一種基于CO₂氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，屬于氣體分子測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括取灰裝置、樣品收集稱重裝置、驅(qū)動執(zhí)行裝置、排灰吹掃裝置和灼燒檢測裝置。將煙道取出的灰樣通過收集稱重和驅(qū)動執(zhí)行裝置放入燃燒爐內(nèi)進行灼燒，灼燒過程中氣體檢測系統(tǒng)只對CO2氣體進行檢測，相對于普通的稱量法，避免了灼燒過程中其它雜質(zhì)所帶來的誤差，提高了測量的準確性；另外，稱重天平的測量精度達到0.1mg，避免了常規(guī)灼燒失重法精度不夠造成的測量誤差；同時該系統(tǒng)取灰過程可控，每次通過截止閥取定量灰樣，降低了機構(gòu)的復雜性；采用垂直氣缸和水平氣缸作為驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，提高了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種⑶2氣體灼燒法的飛灰含碳檢測設(shè)備，特別涉及基于飛灰灼燒后產(chǎn)生CO2氣體并進行碳質(zhì)量檢測的在線測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐飛灰含碳量是反應火力發(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒效率的重要指標，實時檢測飛灰含碳量將有利于正確指導運行中的風煤比，提高鍋爐燃燒控制水平；同時合理控制飛灰含碳量的指標，有利于降低發(fā)電成本，提高機組運行的經(jīng)濟性。隨著我國電力發(fā)電機組不斷向大容量、高參數(shù)發(fā)展，對鍋爐飛灰中的含碳量實現(xiàn)在線檢測，以控制和優(yōu)化鍋爐燃燒、降低發(fā)電煤耗、提高競價上網(wǎng)能力以及粉煤綜合利用能力已顯得重要和迫切。
[0003]飛灰含碳量的傳統(tǒng)方法是化學灼燒失重法，它是一種離線的實驗室分析方法，這種方法穩(wěn)定性比較高，但是受到灰樣采集、分析時間滯后等因素影響，導致測量結(jié)果實時性差。目前電廠投用的在線鍋爐飛灰含碳量檢測儀分為以下幾種:ASTM模擬法，所謂ASTM模擬法是將ASTM規(guī)定的飛灰含碳量檢測方法的每一步都實現(xiàn)自動化，即先將一個裝在微量天平上的空過濾桶稱重，然后等速采樣飛灰樣品，將過濾桶再次稱重后加熱至804°C，并維持數(shù)分鐘用以氧化樣品中的碳，再次稱重，最后自動計算樣品中的含碳量;紅外線測量法，所謂紅外線測量法是利用紅外線的反射原理對飛灰中碳粒的反射率進行測定，飛灰樣品通過等速取樣，經(jīng)旋風子分離，然后用紅外照射，并測定其反射率，按事先的標定結(jié)果，直接得出飛灰含碳量的大小，該測量系統(tǒng)在丹麥、荷蘭、英國已經(jīng)商業(yè)化，從采樣到分析全部過程約需三分鐘，儀器精度可達±0.5%，但裝置在煤和灰特性改變時儀器需要重新標定，操作比較麻煩;微波吸收法，所謂微波吸收法是根據(jù)飛灰中的碳粒吸收微波誘導而產(chǎn)生渦流的原理進行的，飛灰中的非碳粒部分則不會產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生的渦流使含碳樣品溫度上升，且與含碳量成直接關(guān)系，不同的煤種和灰分也應事先加以標定，現(xiàn)階段此種方法運用比較普遍，并且到了商業(yè)化的階段，但此種方法的使用中經(jīng)常會在微波管道中遇到堵灰情況，導致測量不準，盡管許多單位采取了電磁振動、自動清掃、負壓抽吸或正壓吹洗等措施，但仍難以解決根本問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決目前現(xiàn)有飛灰含碳檢測儀表應用中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，使其進一步提高測量精度。