一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣單元、等離子體光譜分析單元、儲樣單元、三通式顆粒流測量單元和樣品回送單元，所述的取樣單元的一端連入入爐煤煤粉管道，另一端連接三通式顆粒流測量單元的一個接口；所述等離子體光譜分析單元連接三通式顆粒流測量單元的另一接口；所述樣品回送單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及入爐煤煤粉管道之間；所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間，或所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間。該實用新型結(jié)構(gòu)簡單、無需復(fù)雜的取樣管路、不需要將煤粉進行壓片（餅）后測量、機械活動部件少，有利于提高在線監(jiān)測系統(tǒng)長期運行的可靠性。
【專利說明】
一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃煤電站的入爐煤煤粉管道內(nèi)，煤粉以氣固兩相狀態(tài)在管道內(nèi)流動。在線監(jiān)測入爐煤煤質(zhì)特性，有利于提高鍋爐運行的實時優(yōu)化控制水平，實現(xiàn)燃煤鍋爐的高效低污染燃燒。目前對于入爐煤煤質(zhì)特性的測量主要采用傳統(tǒng)離線化學分析法。該方法從采樣、制樣到分析的整個周期一般需要幾個小時，測量結(jié)果嚴重滯后于工業(yè)過程。近年來，X射線熒光光譜分析技術(shù)、T射線技術(shù)和中子活化分析技術(shù)(PGNAA)在煤質(zhì)特性的在線測量領(lǐng)域有所應(yīng)用。但X射線熒光光譜分析技術(shù)通常只能測量原子量大于23的元素，而且測量精確度較差，需要經(jīng)常校正。其他兩類技術(shù)中涉及的射線源對人體存在很大的安全隱患，且系統(tǒng)較龐大，售價較高，所以推廣應(yīng)用受到較大限制。此外，LIBS技術(shù)作為一項新興的光譜診斷技術(shù)也被應(yīng)用于煤質(zhì)特性的在線測量。國家知識產(chǎn)權(quán)局2015年10月7日公開的公告號為CN104964860A的“一種煤質(zhì)特性在線檢測裝置”，該實用新型公開一種煤質(zhì)特性在線檢測裝置，包括煤粉取樣子系統(tǒng)、煤粉壓餅子系統(tǒng)和光譜采集分析子系統(tǒng)。該實用新型提供的煤質(zhì)特性在線檢測裝置首先利用煤粉取樣子系統(tǒng)從安裝在燃煤發(fā)電機組磨煤機出口與燃燒器入口之間的風粉管道內(nèi)取得低階煤煤粉，然后利用煤粉壓餅子系統(tǒng)將煤粉壓制成測量要求規(guī)定的煤餅，再利用光譜檢測系統(tǒng)對煤餅煤質(zhì)特性進行檢測。從上述裝置的結(jié)構(gòu)看，由于需要對煤粉進行壓餅處理，這樣就會造成整個系統(tǒng)較復(fù)雜，存在大量的機械活動部件，日常維護量加大，降低系統(tǒng)長期運行的可靠性。此外，該專利采用單一的脈沖激光激發(fā)樣品形成等離子體，對不同工況和產(chǎn)地煤粉的適應(yīng)性存在一定的限制。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于彌補目前入爐煤煤質(zhì)特性在線測量技術(shù)和裝置存在的不足，實現(xiàn)等離子體形成方式更靈活、系統(tǒng)更簡單、長期運行可靠性更高的煤質(zhì)特性在線監(jiān)測。
[0004]本實用新型提供一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其方案如下:
[0005]—種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣單元、等離子體光譜分析單元、儲樣單元、三通式顆粒流測量單元和樣品回送單元，
[0006]所述的取樣單元的一端連入入爐煤煤粉管道，另一端連接三通式顆粒流測量單元的一個接口 ；所述等離子體光譜分析單元連接三通式顆粒流測量單元的另一接口，用于激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體、采集等離子體光譜信號、處理和分析等離子體信號獲得入爐煤煤質(zhì)特性;所述樣品回送單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及入爐煤煤粉管道之間，用于將三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒送回入爐煤煤粉管道;所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間，或所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間。
[0007]進一步地，所述的取樣單元包括旋風分離器、取樣槍、第一噴射器、第一電磁閥、排氣管，所述取樣槍連接于所述入爐煤煤粉管道和旋風分離器之間，所述的排氣管的一端連入入爐煤煤粉管道，另一端依次連接第一噴射器、第一電磁閥和壓縮空氣，所述第一噴射器中部還與旋風分離器相連接。
[0008]進一步地，所述的等離子體光譜分析單元包括激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體的等離子體激發(fā)單元、用于采集光譜信號的等離子體光譜信號采集單元、用于根據(jù)光譜信號獲取入爐煤粉煤質(zhì)特性的等離子體信號處理和分析單元。
[0009]進一步地，所述等離子體激發(fā)單元采用激光脈沖、脈沖高壓放電或微波中的一種、或任意組合方式形成等離子體。
