專利名稱：一種飛灰等溫等速取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐及焚燒爐的檢測裝置，特別是鍋爐及焚燒爐燃燒系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)中飛灰等溫等速取樣裝置。
背景技術(shù)：
燃煤飛灰中含有部分重金屬等污染物，但垃圾、污泥或其他固廢焚燒爐焚燒過程中產(chǎn)生飛灰的重金屬等污染物含量可能更高，同樣值得關(guān)注。煤及固廢中所含的重金屬及其化合物在燃燒/焚燒過程中會被蒸發(fā)進入煙氣，煙氣從溫度較高(800°C 1100°C)的爐膛進入鍋爐或焚燒爐的尾部煙道進行冷卻降溫的過程中，煙氣中重金屬形成離散的金屬顆粒氣溶膠或在飛灰顆粒表面發(fā)生均勻核化和異相沉積作用，從而得到濃縮。與之類似，二噁英也是在尾部煙道中通過二次合成和氣相前驅(qū)物低溫催化反應(yīng)沉積到飛灰上的。因而，溫度是污染物飛灰富集的關(guān)鍵因素。由于不同粒徑飛灰的比表面積差異，污染物富集的程度也不同，通常隨著顆粒尺寸的減小，污染物聚集程度都呈現(xiàn)出增加的趨勢。因而，準確地取飛灰樣及測定其中污染物富集情況，獲取溫度及粒徑對飛灰中污染物的聚集程度和浸出毒性的影響，可為降低污染物在飛灰上富集措施的設(shè)計提供參考。目前，鍋爐飛灰取樣裝置大多采用撞擊式和離心式。典型的撞擊式飛灰取樣裝置如“多孔撞擊式飛灰取樣器”(專利公開號:CN101446526A)，即在煙道內(nèi)固定一根垂直的管體，攜帶飛灰的煙氣遇到管體轉(zhuǎn)向減速，攜帶固體能力下降，飛灰分離沉淀落入安裝于管體底端的漏斗內(nèi)。該取樣裝置僅適合于粒徑較大的飛灰顆粒，粒徑較小的顆粒無法被分離。如前所述，小粒徑飛灰顆粒表面的重金屬等污染物富集濃度與大顆粒飛灰的相差較大，導(dǎo)致該裝置的取樣結(jié)果缺乏代表性。此外，對于垂直煙道，該取樣裝置的運用也會受到限制。典型的離心式飛灰取樣裝置如“飛灰等速取樣裝置”(專利公開號:CN101813579A)，煙道煙氣引入旋風(fēng)分離裝置后，煙氣產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)，利用旋轉(zhuǎn)的含塵煙氣所產(chǎn)生的離心力，將飛灰顆粒從氣流中分離出來。為便于取樣，該取樣裝置安置于煙道外側(cè)，取樣裝置溫度相對煙氣溫度低的多，導(dǎo)致在整個取樣過程中煙氣溫度不斷降低，氣態(tài)重金屬等污染物冷凝至飛灰上，增加飛灰中污染物含量，難以真實反映取樣點飛灰中污染物含量。與撞擊式飛灰取樣裝置類似，離心式存在臨界分離粒徑，難以將粒徑較小的飛灰顆粒從煙氣中分離出來。此外，為使抽取的飛灰顆粒樣品與煙氣中飛灰的粒度分布一致，取樣必須在等速的條件下進行，即進入取樣頭入口的煙氣流速應(yīng)與取樣點煙氣流速相等。

迄今為止，未見到既能控制取樣過程中取樣裝置內(nèi)煙氣溫度與取樣點溫度一致，同時保證進入取樣槍的煙氣流速與周圍煙氣的流速相等，又能收集煙氣中細小飛灰顆粒的取樣裝置
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于，提供一種既能有效控制取樣流程煙氣的溫度及取樣點煙氣流速，同時又能收集煙氣中細小飛灰的裝置。技術(shù)方案:一種飛灰等溫等速取樣裝置，它包括取樣槍，取樣槍的前端安裝有取樣頭，取樣槍穿過煙道壁，置于煙道內(nèi)；取樣槍的尾部通過二號耐高溫金屬軟管與旋風(fēng)分離器的入口相連；取樣槍和二號耐高溫金屬軟管外套設(shè)有一號耐高溫金屬軟管，一號耐高溫金屬軟管與二號耐高溫金屬軟管之間形成循環(huán)通道；一號耐高溫金屬軟管的一端穿過煙道壁，與煙道連通，另一端通過除塵器與抽氣機相連；旋風(fēng)分離器的下端連接有球閥，旋風(fēng)分離器頂部的排氣管與過濾器底部相連，過濾器的排氣管連接至流量計入口，流量計的出口與抽氣機相連；過濾器、旋風(fēng)分離器外設(shè)有加熱器，加熱器外設(shè)有保溫裝置；一號熱電偶的測量端位于煙道內(nèi)的取樣頭處，另一端與溫度變送器相連，二號熱電偶的測量端位于旋風(fēng)分離器內(nèi)，另一端與溫度變送器相連；溫度變送器通過信號線與溫度控制系統(tǒng)相連。