CN219245417U - 基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，涉及电站锅炉排烟温度控制技术领域，目的是提高烟气酸露点的在线测试精度。本实用新型的技术方案为：基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，包括：壳体的进口端连接于锅炉烟道，壳体的出口端连接于气体分析仪，壳体的进口端和出口端分别设有第一热电偶温度传感器，第一热电偶温度传感器电连接于第一控制器的输入端，第一控制器的输出端电连接于电伴热带；电木绝缘管竖直贯穿壳体的出口端相对侧壁，电木绝缘管的两端分别连接于循环水箱，多个绝缘翅片沿电木绝缘管的轴向依次排列，正电极和负电极分别固定连接于多个绝缘翅片，正电极和负电极分别电连接于电流表。

Description

基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置

技术领域

本实用新型涉及电站锅炉排烟温度控制技术领域，尤其涉及一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置。

背景技术：

燃料(如煤炭、石油等)燃烧后，其中含有的硫会转化成SO2和SO3，它们与空气中的水蒸汽结合生成H2SO3蒸汽和H2SO4蒸汽，烟气中H2SO4蒸汽的露点，称为烟气的酸露点。烟气酸露点温度的检测对于燃煤锅炉尾部受热面和烟气系统低温腐蚀防治、烟气余热回收技术的研究应用至关重要。相关的锅炉设计、烟气脱硫，尾部受热面的改造等均需要测量烟气酸露点。当烟气的温度低于酸露点时，就会形成H2SO4溶液，腐蚀设备。凝结的酸露又会在风速较低的地方把烟气中的粉尘粘在设备上，如空气预热管子的背风面、肋片间隙等处，造成堵尘、降低传热效率，增加风机负荷。为了避免此种情况发生，工业上一般采用的排烟温度高于酸露点以避免结露。但排烟温度升高又会导致热损失增加，造成热效率过低和能源的浪费。为避免热效率过低，排烟温度应控制在略高于烟气酸露点的某个范围，在保证最小腐蚀的条件下尽可能提高热效率。因此，准确测定烟气酸露点的温度就具有重要的意义。

大量电站锅炉机组长期运行经验表明，已有酸露点预测模型的估算值普遍偏高。到目前为止，已有许多专家学者对烟气酸露点预测进行了大量的研究工作。这些工作可分为两类：一类是以苏联和国内学者为代表、依据大量电站锅炉机组实际运行经验总结归纳的酸露点经验预测模型；另一类是以西方学者为代表、基于酸露点与其影响因素之间热力学关系式和实验数据建立的半理论预测模型。第一类研究方法依据大量现场经验数据，因而适用性强，但是不能从理论上揭示酸露点与影响因素之间的关系。第二类研究方法主要是通过热力学理论关系式和实验数据等拟合形成酸露点预测模型，尽管其适用性目前还不如第一类方法，但能从理论上揭示酸露点与其影响因素之间的关系，因而越来越受到学者们的认可。但无论哪种研究方法，能否开发设计出准确测量烟气酸露点的测量装置对预量模型的可靠性有决定性的影响。在目前的烟气酸露点测量方法中，20世纪50年代由英国煤炭利用协会提出的导电式露点仪被认为是最成功的测量方法，之后依据这一原理逐渐形成包括电阻法、电流法、冷却加热平均法、电流增长率为零法和自找电流率为零法等多种测量方法。

申请号为CN201620044332.4的专利文件公开了一种酸露点在线测试仪，但是该酸露点在线测试仪测试精度有待改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，主要目的是提高烟气酸露点的在线测试精度。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，该装置包括：壳体和检测部；

所述壳体水平设置，所述壳体的周侧面缠绕有电伴热带，所述壳体的进口端连接于锅炉烟道，所述壳体的出口端连接于傅里叶红外气体分析仪，所述壳体的进口端和出口端分别设有第一热电偶温度传感器，所述第一热电偶温度传感器电连接于第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端电连接于所述电伴热带；

所述检测部包括电木绝缘管、正电极、负电极和多个绝缘翅片，所述电木绝缘管竖直贯穿所述壳体的出口端相对侧壁，所述电木绝缘管的两端分别连接于循环水箱，多个所述绝缘翅片沿所述电木绝缘管的轴向依次排列，所述正电极和所述负电极分别固定连接于多个所述绝缘翅片，所述正电极和所述负电极分别电连接于电流表。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，还包括电热管、第二热电偶温度传感器和第二控制器，所述电热管和所述第二热电偶温度传感器均设置于所述循环水箱内，所述第二热电偶温度传感器电连接于所述第二控制器的输入端，所述第二控制器的输出端电连接于所述电热管。

可选的，所述正电极和所述负电极平行间隔设置。

可选的，所述绝缘翅片采用不饱和聚酯树脂材质。

可选的，还包括保温棉，所述保温棉包裹于所述壳体的周侧面。

借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

锅炉烟道中的烟气进入壳体，先通过第一控制器使电伴热带发热，使壳体内的烟气升温，以使进入壳体的烟气启示温度高于烟气酸露点，并维持该启示温度一端时间，以保证电木绝缘管周围的烟气温度高于烟气酸露点。