[0010]進一步地，所述三通式顆粒流測量單元包括一段三通式圓柱形管道，所述三通式圓柱形管道的側(cè)邊設(shè)置有石英窗口，所述的三通圓柱形管道用以維持煤粉以顆粒流的形式自由下落，所述的石英窗口可以使等離子體光譜信號通過。
[0011 ]進一步地，所述儲樣單元包括由上而下依次連接的儲樣倉和氣動閥。
[0012]進一步地，所述的樣品回送單元包括第二電磁閥、第二噴射器、回樣管，所述回樣管的一端連入入爐煤煤粉管道，另一端依次連接第二噴射器、第二電磁閥和壓縮空氣，當所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間時，所述第二噴射器中部還連接所述氣動閥，當所述的儲樣單元連接于所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間時，所述第二噴射器中部連接三通式顆粒流測量單元的第三接口。
[0013]進一步地，所述煤質(zhì)特性包括了元素分析、工業(yè)分析、熱值、灰成分、結(jié)渣特性和燃燒特性中的一種或任意種的組合特性。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015]1、結(jié)構(gòu)簡單，且無需對煤粉進行壓片餅處理；
[0016]2、等離子體的激發(fā)形式可以自由選擇，可以適應(yīng)不同工況和產(chǎn)地煤粉的測量需求。
[0017]3、可以實現(xiàn)所有煤質(zhì)特性的同步測量。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為三通式顆粒流測量單元示意圖。
[0020]圖3為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中:1.入爐煤煤粉管道;2.取樣槍;3.第一電磁閥；4.第一噴射器;5.排氣管;6.旋風分離器;7.儲樣倉;8.氣動閥;9.第二電磁閥；10.第二噴射器;11.回樣管；12.等離子體光譜分析單元;13.三通圓柱形管道;14.石英窗口。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本實用新型的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示，一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括取樣單元、等離子體光譜分析單元12、儲樣單元、三通式顆粒流測量單元和樣品回送單元，
[0025]所述的取樣單元的一端連入入爐煤煤粉管道I，另一端連接三通式顆粒流測量單元的一個接口 ；所述等離子體光譜分析單元12連接三通式顆粒流測量單元的另一接口，用于激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體、采集等離子體光譜信號、處理和分析等離子體信號獲得入爐煤煤質(zhì)特性，所述煤質(zhì)特性包括了元素分析、工業(yè)分析、熱值、灰成分、結(jié)渣特性和燃燒特性中的一種或任意種的組合特性;所述樣品回送單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及入爐煤煤粉管道I之間，用于將三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒送回入爐煤煤粉管道I;所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間，包括由上而下依次連接的儲樣倉7和氣動閥8。
[0026]所述的取樣單元包括旋風分離器6、取樣槍2、第一噴射器4、第一電磁閥3和排氣管5，所述取樣槍2連接于所述入爐煤煤粉管道I和旋風分離器6之間，所述的排氣管5的一端連入入爐煤煤粉管道I，另一端依次連接第一噴射器4、第一電磁閥3和壓縮空氣，所述第一噴射器4中部還與旋風分離器6相連接。
[0027]所述的等離子體光譜分析單元12包括激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體的等離子體激發(fā)單元、用于采集光譜信號的等離子體光譜信號采集單元、用于根據(jù)光譜信號獲取入爐煤粉煤質(zhì)特性的等離子體信號處理和分析單元。本實施例的所述等離子體激發(fā)單元采用脈沖激光和脈沖高壓放電共同激發(fā)樣品顆粒流形成等離子體。
[0028]如圖2所示，所述三通式顆粒流測量單元包括一段三通式圓柱形管道13，所述三通式圓柱形管道13的側(cè)邊設(shè)置有石英窗口 14，所述的三通圓柱形管道用以維持煤粉以顆粒流的形式自由下落，所述的石英窗口可以使等離子體光譜信號通過。
[0029]所述的樣品回送單元包括第二電磁閥9、第二噴射器10、回樣管11，所述回樣管11的一端連入入爐煤煤粉管道1，另一端依次連接第二噴射器10、第二電磁閥9和壓縮空氣，所述第二噴射器1中部還連接所述氣動閥8。
[0030]所述的第一電磁閥3控制進入取樣單元的壓縮空氣流量，實現(xiàn)煤粉取樣量的控制，以保證進入三通式顆粒流測量單元的樣品量相對穩(wěn)定。
[0031]本實施例中，所述的三通圓柱形管道13與旋風分離器6密封連接，當煤粉以顆粒流的形式自由下落時，脈沖激光先在聚焦區(qū)域形成一個初始微等離子體，再由脈沖高壓放電對初始微等離子體進行強化再熱，從而形成一個大尺寸直徑為0.5-1 cm的高溫等離子體，使進入等離子體的煤粉被快速激發(fā)，發(fā)射光譜信號。表征煤粉特性信息的光譜信號通過三通圓柱形管道13側(cè)邊開設(shè)的石英窗口 14被等離子體光譜分析單元12采集和分析。