其中，所述的過濾器包括濾筒、不銹鋼金屬搭扣、出口法蘭、濾筒法蘭和剛玉濾芯，剛玉濾芯放置于濾筒中，濾筒法蘭與出口法蘭通過不銹鋼金屬搭扣進行固定。有益效果:本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，根據(jù)重金屬等污染物在飛灰中的富集機理，首次提出了通過溫度控制實現(xiàn)等溫取樣，避免煙氣中氣相的重金屬等污染物冷凝到飛灰上，從而準確地反映取樣點飛灰中的重金屬等污染物含量；同時，通過等速取樣及耐溫高效過濾器獲得煙氣中飛灰的實際粒徑分布；在檢測鍋爐及焚燒爐飛灰的重金屬等污染物含量時，保證了煙道飛灰取樣的準確性和代表性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝位置靈活、操作簡單等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的飛灰等溫等速取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的飛灰等溫等速取樣裝置過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
:下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的基本思想是，利用電加熱器實現(xiàn)飛灰的等溫取樣，保證重金屬等污染物濃度測量的準確性；同時利用流量計控制取樣頭入口煙氣流速或改變?nèi)宇^尺寸，實現(xiàn)飛灰的等速取樣，并通過旋風(fēng)分離器和耐高溫過濾器將煙氣中的大小顆粒一并捕捉下來，以獲得煙氣中真實的飛灰粒徑分布。如圖1所示，本發(fā)明的一種飛灰等溫等速取樣裝置，它包括取樣槍9，取樣槍9的前端安裝有取樣頭8，取樣槍9穿過煙道壁12，位于煙道內(nèi)。取樣槍9的尾部通過二號耐高溫金屬軟管11與旋風(fēng)分離器2的入口相連，使得整個裝置的安裝位置靈活，結(jié)構(gòu)簡單合理，操作方便。取樣槍9和二號耐高溫金屬軟管11外套設(shè)有一號耐高溫金屬軟管10, —號耐高溫金屬軟管10的入口端穿過煙道壁12，置于煙道內(nèi)；出口端通過除塵器17與抽氣機I相連。一號耐高溫金屬軟管10外套有二號耐高溫金屬軟管11，一號耐高溫金屬軟管10與二號耐高溫金屬軟管11之間形成循環(huán)通道。所抽取的煙道內(nèi)的煙氣流經(jīng)一號耐高溫軟管10與二號耐高溫金屬軟管11之間的環(huán)形通道，加熱二號耐高溫金屬軟管11，以保證二號耐高溫金屬軟管11內(nèi)煙氣溫度與煙道內(nèi)的煙氣溫度一致。旋風(fēng)分離器2的下端連接有球閥16，旋風(fēng)分離器2頂部的排氣管與過濾器4底部相連，過濾器4的排氣管連接至流量計3入口，流量計3的出口與抽氣機I相連；過濾器4、旋風(fēng)分離器2外設(shè)有加熱器15 ;加熱器15為電加熱器，電加熱器外設(shè)有保溫裝置14 ;一號熱電偶7穿過煙道壁12位于煙道內(nèi)，一號熱電偶7的一端與溫度變送器6相連，二號熱電偶13的一端位于旋風(fēng)分離器2內(nèi)，另一端與溫度變送器6相連，溫度變送器6通過信號線與溫度控制系統(tǒng)5相連。如圖2所示，所述的過濾器4包括濾筒41、不銹鋼金屬搭扣42、出口法蘭43、濾筒法蘭44和剛玉濾芯45，剛玉濾芯放45置于濾筒41中，濾筒法蘭44與出口法蘭43通過不銹鋼金屬搭扣42進行固定。不銹鋼金屬搭扣42可以實現(xiàn)濾筒41內(nèi)飛灰樣品的迅速取出。本發(fā)明的飛灰等溫等速取樣方法，通過調(diào)節(jié)抽氣量或改變?nèi)宇^8的尺寸，使取樣頭8入口煙氣流速與取樣點處煙道壁12內(nèi)的煙氣流速一致，實現(xiàn)等速取樣；在旋風(fēng)分離器2及過濾器4外側(cè)布置電加熱器15，兩根熱電偶分別測量取樣口和旋風(fēng)分離器2內(nèi)的溫度，并通過溫度控制系統(tǒng)5使旋風(fēng)分離器2和過濾器4內(nèi)的煙氣溫度與取樣口煙氣溫度一致，實現(xiàn)等溫取樣；煙氣中的大顆粒通過旋風(fēng)分離器2進行捕集，小顆粒則被過濾器4內(nèi)的剛玉濾芯45阻擋后落入濾筒41內(nèi)，從而實現(xiàn)等溫等速取樣，并使取得的飛灰樣品能夠真實反映取樣點的飛灰粒徑分布。