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于C02氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:該裝置包括氣源、取灰裝置、樣品收集稱重裝置、驅(qū)動執(zhí)行裝置、排灰吹掃裝置和灼燒檢測裝置;取灰裝置包括旋流集塵器、上截止閥、下截止閥和取樣套筒;所述的樣品收集稱重裝置包括樣品盤、支撐套筒和稱重天平;驅(qū)動執(zhí)行裝置包括垂直氣缸和水平氣缸;排灰吹掃裝置包括排灰套筒和排灰管路;灼燒檢測裝置包括燃燒爐、節(jié)流閥、氣體流量傳感器、溫度傳感器、CO2質(zhì)量流量傳感器、真空栗和計算顯示單元;旋流集塵器的出口通過管路依次連接上截止閥、下截止閥和取樣套筒;所述的上截止閥、下截止閥和取樣套筒分別通過取灰電磁閥組與氣源連接;所述樣品盤和支撐套筒安裝在稱重天平上，稱重天平固定在垂直氣缸的伸縮桿上，垂直氣缸固定在水平氣缸的移動滑臺上;垂直氣缸和水平氣缸分別通過位置電磁閥組與氣源連接;所述的排灰套筒通過排灰管路連接在煙道內(nèi)；燃燒爐氣體出口通過管路依次連接節(jié)流閥、氣體流量傳感器、溫度傳感器、CO2氣體質(zhì)量流量傳感器和真空栗;稱重天平、CO2質(zhì)量流量傳感器、溫度傳感器和氣體流量傳感器分別通過線路與計算顯示單元連接。
[0007]優(yōu)選地，在垂直氣缸上設(shè)有垂直氣缸上位置開關(guān)和垂直氣缸下位置開關(guān);在水平氣缸上分別設(shè)有水平氣缸左位置開關(guān)、水平氣缸中間位置開關(guān)和水平氣缸右位置開關(guān)。
[0008]優(yōu)選地，所述支撐套筒的頂端安裝有位置限制器。
[0009]本實用新型的又一技術(shù)特征是:所述裝置還包括吹灰管路，該管路的一端與氣源相連，另一端連接在上截止閥和下截止閥之間。
[0010]本實用新型具有以下有益效果:①本實用新型采用CO2氣體灼燒的方式，將煙道取出的灰樣放入燃燒爐內(nèi)進行灼燒，灼燒過程中氣體檢測系統(tǒng)只對C02氣體進行檢測，相對于普通的稱量法，避免了灼燒過程中其它雜質(zhì)所帶來的誤差，提高了測量的準確性。②稱重天平的測量精度達到0.lmg，避免了常規(guī)灼燒失重法精度不夠造成的測量誤差;③灰樣下灰過程可控，每次通過截止閥取定量灰樣，降低了機構(gòu)的復雜性;④采用垂直氣缸和水平氣缸作為驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，提高了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。⑤利用煙道負壓抽吸，可實現(xiàn)自動清灰。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0012]圖中:I一旋流集塵器;2—上截止閥；3—下截止閥；4一取樣套筒；5—樣品盤;6—支撐套筒;7—稱重天平;8—垂直氣缸;9一水平氣缸;10—排灰套筒；11一燃燒爐；12—計算顯示單元；13—真空栗；14一⑶2質(zhì)量流量傳感器:15—溫度傳感器；16—氣體流量傳感器；17—節(jié)流閥；18-垂直氣缸上位置開關(guān)；19-垂直氣缸下位置開關(guān)；20-水平氣缸左位置開關(guān);21-水平氣缸中間位置開關(guān);22-水平氣缸右位置開關(guān)；、23—取灰電磁閥組;24—位置電磁閥組;25—氣體壓力表;26—排灰管路;27—煙道;28 —吹灰管;29 —氣源。