一種飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置的製作方法

2023-12-04 00:27:21 5

本實用新型涉及鍋爐飛灰含碳量測量技術領域，具體地說是一種能夠在工業現場通過等速取樣和定量收灰實現飛灰含碳量的高精度實時在線智能化測量的飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置。

背景技術：

鍋爐飛灰含碳量大小是火力發電廠燃煤鍋爐燃燒效率和運行經濟性的主要指標之一。測量鍋爐飛灰含碳量的高低有助於提高鍋爐燃燒效率及控制水平，降低發電煤耗。目前現有的主流在線檢測飛灰可燃物的技術有微波法、紅外法、電容法和灼燒失重法等，其中微波、紅外和電容法都是一種間接測量方法，測量的數據需要經過多次比對然後再擬合出一個標定曲線，由於這些間接測量方法其標定曲線受鍋爐燃燒煤種的變化（灰分、水分、密度等），導致測量誤差較大，無法滿足用戶的需求。灼燒失重法是一種直接測量方法，其工作原理參照了飛灰可燃物測定的電力行業標準，無需擬合標定，基本滿足用戶測量精度的要求。現有技術中公開了一種灼燒失重法在線測量飛灰的方法，該方法採用的執行機構取樣時難以獲得流速與煙道內的氣固混合物流速趨於一致的樣品，且每次取樣的樣品量難以控制。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能夠在工業現場通過等速取樣和定量收灰實現飛灰含碳量的高精度實時在線智能化測量的飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術方案解決的：

一種飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置，包括煙道、控制櫃、信號控制器、重量檢測機構、加熱灼燒器、移動機構和升降機構，其特徵在於：所述的煙道上設有煙道內流速採樣器和取樣槍內流速採樣器，取樣槍內流速採樣器設置在取樣槍管上，取樣槍管的一端插入煙道且其另一端與旋風分離器相連接，旋風分離器的上端與設置在煙道上的負壓發生器相連通且旋風分離器的下端設置落灰軟管，在落灰軟管上設有定量收灰機構且落灰軟管的出口端設置落灰管密封器；所述的信號控制器通過負壓發生器作用使得取樣槍內流速採樣器獲得的取樣槍管內的氣固混合物流速與煙道內流速採樣器獲得的煙道內的氣固混合物流速趨於一致後，通過旋風分離器分離使得氣固混合物中的固體顆粒物落入落灰軟管中並通過定量收灰機構量取定量的固體顆粒物。

所述的定量收灰機構包括氣缸支撐座、下閥氣缸、上閥氣缸和灰位傳感器，氣缸支撐座安裝在落灰軟管上且氣缸支撐座上依次設置下閥氣缸和上閥氣缸，下閥氣缸控制的收灰下閥板和上閥氣缸控制的收灰上閥板在落灰軟管上構成定量閥，定量閥上方的落灰軟管上設有灰位傳感器；所述的定量收灰機構收取灰樣前，下閥氣缸驅動收灰下閥板封閉落灰軟管，當信號控制器接收到灰位傳感器的信號後停止收取灰樣，並使得上閥氣缸驅動收灰上閥板封閉落灰軟管，則收灰下閥板和收灰上閥板之間的定量閥內的灰樣即為單次定量收取的灰樣。

所述的煙道內流速採樣器安裝在與取樣槍管相平行設置的煙道採樣管上，且煙道採樣管和取樣槍管皆固定安裝在煙道外壁上設置的矩形法蘭上，矩形法蘭上的負壓引風孔用於安裝負壓發生器，且負壓發生器通過防磨引射彎頭與旋風分離器的上端相連通。

