專利名稱：循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床鍋爐飛灰取樣裝置，尤其是一種能夠適用循環(huán)流 化床鍋爐旋風分離器進口和出口高溫煙氣環(huán)境進行飛灰取樣的取樣裝置。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床技術(shù)是一種高效低污染燃燒技術(shù)，近幾年來，大型電站循環(huán)流化 床鍋爐大量投入商業(yè)運行。由于該技術(shù)屬于新的技術(shù)，人們對其運行特性了解不 深，目前國內(nèi)外也很少有關(guān)于大型循環(huán)流化床鍋爐運行優(yōu)化方面的經(jīng)驗可以借 鑒，無法起到指導運行的作用，因此需要開展大型循環(huán)流化床鍋爐整體運行特性 及燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗研究。為了掌握大型循環(huán)流化床鍋爐整體運行特性及對其開 展燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗，就必須在鍋爐不同運行條件負荷、床溫、配風下，測量高 溫旋風分離器進出口顆粒濃度和粒度，以確定高溫旋風分離器分離效率、切割粒 徑、鍋爐實際運行的循環(huán)倍率以及和設(shè)計值偏離情況；而要測量高溫旋風分離器 進出口顆粒濃度和粒度，就必須在旋風分離器進口和出口高溫煙氣中進行飛灰取 樣。
目前國內(nèi)外所擁有的飛灰取樣裝置其結(jié)構(gòu)和組成一般為包括可伸進鍋爐尾 部進行飛灰取樣的管狀取樣槍，管狀取樣槍的結(jié)構(gòu)為在一取樣管的前端連接有 取樣頭，該取樣頭開有進煙口并與取樣管管腔連通，取樣管后端設(shè)有取樣筒及取
4樣接管，在取樣管中穿有靠背管，靠背管后端與差壓測量裝置連接，可測量鍋爐 煙道內(nèi)各測試點的壓力。
上述取樣裝置只能在鍋爐尾部進行飛灰等速取樣，即只能在不超過40(TC煙 氣環(huán)境下工作，而要在高達IIO(TC煙氣環(huán)境下的旋風分離器進口和出口飛灰等 速取樣，必須重新研制開發(fā)新的飛灰取樣裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種能夠適用循環(huán)流化床鍋爐旋風分 離器進口和出口高溫煙氣環(huán)境進行飛灰等速取樣的取樣裝置。
解決上述技術(shù)問題，可以通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)-
一種循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，包括取樣槍，其結(jié)構(gòu)為在一取樣管 的前端連接有取樣頭，該取樣頭開有進煙口并與取樣管管腔連通，取樣管后端設(shè) 有放置取樣飛灰的取樣筒及取樣接管，在取樣管中穿有靠背管，靠背管后端與差
壓測量裝置(圖中未畫出)連接，其特征是所述的取樣管外套有用于冷卻水通 過的水冷套管，其冷卻水進、出的進口和出口設(shè)在水冷套管后端。
所述的水冷套管由內(nèi)外水冷管構(gòu)成，內(nèi)外水冷管之間以及內(nèi)水冷管內(nèi)壁與取 樣管外壁之間留有供冷卻水流通的空隙，內(nèi)外水冷管的前端封閉但管腔相互連 通，內(nèi)外水冷管的后端分別接出水管、進水管。
使用本取樣裝置時，將取樣槍伸入到旋風分離器進口或出口中預(yù)定的測點 內(nèi)，然后啟動相關(guān)的設(shè)備，高溫的飛灰煙氣由取樣頭的進煙口進入取樣管內(nèi)，同 時冷卻水由水冷套管后端的外層管進口流入、流經(jīng)內(nèi)層管和取樣管之間的空隙內(nèi)，然后從內(nèi)層管出水口流出，在冷卻水流動的過程中會將取樣管的熱量帶走，從而降低取樣管的溫度，保證本取樣槍能夠在高溫煙氣的環(huán)境下實現(xiàn)飛灰取樣。
在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做以下的改進
所述的取樣接管后端接有抽氣泵，取樣接管和抽氣泵之間依次串聯(lián)有硅膠過濾器、流量計和閥門。
所述的外水冷管后端以悶蓋封閉，在管側(cè)壁上開有口連接進水管，所述的內(nèi)水冷管后端穿出悶蓋并固定其上，在管側(cè)壁上開有口連接出水管，所述內(nèi)水冷管的前端口與外水冷管前端面留有空隙連通內(nèi)外水冷管前端內(nèi)腔；所述內(nèi)水冷管的后端設(shè)有接頭，通過密封旋蓋與取樣筒及取樣接管連接。
