的气体过滤采集器(12)过滤后进入分析机柜(14)分析，冷却单元(30)中设置有传感器，传感器采集冷却液的相关参数后并将该参数传输给控制单元(40)，控制单元(40)控制冷却单元(30)的流量、时间、压力及其系统的安全监测。
2.根据权利要求1所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：取样探杆(10)包括壳体(13)，壳体(13)临近窑炉的一端连接有水冷套(11)，另一端与气体过滤采集器(12)相连，水冷套(11)包括套接的内、外筒(111、112)，内、外筒(111、112)前端设置有端盖(113)，内、外筒(111、112)之间的腔室构成水冷腔，水冷腔内还设置有隔套(114)，隔套(114)与内筒(111)之间构成进水腔(A)，隔套(114)与外筒(112)之间构成回水腔(B)，进水腔(A)与进水接口(115)相通，回水腔(B)与回水接口(116)相通，且进水接口(115)和回水接口(116)均设置在临近壳体(13)一端的水冷套(11)上，隔套(114)的前端与端盖(113)间隙布置，进水腔(A)中的水自该间隙进入回水腔(B)内，端盖(113)的前端外壁处设置有进口倒角，与进水接口(115)和回水接口(116)相对一侧的水冷套(11)上还设置有注液排空口(117)。
3.根据权利要求1所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：所述的传动单元(20)包括构成滑移配合的导轨(21)和传动小车(22)，导轨(21)上沿其长度方向设置有齿条，齿条与传动小车(22)上的齿轮啮合传动，马达驱动齿轮转动带动传动小车(22)沿着导轨(21)移动，导轨(21)的底部开设有沿其长度方向设置的槽口，传动小车(22) 与取样探杆(10)之间的连接部位于所述的槽口内，取样探杆(10)由连接部吊挂在槽口下方，所述的导轨(21)两端内部端口处设置有位置传感器，位置传感器的信号输出到马达的控制电路。
4.根据权利要求3所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：导轨(21)的槽口处还向下吊挂式设置有轴承(24)，轴承(24)与传动小车(22)之间的连接部位于所述的槽口内，轴承(24)由连接部吊挂在槽口下方，取样探杆(10)置于轴承(24)内并构成转动配合，轴承(24)在导轨(21)的长度方向上间隔设置有2组。
5.根据权利要求3所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：系统还包括抖料单元，所述的抖料单元包括回转气缸，回转气缸的活塞杆与传动链轮(51)的轮轴固定，取样探杆(10)的杆身上套设有从动链轮(52)且构成同步转动配合，传动链轮(51)与从动链轮(52)啮合传动，链轮链条构成链传动机构上连接有位置传感器的触头配合的可调限位块(25)，传动小车(22)的尾部还设置有防滑卡扣(26)。
6.根据权利要求1所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：冷却单元(30)包括空气冷却器(31)，空气冷却器(31)的进口/出口分别与水冷套(11)的出口/进口相通，空气冷却器(31)与水冷套(11)之间的管路上设置有水泵(32)，该管路上还旁接有补液罐(33)。
7.根据权利要求2所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：与取样探杆(10)前端对应的烟室的内壁上向内腔中延伸设置有保护套管(61)，保护套管(61)的内径大于取样探杆(10)的外径且保护套管(61)的管芯与取样探杆(10)的杆芯平行布置，保护套管(61)的外端管口位置处的烟室的外壁上设置有封门(62)。
8.根据权利要求2所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：壳体(13)上连接有反吹气体接口(131)，反吹气体接口(131)远离水冷套(11)布置，反吹气体接口(131)通过气管与储气罐(15)相通。
9.根据权利要求1所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：冷却单元(30)中的传感器包括冷却液压力传感器、冷却液流量传感器、补液液位传感器以及进出口冷却液温度传感器，取样探杆(10)中也设置有流量计、取样压力传感器、气源压力传感器。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的高温烟气的在线取样系统，其特征在于：导轨(21)上设置有桥式拖链(70)，电缆、气管、水管置于桥式拖链(70)内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121071714.3U CN216160244U (zh) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | 高温烟气的在线取样系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121071714.3U CN216160244U (zh) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | 高温烟气的在线取样系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216160244U true CN216160244U (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=80835008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202121071714.3U Active CN216160244U (zh) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | 高温烟气的在线取样系统 |
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| CN (1) | CN216160244U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114778805A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-22 | 上海宝英光电科技有限公司 | 自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置 |
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2021
- 2021-05-19 CN CN202121071714.3U patent/CN216160244U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114778805A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-22 | 上海宝英光电科技有限公司 | 自动防堵塞防结皮的高温采样探头装置 |
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