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0014]圖1為本實用新型提供的一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括氣源、取灰裝置、樣品收集稱重裝置、驅(qū)動執(zhí)行裝置、排灰吹掃裝置和灼燒檢測裝置。取灰裝置包括旋流集塵器1、上截止閥22、下截止閥3和取樣套筒4;所述的樣品收集稱重裝置包括樣品盤5、支撐套筒6和稱重天平7;驅(qū)動執(zhí)行裝置包括垂直氣缸8和水平氣缸9;排灰吹掃裝置包括排灰套筒10和排灰管路26;灼燒檢測裝置包括燃燒爐11、節(jié)流閥17、氣體流量傳感器16、溫度傳感器15、C02質(zhì)量流量傳感器14、真空栗13和計算顯示單元12;旋流集塵器I的出口通過管路依次連接上截止閥2、下截止閥3和取樣套筒4;所述的上截止閥2、下截止閥3和取樣套筒4分別通過取灰電磁閥組23連接氣源29;樣品盤5和支撐套筒6安裝在稱重天平7上，稱重天平安裝固定在垂直氣缸8的伸縮桿上，垂直氣缸安裝固定在水平氣缸9的移動滑臺上;垂直氣缸8和水平氣缸9分別通過位置電磁閥組24連接氣源29;排灰套筒10通過排灰管路26連接在煙道27內(nèi)；燃燒爐氣體出口通過管路依次連接節(jié)流閥17、氣體流量傳感器16、溫度傳感器15、C02氣體質(zhì)量流量傳感器14和真空栗13;稱重天平、CO2質(zhì)量流量傳感器、溫度傳感器、氣體流量傳感器分別通過線路與計算顯示單元12連接。
[0015]為了控制樣品盤5在垂直及水平方向的移動位置，在垂直氣缸上設(shè)有垂直氣缸上位置開關(guān)18和垂直氣缸下位置開關(guān)19;在水平氣缸上分別設(shè)有水平氣缸左位置開關(guān)20、水平氣缸中間位置開關(guān)21和水平氣缸右位置開關(guān)22，并在支撐套筒6的頂端安裝有位置限制器。
[0016]所述裝置還包括吹灰管路28，該管路的一端與氣源相連，另一端連接在上截止閥和下截止閥之間。
[0017]其具體工作過程如下:取灰電磁閥組23中電磁閥通電，壓縮空氣連通至下截止閥3使其關(guān)閉，旋流集塵器I下端形成密閉空間，持續(xù)從煙道取灰，并會一直累積在下截止閥3的上面，實現(xiàn)取灰。取灰時，位置電磁閥組24中電磁閥使得水平氣缸9的滑臺移動至水平氣缸左位置開關(guān)20處停止，停穩(wěn)后稱重天平7稱量樣品盤5的空盤質(zhì)量，并將數(shù)據(jù)傳至計算顯示單元12，然后位置電磁閥組24中電磁閥控制垂直氣缸8伸縮桿伸出，帶動樣品盤5上升進入取樣套筒4內(nèi)部，當垂直氣缸8伸縮桿運動到垂直氣缸上位置開關(guān)18處時停止，此時取灰電磁閥組23控制上截止閥2關(guān)閉，下截止閥3打開，積累在下截止閥3上面的灰樣在重力作用下，通過取樣套筒4內(nèi)部管路掉落至取樣盤5中，位置電磁閥組24使垂直氣缸8中的伸縮桿縮回，帶動樣品盤5及取得的灰樣下移離開取樣套筒4，到達垂直氣缸下位置開關(guān)19處時停止，穩(wěn)定后稱重天平7稱量帶著灰樣的樣品盤5的質(zhì)量，數(shù)據(jù)經(jīng)過線纜傳至計算顯示單元12，減去之前記錄的樣品盤5的質(zhì)量得到該次取得灰樣質(zhì)量，完成取樣稱重。取灰電磁閥組23再次控制下截止閥3關(guān)閉，上截止閥2打開，進行下一循環(huán)的取灰；同時位置電磁閥組24中電磁閥使水平氣缸9的滑臺移動至水平氣缸右位置開關(guān)22處停止，位置電磁閥組24中電磁閥使垂直氣缸8伸縮桿伸出，帶動樣品盤5及灰樣上升進入電爐11內(nèi)部爐腔，垂直氣缸8伸縮桿運動到垂直氣缸上位置開關(guān)18處時停止，灰樣在850°C高溫下灼燒，產(chǎn)生的⑶2氣體在真空栗13抽吸作用下，經(jīng)節(jié)流閥17調(diào)節(jié)，以500?700mL/min的流速，依次通過氣體流量傳感器16、溫度傳感器15和CO2氣體質(zhì)量流量傳感器14，實時將測得的混合C02