所述的靠背管的外壁與取樣管的內(nèi)壁之間留有空隙，靠背管前端、后端均穿出取樣管，前端由一堵頭固定。
所述的取樣槍前端結(jié)構(gòu)為 一具有階梯外壁的管狀套筒，階梯外壁的臺階面與外水冷管前端封閉連接，套筒的后端連接取樣管前端，套筒的內(nèi)孔鑲套裝有取樣環(huán)，取樣環(huán)的前端堵有堵頭，所述的靠背管前端穿出堵頭并固定在堵頭上，套筒的前端開有橫向孔連通取樣環(huán)內(nèi)腔，橫向孔的孔口裝有取樣頭。
所述的位于取樣管后端的接頭通過密封旋蓋連接取樣筒，接頭和取樣筒的接觸面之間設(shè)有密封墊片，所述的取樣筒的后端連接有取樣接管，該取樣接管的管腔與所述的取樣管連通。
所述的取樣頭是可拆裝地安裝在所述的套筒內(nèi)，在實際使用中，可根據(jù)不同的飛灰濃度選擇具有不同大小的取樣口的取樣頭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果
由于本發(fā)明的取樣槍的取樣管外設(shè)有水冷管，采用冷卻水來冷卻煙氣，使取 樣裝置可以在IIO(TC煙氣環(huán)境下工作，可以針對不同的鍋爐負荷和煙氣流速和 溫度進行飛灰等速取樣。高溫水冷飛灰取樣裝置采用普通不銹鋼制造，采用夾套 式水冷裝置進行冷卻以保護取樣裝置，在取樣槍尾部設(shè)置一個取樣筒，取樣槍頭 部的取樣口大小可以根據(jù)實際的飛灰濃度進行選擇，取樣槍尾部設(shè)置抽氣風機和 流量調(diào)節(jié)裝置可以進行流量的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)近等速取樣。


圖1是本發(fā)明實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例中的取樣槍結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2中取樣槍前端A部的局部放大圖4是圖2中取樣槍后端B部的局部放大圖。
具體實施例方式
實施例1
如圖1至4所示的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置是本發(fā)明的實施例，包 括取樣槍17，其結(jié)構(gòu)為在一取樣管7的前端連接有取樣頭2，該取樣頭開有進煙 口并與取樣管7管腔連通，取樣管7的后端設(shè)有放置取樣飛灰的取樣筒及取樣接 管，在取樣管中穿有靠背管16，靠背管的外壁與取樣管7的內(nèi)壁之間留有空隙， 靠背管前端、后端均穿出取樣管7，前端由一堵頭l固定，后端與差壓測量裝置 連接。
7本發(fā)明的特點就是在取樣管7外套有用于冷卻水通過的水冷套管，水冷套管 由內(nèi)外水冷管6、 5構(gòu)成，內(nèi)外水冷管6、 5之間以及內(nèi)水冷管6內(nèi)壁與取樣管7 外壁之間留有供冷卻水流通的空隙，內(nèi)外水冷管的前端封閉但管腔相互連通，內(nèi) 外水冷管的后端分別接出水管、進水管，方便與裝有冷卻水的設(shè)備連接。
內(nèi)外水冷管前端封閉的結(jié)構(gòu)為 一具有階梯外壁的管狀套筒3，階梯外壁的 臺階面與外水冷管5的前端封閉連接，套筒3的后端連接取樣管7前端，套筒3 的內(nèi)孔鑲套裝有取樣環(huán)4，取樣環(huán)4的前端堵有堵頭1 (前述的靠背管16前端穿 出堵頭并固定在堵頭上)，套筒3的前端開有橫向孔連通取樣環(huán)4的內(nèi)腔，橫向 孔的孔口裝有前述的取樣頭2，取樣頭2是可拆裝地安裝在所述的套筒3橫向孔 的孔口內(nèi)，在實際使用中，可根據(jù)不同的飛灰濃度選擇具有不同大小的取樣口的 取樣頭。
外水冷管5后端以悶蓋15封閉，在管側(cè)壁上開有口連接進水管8，所述的 內(nèi)水冷管6后端穿出悶蓋15當中開的適配孔并固定其上，穿出部分在管側(cè)壁上 開有口連接出水管9。
內(nèi)水冷管6的前端口與外水冷管5前端面留有空隙連通內(nèi)外水冷管5、 6前 端內(nèi)腔；內(nèi)水冷管的后端設(shè)有接頭10，通過密封旋蓋11連接取樣筒12，接頭 10和取樣筒12的接觸面之間設(shè)有密封墊片14，取樣筒12的后端連接有取樣接 管13，該取樣接管13的管腔與所述的取樣管7連通，取樣接管13后端接有抽 氣泵18，取樣接管和抽氣泵之間依次串聯(lián)有硅膠過濾器19、流量計20和閥門 21。