然后，启动循环水泵，循环水流经电木绝缘管，电木绝缘管周围的烟气温度逐渐下降，当绝缘翅片处的烟气温度下降至烟气中硫酸蒸汽分压对应的饱和温度时，烟气中的硫酸蒸汽便会在多个绝缘翅片上凝结出酸液滴，这些酸液滴使得正电极和负电极所在电路闭合，电流通过，电流表的示数发生变化，因此操作人员可以通过观察和记录电路中电流表的变化来判断烟气中硫酸蒸汽是否结露，与此同时，第一热电偶温度传感器监测壳体出口端电木绝缘管处的烟气温度，通过第一控制器的显示屏显示出来，当电流表的示数第一次出现变化时，第一热电偶温度传感器的监测的温度示数即为烟气酸露点。

而且，每一个绝缘翅片表面都作为硫酸蒸汽凝结的承载面，从而在电木绝缘管的长度方向(壳体的径向方向)上，即在烟气的流通截面上，每一个绝缘翅片的表面凝结的硫酸液层都可以使得正电极和负电极通电，从而便于电流表通过电流的变化来及时指示硫酸蒸汽凝结的时刻。

综上所述，通过本装置的简单结构，操作人员能够更加及时观察到电流表的变化，与此同时，也就能更加及时记录电流变化时的温度示数，从而提高了烟气酸露点的在线测试精度。

同时通过傅里叶红外气体分析仪的测量从理论上揭示酸露点的高低与排烟成份含量、湿度等影响因素之间的关系，当锅炉负荷发生变化时，烟气中成分浓度的实时变化对烟气酸露点的影响量。为酸露点预测模型的建立提供一一对应的数据支撑。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置的结构示意图；

图2为电木绝缘管的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：壳体1、锅炉烟道2、抽气泵3、第一热电偶温度传感器4、第一控制器5、电木绝缘管6、正电极7、负电极8、绝缘翅片9、电流表10、蓄电池11、电热管12、第二热电偶温度传感器13、第二控制器14、循环水箱15、循环水泵16、傅里叶红外气体分析仪17。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例提供的一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其包括：壳体1和检测部；

所述壳体1水平设置，所述壳体1的周侧面缠绕有电伴热带，所述壳体1的进口端连接于锅炉烟道2，所述壳体1的出口端连接于傅里叶红外气体分析仪17，所述壳体1的进口端和出口端分别设有第一热电偶温度传感器4，所述第一热电偶温度传感器4电连接于第一控制器5的输入端，所述第一控制器5的输出端电连接于所述电伴热带；

所述检测部包括电木绝缘管6、正电极7、负电极8和多个绝缘翅片9，所述电木绝缘管6竖直贯穿所述壳体1的出口端相对侧壁，所述电木绝缘管6的两端分别连接于循环水箱15，多个所述绝缘翅片9沿所述电木绝缘管6的轴向依次排列，所述正电极7和所述负电极8分别固定连接于多个所述绝缘翅片9，所述正电极7和所述负电极8分别电连接于电流表10。

基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置工作过程如下:

锅炉烟道2中的烟气进入壳体1，先通过第一控制器5使电伴热带发热，使壳体1内的烟气升温，以使进入壳体1的烟气启示温度高于烟气酸露点，并维持该启示温度一端时间，以保证电木绝缘管6周围的烟气温度高于烟气酸露点。

然后，启动循环水泵，循环水流经电木绝缘管6，电木绝缘管6周围的烟气温度逐渐下降，当绝缘翅片9处的烟气温度下降至烟气中硫酸蒸汽分压对应的饱和温度时，烟气中的硫酸蒸汽便会在多个绝缘翅片9上凝结出酸液滴，这些酸液滴使得正电极7和负电极8所在电路闭合，电流通过，电流表10的示数发生变化，因此操作人员可以通过观察和记录电路中电流表10的变化来判断烟气中硫酸蒸汽是否结露，与此同时，第一热电偶温度传感器4监测壳体1出口端电木绝缘管6处的烟气温度，通过第一控制器5的显示屏显示出来，当电流表10的示数第一次出现变化时，第一热电偶温度传感器4的监测的温度示数即为烟气酸露点。

而且，每一个绝缘翅片9表面都作为硫酸蒸汽凝结的承载面，从而在电木绝缘管6的长度方向(壳体1的径向方向)上，即在烟气的流通截面上，每一个绝缘翅片9的表面凝结的硫酸液层都可以使得正电极7和负电极8通电，从而便于电流表10通过电流的变化来及时指示硫酸蒸汽凝结的时刻。

在本实用新型的技术方案中，通过本装置，操作人员能够更加及时观察到电流表10的变化，与此同时，也就能更加及时记录电流变化时的温度示数，从而提高了烟气酸露点的在线测试精度。