氣體流量、溫度、濃度參數(shù)傳至計算顯示單元12，結(jié)合灰樣質(zhì)量，計算出該次取得灰樣的含碳量;計算完成后位置電磁閥組24控制垂直氣缸8伸縮桿縮回，帶動樣品盤5及灼燒后灰樣下移離開電爐11，到達垂直氣缸下位置開關(guān)19處時停止，位置電磁閥組24中電磁閥使水平氣缸9的滑臺移動至水平氣缸中間位置開關(guān)21處停止，位置電磁閥組24中電磁閥控制垂直氣缸8伸縮桿伸出，帶動樣品盤5及灼燒后灰樣上升進入排灰套筒10，垂直氣缸8伸縮桿運動到垂直氣缸上位置開關(guān)18處時停止，排灰套筒10通過排灰管路26與煙道27連接，內(nèi)部充滿負壓，將樣品盤5中灼燒后灰樣直接抽吸回煙道27，實現(xiàn)排灰。而后位置電磁閥組24控制垂直氣缸8伸縮桿縮回，帶動樣品盤5灰樣下移離開排灰套筒10，完成一次檢測流程。系統(tǒng)重復上述動作持續(xù)對煙道內(nèi)飛灰含碳量進行實時在線檢測。
【主權(quán)項】
1.一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括氣源(29)、取灰裝置、樣品收集稱重裝置、驅(qū)動執(zhí)行裝置、排灰吹掃裝置和灼燒檢測裝置;取灰裝置包括旋流集塵器(1)、上截止閥(2)、下截止閥(3)和取樣套筒(4);所述的樣品收集稱重裝置包括樣品盤(5)、支撐套筒(6)和稱重天平(7);驅(qū)動執(zhí)行裝置包括垂直氣缸(8)和水平氣缸(9);排灰吹掃裝置包括排灰套筒(10)和排灰管路(26)；灼燒檢測裝置包括燃燒爐(11)、節(jié)流閥(17)、氣體流量傳感器(16)、溫度傳感器(15)、CO2質(zhì)量流量傳感器(14)、真空栗(13)和計算顯示單元(12);旋流集塵器(I)的出口通過管路依次連接上截止閥(2)、下截止閥(3)和取樣套筒(4);所述的上截止閥(2)、下截止閥(3)和取樣套筒(4)分別通過取灰電磁閥組(23)與氣源(29)連接;所述樣品盤(5)和支撐套筒(6)安裝在稱重天平(7)上，稱重天平(7)固定在垂直氣缸(8)的伸縮桿上，垂直氣缸(8)固定在水平氣缸(9)的移動滑臺上;垂直氣缸(8)和水平氣缸(9)分別通過位置電磁閥組(24)與氣源(29)連接;所述的排灰套筒(10)通過排灰管路(26)連接在煙道(27)內(nèi)；燃燒爐(11)氣體出口通過管路依次連接節(jié)流閥(I7)、氣體流量傳感器(16)、溫度傳感器(15)、C02氣體質(zhì)量流量傳感器(14)和真空栗(13);稱重天平(7)、C02質(zhì)量流量傳感器(14)、溫度傳感器(15)和氣體流量傳感器(16)分別通過線路與計算顯示單元(12)連接。2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:在垂直氣缸上設(shè)有垂直氣缸上位置開關(guān)(18)和垂直氣缸下位置開關(guān)(19);在水平氣缸上分別設(shè)有水平氣缸左位置開關(guān)(20)、水平氣缸中間位置開關(guān)(21)和水平氣缸右位置開關(guān)(20)。3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐套筒(6)的頂端安裝有位置限制器。4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于CO2氣體灼燒法的飛灰含碳量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述裝置還包括吹灰管路(28)，該管路的一端與氣源相連，另一端連接在上截止閥(2)和下截止閥(3)之間。
【文檔編號】G01N5/04GK205538534SQ201620081595
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】袁井春
【申請人】北京新葉能源科技有限公司