本實施例的水冷套管為雙層管，當然也可做成多層套管，由直徑不等的管套疊成，多層套管直接套在取樣管外，多層套管中相鄰的兩管的內(nèi)壁和外壁之間均 留有供冷卻液體通過的空隙，且所述冷卻管中相鄰的兩管之間開有連通兩者管腔 的通道；多層套管中位于最外面的管和位于最里面的管對應(yīng)開有冷卻水進口和出 □。
以下以水作為冷卻水說明本取樣裝置在使用中需要注意的問題
一、 取樣裝置的連接
1將取樣槍和抽氣泵連接；
2將進水管和出水管和取樣槍連接；
3打開水閥，檢査接頭的密封性；
4將取樣筒放入取樣槍中；
5將硅膠放入過濾器中，旋緊蓋子保持密封；
6檢査裝置各連接頭是否旋緊密封；
7開啟抽氣泵，檢査流量計流量是否連續(xù)可調(diào)，水冷取樣槍頭部取樣嘴口是 否有明顯吸力。
二、 取樣裝置的操作 1、取樣前準備
1測量煙道尺寸，根據(jù)電站性能試驗規(guī)程對煙道進行分區(qū)，根據(jù)煙氣流量計 算煙道截面平均煙速，采用靠背管測量各點的煙氣速度； 2選擇取樣嘴的尺寸，計算取樣煙氣的流量；
93根據(jù)煙氣中飛灰濃度，確定取樣時間(〉20s)，保證取樣筒中有足夠的灰樣 5-10g
2、取樣的具體步驟
1) 連接好取樣裝置，調(diào)節(jié)進水管上的閥門，使冷卻水量達到最大。然后將取 樣槍插入煙道中，測量取樣槍露在旋風分離器外面的長度，以確保測取樣槍的取 樣頭位于煙道中相應(yīng)的測點。
2) 調(diào)節(jié)抽氣泵和流量計，確保抽吸流量與取樣點的風速對應(yīng)，注意這只是一
個預(yù)備性的過程，主要目的是使裝置的抽吸流量調(diào)節(jié)到需要值，其間不進行飛灰 取樣，取樣濾杯中的飛灰應(yīng)舍棄不用。在調(diào)好風量后，取出濾杯，并換上新的濾 杯，以便進行正式的取樣。
3) 將取樣槍移至剛才預(yù)備試驗的測點，開啟真空泵，同時進行計時。在停止
風機時必須同時停止計時。風機停止之后，取出取樣濾杯，放入預(yù)先準備好的信 封中，按規(guī)定密封并貼上標簽。記錄人員必須記下取樣點位置、這一連續(xù)采樣所 歷經(jīng)的時間、風機的流量、冷卻水的流量等。
4) 按上述步驟進行下一點的測量。 三、注意事項
1取樣槍在高溫煙道工作時，應(yīng)保證足夠壓力的冷卻水冷卻取樣槍， 一旦發(fā) 現(xiàn)冷卻水不夠或出水汽化嚴重，應(yīng)盡快將取樣槍拉出，防止取樣槍因高溫燒壞； 2注意裝置各接點的密封，防止因漏風造成誤差； 3推薦裝置間斷工作，防止風機連續(xù)工作過長發(fā)熱；
4取樣裝置重50kg左右，使用時，請注意安全，建議操作人員大于3人。
10本發(fā)明的裝置曾在廣東連州電廠、陽山電廠等大型循環(huán)流化床鍋爐旋風分 離器進口和出口高達110(TC溫度水平的高溫煙氣中進行了飛灰取樣試驗，測量 高溫旋風分離器進出口顆粒濃度和粒度，確定了高溫旋風分離器分離效率、切割 粒徑、鍋爐實際運行的循環(huán)倍率以及與設(shè)計值偏離情況；從而掌握了大型循環(huán)流 化床鍋爐整體運行特性并對其進行燃燒調(diào)整優(yōu)化，從而指導大型電站循環(huán)流化床 鍋爐優(yōu)化運行。該取樣裝置也可以推廣應(yīng)用到煤粉爐的高溫煙氣中飛灰取樣。
本發(fā)明的裝置在"大型電站循環(huán)流化床鍋爐運行特性及燃燒優(yōu)化技術(shù)研究" 科研項目中對高達110(TC溫度水平的循環(huán)流化床鍋爐高溫旋風分離器首次進行 現(xiàn)場試驗研究而研發(fā)了該高溫等速飛灰取樣裝置，通過該裝置，申請人順利完成 了高溫旋風分離器內(nèi)部運行機理研究，使得該科研項目順利實施，從而使該項目 的經(jīng)濟效益發(fā)揮出來，該項目總的直接經(jīng)濟效益為每年至少為2583萬元以上。
權(quán)利要求
1、一種循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，包括取樣槍(17)，其結(jié)構(gòu)為在一取樣管(7)的前端連接有取樣頭(2)，該取樣頭(2)開有進煙口并與取樣管(7)管腔連通，取樣管(7)后端設(shè)有放置取樣飛灰的取樣筒(12)及取樣接管(13)，在取樣管中穿有靠背管(16)，靠背管(16)后端與差壓測量裝置連接，其特征是所述的取樣管(7)外套有用于冷卻水通過的水冷套管，其冷卻水進、出的進口和出口設(shè)在水冷套管后端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于 