所述取樣槍管前端的取樣槍頭的開口朝向平行於煙道的氣固混合物流向。

所述的升降機構通過升降支撐板安裝在移動機構上，升降機構的驅動端上設置有坩堝支撐板，坩堝支撐板的前端設置的嵌置槽用於放置坩堝，在信號控制器的作用下移動機構帶動坩堝移動到落灰軟管的正下方，升降機構驅動坩堝支撐板上升直到坩堝緊貼到落灰管密封器上等待接收定量收灰機構量取的定量灰樣；且所述的加熱灼燒器和重量檢測機構設置在坩堝的水平輸送方向上。

所述的移動機構上設有緩衝限位元件，緩衝限位元件能夠對升降機構驅動坩堝支撐板下行進行緩衝限位。

所述加熱灼燒器的正下方設有陶瓷頂杆，陶瓷頂杆在無杆氣缸的作用下能夠將坩堝升至加熱灼燒器內。

所述無杆氣缸、移動機構和重量檢測機構固定設置在控制櫃內的下平臺上，且下平臺上設有電爐及密封座支撐架，電爐及密封座支撐架用於安裝落灰管密封器、排灰管密封器和加熱灼燒器。

所述煙道的外壁上設置的矩形法蘭上設有連通煙道的排灰軟管，排灰軟管上帶有負壓排灰器且排灰軟管的下端設有排灰管密封器。

所述控制櫃的櫃門上設有觸摸顯示屏且信號控制器設置在控制櫃的櫃門內壁上。

本實用新型相比現有技術有如下優點：

本實用新型的自動測碳裝置綜合了傳統高精度的實驗室化學灼燒失重法測碳技術和自行研製的均速取樣技術，實現了對飛灰含碳量的高精度實時在線智能化測量；該裝置採用PLC作為主控制器，通過集成等速取樣和定量收灰功能，能夠在工業現場實現飛灰含碳量的在線檢測，可精確的檢測出飛灰可燃物指標；另外該裝置還具有手動測量和人工取樣的功能，故適宜推廣使用。

附圖說明

附圖1為本實用新型的自動測碳裝置的結構示意圖之一；

附圖2為本實用新型的自動測碳裝置的結構示意圖之二；

附圖3為附圖2中A部分放大結構示意圖；

附圖4為本實用新型的自動測碳裝置的結構示意圖之三。

其中：1—煙道；2—控制櫃；3—觸摸顯示屏；4—矩形法蘭；5—負壓引風孔；6—防磨引射彎頭；7—旋風分離器；8—落灰軟管；9—排灰軟管；10—信號控制器；11—氣缸支撐座；12—下閥氣缸；13—上閥氣缸；14—定量閥；15—落灰管密封器；16—電爐及密封座支撐架；17—排灰管密封器；18—加熱灼燒器；19—移動機構；20—下平臺；21—升降機構；22—緩衝限位元件；23—重量檢測機構；24—陶瓷頂杆；25—無杆氣缸；26—取樣槍頭；27—取樣槍管；28—負壓發生器；29—煙道內流速採樣器；30—升降支撐板；31—取樣槍內流速採樣器；32—坩堝支撐板；33—坩堝；34—收灰下閥板；35—收灰上閥板；36—灰位傳感器；37—負壓排灰器；38—定量收灰機構。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。