具体的,流出壳体1的未凝结的过剩烟气进入傅里叶红外气体分析仪17，达到烟气成分分析的目的，从而在线分析三氧化硫和二氧化硫的浓度，即在测得烟气酸露点的同时，也测得露点温度时的烟气成分。当锅炉负荷发生变化时，通过傅里叶红外气体分析仪17研究烟气中成分浓度的实时变化对烟气酸露点的影响量。

具体的，同时通过傅里叶红外气体分析仪的测量从理论上揭示酸露点的高低与排烟成份含量、湿度等影响因素之间的关系，当锅炉负荷发生变化时，烟气中成分浓度的实时变化对烟气酸露点的影响量，为酸露点预测模型的建立提供一一对应的数据支撑。

具体的，本装置提高锅炉排烟的酸露点的在线检测准确度，建立排烟成分与排烟酸露点之间的函数关系，为酸露点的预测模型提供数据支撑，进一步推进锅炉酸露点准确快捷的获得，指导燃煤燃气发电企业的安全高效运行。

具体的，锅炉烟道2连接于抽气泵3的进口端，抽气泵3的出口端连接于壳体1的进口端。

具体的，电流表10所在电路设有蓄电池11，为电流表10供电。

如图1所示，在具体实施方式中，还包括电热管12、第二热电偶温度传感器13和第二控制器14，所述电热管12和所述第二热电偶温度传感器13均设置于所述循环水箱15内，所述第二热电偶温度传感器13电连接于所述第二控制器14的输入端，所述第二控制器14的输出端电连接于所述电热管12。

在本实施方式中，具体的，电热管12包括U形管体和电热丝，U形管体内装有电热丝，在电热丝和U形管体之间的空隙内填充有氧化镁粉末，从而使电热丝封装固定在U形管体中间，使电热丝不与U形管体的管壁接触，第二控制器14的输出端连接于电热丝所在电路的开关。第二热电偶温度传感器13监测循环水箱15内循环水的温度，产生电信号，并传递给第二控制器14，第二控制器14内存有代表循环水设定温度的电平值，第二控制器14将电信号和电平值相比较，从而控制电热管12内电热丝的发热功率，从而控制循环水的温度在20至100℃。

具体的，循环水箱15、循环水泵16和电木绝缘管6依次循环连通，从而构成循环水回路，从而达到循环水和电木绝缘管6外部烟气换热的目的。

如图1和图2所示，在具体实施方式中，所述正电极7和所述负电极8平行间隔设置。

在本实施方式中，具体的，正电极7和负电极8相互平行，在每一个绝缘翅片9的表面，正电极7和负电极8的距离均相等，所以在电木绝缘管6的轴向上，多个绝缘翅片9表面的液态凝结层连通电流表10所在电路的速度完全取决于绝缘翅片9所在位置烟气酸蒸汽凝结的速度。

在具体实施方式中，所述绝缘翅片9采用不饱和聚酯树脂材质。

在本实施方式中，具体的，不饱和聚酯树脂材质耐酸碱腐蚀、重量轻、机械强度高，在设备运行过程中，对正电极7和负电极8能够起到很好的支撑作用。

在具体实施方式中，还包括保温棉，所述保温棉包裹于所述壳体1的周侧面。

在本实施方式中，保温棉包裹于壳体1的周侧面，阻隔壳体1内外的介质换热，从而便于准确控制壳体1内烟气的温度变化速度，使电木绝缘管6处的壳体1内烟气只和循环水换热。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体水平设置，所述壳体的周侧面缠绕有电伴热带，所述壳体的进口端连接于锅炉烟道，所述壳体的出口端连接于傅里叶红外气体分析仪，所述壳体的进口端和出口端分别设有第一热电偶温度传感器，所述第一热电偶温度传感器电连接于第一控制器的输入端，所述第一控制器的输出端电连接于所述电伴热带；

检测部，所述检测部包括电木绝缘管、正电极、负电极和多个绝缘翅片，所述电木绝缘管竖直贯穿所述壳体的出口端相对侧壁，所述电木绝缘管的两端分别连接于循环水箱，多个所述绝缘翅片沿所述电木绝缘管的轴向依次排列，所述正电极和所述负电极分别固定连接于多个所述绝缘翅片，所述正电极和所述负电极分别电连接于电流表。

2.根据权利要求1所述的基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其特征在于，

还包括电热管、第二热电偶温度传感器和第二控制器，所述电热管和所述第二热电偶温度传感器均设置于所述循环水箱内，所述第二热电偶温度传感器电连接于所述第二控制器的输入端，所述第二控制器的输出端电连接于所述电热管。

3.根据权利要求1所述的基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其特征在于，

所述正电极和所述负电极平行间隔设置。

4.根据权利要求1所述的基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其特征在于，

所述绝缘翅片采用不饱和聚酯树脂材质。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于傅里叶红外法的抽气式烟气酸露点现场测量装置，其特征在于，

还包括保温棉，所述保温棉包裹于所述壳体的周侧面。

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