[0032]從三通式顆粒流測量單元出來的煤粉落入儲樣倉7，當一次取樣測量過程完成后，儲樣倉7下部的氣動閥8開啟，壓縮空氣通過第二電磁閥9和第二噴射器10將煤粉吹回管道內(nèi)，從而形成一次完整的測量過程。
[0033]實施例2
[0034]如圖3所示，與實施例1相比，實施例2區(qū)別在于:所述的儲樣單元連接于所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間，即將三通式顆粒流測量單元的位置進行調(diào)整，將三通式顆粒流測量單元連接在儲樣單元下方。
[0035]所述的第一電磁閥3控制進入取樣單元的壓縮空氣流量，實現(xiàn)煤粉取樣量的控制；所述的氣動閥8控制進入三通式顆粒流測量單元的樣品量，當一次取樣過程完成后，與儲樣倉7連接的氣動閥8開啟，樣品自由下落，從而保證每次進入三通式顆粒流測量單元的樣品下流密度夠大，樣品下流量相對穩(wěn)定。
[0036]本實施例中所述的等離子體光譜分析單元采用脈沖激光和脈沖高壓放電共同激發(fā)樣品顆粒流形成等離子體的方式。所述的三通圓柱形管道13與氣動閥8密封連接，當煤粉以顆粒流的形式從儲樣倉7中自由下落時，脈沖激光先在聚焦區(qū)域形成一個初始微等離子體，再由脈沖高壓放電對初始微等離子體進行強化再熱，從而形成一個大尺寸直徑為0.5-1cm的高溫等離子體，使進入等離子體的煤粉被快速激發(fā)，發(fā)射光譜信號。表征煤粉特性信息的光譜信號通過三通圓柱形管道13側(cè)邊開設(shè)的石英窗口 14被等離子體光譜分析單元12采集和分析。
[0037]從三通圓柱形管道13出來的煤粉落入第二噴射器10，壓縮空氣通過第二電磁閥9將第二噴射器10中的煤粉吹回管道內(nèi)，從而形成一次完整的測量過程。
[0038]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括取樣單元、等離子體光譜分析單元(12)、儲樣單元、三通式顆粒流測量單元和樣品回送單元， 所述的取樣單元的一端連入入爐煤煤粉管道(I )，另一端連接三通式顆粒流測量單元的一個接口 ；所述等離子體光譜分析單元(12)連接三通式顆粒流測量單元的另一接口，用于激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體、采集等離子體光譜信號、處理和分析等離子體信號獲得入爐煤煤質(zhì)特性;所述樣品回送單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及入爐煤煤粉管道(I)之間，用于將三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒送回入爐煤煤粉管道(I);所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間，或所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于: 所述的取樣單元包括旋風分離器(6)、取樣槍(2)、第一噴射器(4)、第一電磁閥(3)、排氣管(5)，所述取樣槍(2)連接于所述入爐煤煤粉管道(I)和旋風分離器(6)之間，所述的排氣管(5)的一端連入入爐煤煤粉管道(1)，另一端依次連接第一噴射器(4)、第一電磁閥(3)和壓縮空氣，所述第一噴射器(4)中部還與旋風分離器(6)相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的等離子體光譜分析單元(12)包括激發(fā)三通式顆粒流測量單元內(nèi)的煤粉顆粒流形成等離子體的等離子體激發(fā)單元、用于采集光譜信號的等離子體光譜信號采集單元、用于根據(jù)光譜信號獲取入爐煤粉煤質(zhì)特性的等離子體信號處理和分析單元。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述等離子體激發(fā)單元采用激光脈沖、脈沖高壓放電或微波中的一種、或任意組合方式形成等離子體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述三通式顆粒流測量單元包括一段三通式圓柱形管道(13)，所述三通式圓柱形管道(13)的側(cè)邊設(shè)置有石英窗口(14)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述儲樣單元包括由上而下依次連接的儲樣倉(7 )和氣動閥(8 )。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的樣品回送單元包括第二電磁閥(9)、第二噴射器(10)、回樣管(11)，所述回樣管(11)的一端連入入爐煤煤粉管道(I)，另一端依次連接第二噴射器(10)、第二電磁閥(9)和壓縮空氣，當所述的儲樣單元連接于三通式顆粒流測量單元的第三接口及樣品回送單元之間時，所述第二噴射器(10)中部還連接所述氣動閥(8)；當所述的儲樣單元連接于所述取樣單元與三通式顆粒流測量單元之間時，所述第二噴射器(10)中部連接三通式顆粒流測量單元的第三接口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入爐煤煤質(zhì)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述煤質(zhì)特性包括了元素分析、工業(yè)分析、熱值、灰成分、結(jié)渣特性和燃燒特性中的一種或任意種的組合特性。
【文檔編號】G01N21/63GK205538678SQ201620056650
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】姚順春, 白凱杰, 徐嘉隆, 張懷義, 趙靜波, 陸繼東, 盧志民
【申請人】華南理工大學