如圖1-4所示：一種飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置，包括煙道1、控制櫃2、信號控制器10、重量檢測機構23、加熱灼燒器18、移動機構19和升降機構21，控制櫃2的櫃門上設有觸摸顯示屏3且信號控制器10設置在控制櫃2的櫃門內壁上，在煙道1上設有煙道內流速採樣器29和取樣槍內流速採樣器31，取樣槍內流速採樣器31設置在取樣槍管27上，取樣槍管27的一端插入煙道1且其另一端與旋風分離器7相連接，旋風分離器7的上端與設置在煙道1上的負壓發生器28相連通且旋風分離器7的下端設置落灰軟管8，在落灰軟管8上設有定量收灰機構38且落灰軟管8的出口端設置落灰管密封器15；具體來說，取樣槍管27前端的取樣槍頭26的開口朝向平行於煙道1的氣固混合物流向，煙道內流速採樣器29安裝在與取樣槍管27相平行設置的煙道採樣管上，且煙道採樣管和取樣槍管27皆固定安裝在煙道1外壁上設置的矩形法蘭4上，矩形法蘭4上的負壓引風孔5用於安裝負壓發生器28，且負壓發生器28通過防磨引射彎頭6與旋風分離器7的上端相連通；該定量收灰機構38包括氣缸支撐座11、下閥氣缸12、上閥氣缸13和灰位傳感器36，氣缸支撐座11安裝在落灰軟管8上且氣缸支撐座11上依次設置下閥氣缸12和上閥氣缸13，下閥氣缸12控制的收灰下閥板34和上閥氣缸13控制的收灰上閥板35在落灰軟管8上構成定量閥14，定量閥14上方的落灰軟管8上設有灰位傳感器36。信號控制器10通過負壓發生器28作用使得取樣槍內流速採樣器31獲得的取樣槍管27內的氣固混合物流速與煙道內流速採樣器29獲得的煙道1內的氣固混合物流速趨於一致後，通過旋風分離器7分離使得氣固混合物中的固體顆粒物落入落灰軟管8中並通過定量收灰機構38量取定量的固體顆粒物；定量收灰機構38收取灰樣前，下閥氣缸12驅動收灰下閥板34封閉落灰軟管8，當信號控制器10接收到灰位傳感器36的信號後停止收取灰樣，並使得上閥氣缸13驅動收灰上閥板35封閉落灰軟管8，則收灰下閥板34和收灰上閥板35之間的定量閥14內的灰樣即為單次定量收取的灰樣。

在上述結構的基礎上，升降機構21通過升降支撐板30安裝在移動機構19上，升降機構21的驅動端上設置有坩堝支撐板32，坩堝支撐板32的前端設置的嵌置槽用於放置坩堝33；且移動機構19上設有緩衝限位元件22，緩衝限位元件22能夠對升降機構21驅動坩堝支撐板32下行進行緩衝限位。在信號控制器10的作用下移動機構19帶動坩堝33移動到落灰軟管8的正下方，升降機構21驅動坩堝支撐板32上升直到坩堝33緊貼到落灰管密封器15上等待接收定量收灰機構38量取的定量灰樣；且加熱灼燒器18和重量檢測機構23設置在坩堝33的水平輸送方向上。在加熱灼燒器18的正下方設有陶瓷頂杆24，陶瓷頂杆24在無杆氣缸25的作用下能夠將坩堝33升至加熱灼燒器18內；無杆氣缸25、移動機構19和重量檢測機構23固定設置在控制櫃2內的下平臺20上，且下平臺20上設有電爐及密封座支撐架16，電爐及密封座支撐架16用於安裝落灰管密封器15、排灰管密封器17和加熱灼燒器18。另外在煙道1的外壁上設置的矩形法蘭4上設有連通煙道1的排灰軟管9，排灰軟管9上帶有負壓排灰器37且排灰軟管9的下端設有排灰管密封器17。