所述的水冷套管由直徑不等的管套疊構(gòu)成，多層套管中相鄰的兩管的內(nèi) 壁和外壁之間均留有供冷卻液體通過的空隙，且相鄰的兩管之間開有連 通兩者管腔的孔，冷卻水進口和出口分別開在多層套管中位于最外面的 管和位于最里面的管的后端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于 所述的水冷套管由內(nèi)外水冷管構(gòu)成，內(nèi)外水冷管之間以及內(nèi)水冷管內(nèi)壁 與取樣管外壁之間留有供冷卻水流通的空隙，內(nèi)外水冷管的前端封閉但 管腔相互連通，內(nèi)外水冷管的后端分別接出水管、進水管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于所述的取樣接管(13)后端接有抽氣泵(18)，取樣接管和抽氣泵之間依次串聯(lián)有硅膠過濾器(19)、流量計(20和閥門(21)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于 所述的外水冷管(5)后端以悶蓋(15)封閉，在管側(cè)壁上開有口連接進水管(8)，所述的內(nèi)水冷管(6)后端穿出悶蓋(15)并固定其上， 所述內(nèi)水冷管(6)的前端口與外水冷管(5)前端面留有空隙連通內(nèi)外水冷管(5、 6)前端內(nèi)腔；所述內(nèi)水冷管的后端設(shè)有接頭(IO)，通過密封旋蓋(11)與取樣筒(12)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于:所述的靠背管(16)的外壁與取樣管(7)的內(nèi)壁之間留有空隙，靠背管(16) 前端、后端均穿出取樣管(7)，前端由一堵頭(1)固定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于 所述的取樣槍(17)前端結(jié)構(gòu)為 一具有階梯外壁的管狀套筒(3)，階 梯外壁的臺階面與外水冷管前端封閉連接，套筒(3)的后端連接取樣 管前端，套筒(3)的內(nèi)孔鑲套裝有取樣環(huán)(4)，取樣環(huán)的前端堵有堵 頭(1)，所述的靠背管前端穿出堵頭并固定在堵頭上，套筒的前端可有 橫向孔連通取樣環(huán)(4)內(nèi)腔，橫向孔的孔口裝有取樣頭(2)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于 所述的位于取樣管(7)后端的接頭(10)通過密封旋蓋(11)連接取 樣筒(12)，接頭和取樣筒的接觸面之間設(shè)有密封墊片(14)，所述的取樣 筒(12)的后端連接有取樣接管(13)，該取樣接管(13)的管腔與所述的 取樣管(7)連通。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，其特征在于.-所述的取樣頭(2)是可拆裝地安裝在所述的套筒(3)橫向孔的孔口內(nèi)， 可根據(jù)不同的飛灰濃度選擇具有不同大小的取樣口的取樣頭。
全文摘要
一種循環(huán)流化床鍋爐水冷飛灰取樣裝置，包括取樣槍(17)，其結(jié)構(gòu)為在一取樣管(7)的前端連接有取樣頭(2)，該取樣頭(2)開有進煙氣口并與取樣管(7)管腔連通，取樣管(7)后端設(shè)有放置取樣飛灰的取樣筒(12)及取樣接管(13)，在取樣管中穿有靠背管(16)，靠背管(16)后端與差壓測量裝置連接，其特征是所述的取樣管(7)外套有用于冷卻水通過的水冷套管，其冷卻水進、出的進口和出口設(shè)在水冷套管后端。由于取樣槍取樣管外設(shè)有水冷管，使取樣裝置可以在1100℃煙氣環(huán)境下工作，可以針對不同的鍋爐負荷和煙氣流速和溫度進行飛灰等速取樣；取樣槍頭部的取樣頭可以根據(jù)實際的飛灰濃度進行選擇，取樣槍尾部設(shè)置抽氣風機和流量調(diào)節(jié)裝置可以進行流量的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)近等速取樣。
文檔編號G01N1/14GK101672732SQ20091004157
公開日2010年3月17日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者宋景慧, 徐程宏, 徐齊勝, 方夢祥, 曾庭華, 沈躍良, 譚建坤, 鄧劍華 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院