下面通過具體操作過程來進一步的說明本實用新型提供的飛灰等速採樣定量收灰的自動測碳裝置：⑴、接通電源，煙道內流速採樣器29、取樣槍內流速採樣器31開始測量煙道1內的氣固混合物流速和取樣槍管27內的氣固混合物流速，並將流速轉化為電信號同時傳送給信號控制器10，信號控制器10經過運算產生一個調節信號發送給負壓發生器28，負壓發生器28產生負壓開始調節，短時間後取樣槍管27內的氣固混合物（飛灰顆粒物和混合氣體）開始向旋風分離器7內運動並且流速與煙道1內的氣固混合物流速趨於一致（通過PID算法跟蹤）；⑵、當取樣槍管27內的氣固混合物與煙道1內的氣固混合物流速趨於一致後，信號控制器10發送驅動信號給下閥氣缸12，下閥氣缸12得電後向前推動收灰下閥板34，定量收灰機構38開始進行收取灰樣；在收取灰樣過程中，當信號控制器10檢測到灰位傳感器36的信號後停止收取灰樣，並發送驅動信號給上閥氣缸13，上閥氣缸13推動收灰上閥板35關閉，此時收灰下閥板34和收灰上閥板35之間的灰樣即為定量收取的灰樣；⑶、灰樣定量收取完成後，信號控制器10發送驅動信號給移動機構19，移動機構19移動到落灰管密封器15下方時，升降機構21驅動坩堝支撐板32向上移動直到將坩堝33緊貼到落灰管密封器15上等待落灰；⑷、信號控制器10發送驅動信號給下閥氣缸12，下閥氣缸12向後拉動收灰下閥板34，定量收灰機構38裡的灰樣會持續落入到坩堝33中，收取的定量灰樣全部落入到坩堝33中後，升降機構21驅動坩堝支撐板32向下運動到初始位置等待；⑸、信號控制器10發送驅動信號給移動機構19，移動機構19將坩堝33傳送至加熱灼燒器18正下方，加熱灼燒器18開始烘乾坩堝33內灰樣的水分，定時1分鐘後，移動機構19將坩堝33移動到重量檢測機構23正上方，此時升降機構21向下移動坩堝支撐板32，坩堝支撐板32中的坩堝33緩慢落入到重量檢測機構23上；⑹、重量檢測機構23開始對坩堝33進行重量測量，並連續發送多次質量信號給信號控制器10，並將此質量標記為M1(坩堝質量M0+未灼燒灰樣質量)；⑺、移動機構19將坩堝33傳送至加熱灼燒器18正下方，無杆氣缸25驅動陶瓷頂杆24將坩堝33向上推入至加熱灼燒器18內部，並開始加熱燃燒，坩堝33加熱燃燒一段時間後，無杆氣缸25驅動陶瓷頂杆24將坩堝33從加熱灼燒器18中向下移出並冷卻等待；⑻、冷卻完成後，移動機構19將坩堝33再次傳送至重量檢測機構23正上方，此時升降機構21向下移動坩堝支撐板32，坩堝支撐板32中的坩堝33緩慢落入到重量檢測機構23上；⑼、重量檢測機構23開始再次對坩堝33進行重量測量，並連續發送多次質量信號給信號控制器10，並將此質量標記為M2(坩堝質量M0+灼燒後灰樣質量)；⑽、信號控制器10通過公式W含碳量=（M1-M2）/（M1-M0）*100%計算出飛灰可燃物的含碳量，並將其顯示在觸摸顯示屏3上；⑾、含碳量顯示完畢後信號控制器10發送驅動信號給移動機構19將坩堝33傳送至排灰管密封器17正下方後，升降機構21向上移動坩堝支撐板32，坩堝支撐板32向上移動直到將坩堝33緊貼到排灰管密封器17上等待排灰；⑿、信號控制器10發送信號給負壓排灰器37啟動排灰，排灰完成後，移動機構19將坩堝33傳送至初始位置；⒀、往復循環步驟⑴～⑿。

上述的結構和實施例僅展示了單點等速採樣和定量收灰；實際上，通過對採樣機構和相應的定量收灰機構進行改進，還能實現多點等速採樣和定量收灰。

本實用新型的自動測碳裝置綜合了傳統高精度的實驗室化學灼燒失重法測碳技術和自行研製的均速取樣技術，實現了對飛灰含碳量的高精度實時在線智能化測量；該裝置採用PLC作為主控制器，通過集成等速取樣和定量收灰功能，能夠在工業現場實現飛灰含碳量的在線檢測，可精確的檢測出飛灰可燃物指標；另外該裝置還具有手動測量和人工取樣的功能，故適宜推廣使用。

以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護範圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護範圍之內；本實用新型未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。