安裝本發(fā)明所涉及的飛灰等溫等速取樣裝置時，首先要根據(jù)測試的需要，在飛灰取樣點所在的煙道壁12上開設(shè)適當尺寸的孔，以便取樣槍9、一號熱電偶7及一號耐高溫金屬軟管10的入口能夠自由出入。然后，將取樣槍9垂直于煙道壁12插入煙道中央，使取樣頭8迎著煙氣流向；再將一號熱電偶7插入煙道壁12，測量端位于取樣頭8處，以準確測量取樣點的煙溫；通過二號耐高溫金屬軟管11將取樣槍9與旋風(fēng)分離器2入口連接起來，一號耐高溫金屬軟管10的入口插入煙道內(nèi)，出口與除塵器17相連；過濾器4的出口與流量計3相連；除塵器17和流量計3與抽氣機I相連；最后，將取樣槍9、一號熱電偶7及一號耐高溫金屬軟管10固定，并修復(fù)煙道壁12及保溫層，一號熱電偶7的一端位于取樣頭8處。進行飛灰取樣時，首先通過電加熱器15以及溫度控制系統(tǒng)5對旋風(fēng)分離器2及濾筒41進行加熱，開啟抽氣機I抽取煙氣加熱一號耐高溫金屬軟管10，使取樣流程煙氣溫度與取樣點煙溫相同。其中，溫度控制系統(tǒng)5的輸入溫度信號為一號熱電偶7在取樣點的測量值。然后，調(diào)節(jié)流量計3，使得取樣頭8處的煙氣流速與取樣點煙氣流速保持一致，實現(xiàn)等速取樣。流量計3的流量根據(jù)鍋爐運行時的煙氣量和煙道面積計算獲得。煙氣進入旋風(fēng)分離器2后，其中較大的灰顆粒被分離出來，落入排灰管；攜帶較細顆粒的煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器2排氣管進入過濾器濾筒41，經(jīng)剛玉濾芯45過濾后，其中細小的飛灰顆粒留在濾筒41內(nèi)，氣體從濾筒41的排氣管排出，經(jīng)流量計3和抽氣機I排入大氣。取樣結(jié)束后，關(guān)閉抽氣機1，然后關(guān)閉電加熱器15和溫度控制系統(tǒng)5并切斷電源。最后，打開球閥15，取出旋風(fēng)分離器分離的大顆粒飛灰樣品；打開保溫裝置13，打開不銹鋼金屬搭扣42，將濾筒41內(nèi)的細小顆粒飛灰樣品取出，完成整個飛灰等溫等速取樣過程。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種飛灰等溫等速取樣裝置，其特征在于，它包括取樣槍(9)，取樣槍(9)的前端安裝有取樣頭(8)，取樣槍(9)穿過煙道壁(12)，置于煙道內(nèi)；取樣槍(9)的尾部通過二號耐高溫金屬軟管(11)與旋風(fēng)分離器(2 )的入口相連；取樣槍(9 )和二號耐高溫金屬軟管(11)外套設(shè)有一號耐高溫金屬軟管(10), —號耐高溫金屬軟管(10)與二號耐高溫金屬軟管(11)之間形成循環(huán)通道；一號耐高溫金屬軟管(10)的一端穿過煙道壁(12)，與煙道連通，另一端通過除塵器(17)與抽氣機(I)相連；旋風(fēng)分離器(2)的下端連接有球閥(16)，旋風(fēng)分離器(2)頂部的排氣管與過濾器(4)底部相連，過濾器(4)的排氣管連接至流量計(3)入口，流量計(3)的出口與抽氣機(I)相連；過濾器(4)、旋風(fēng)分離器(2)外設(shè)有加熱器(15)，加熱器(15)外設(shè)有保溫裝置(14);一號熱電偶(7)的測量端位于煙道內(nèi)的取樣頭(8)處，另一端與溫度變送器(6)相連，二號熱電偶(13)的測量端位于旋風(fēng)分離器(2)內(nèi)，另一端與溫度變送器(6)相連；溫度變送器(6)通過信號線與溫度控制系統(tǒng)(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛灰等溫等速取樣裝置，其特征在于:所述的過濾器(4)包括濾筒(41)、不銹鋼金屬搭扣(42)、出口法蘭(43)、濾筒法蘭(44)和剛玉濾芯(45)，剛玉濾芯放(45 )置于濾筒(41)中，濾筒法蘭(44 )與出口法蘭(43 )通過不銹鋼金屬搭扣(42 )進行固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飛灰等溫等速取樣裝置，取樣槍前端安裝有取樣頭，取樣槍置于煙道內(nèi)；取樣槍尾部通過二號耐高溫金屬軟管與旋風(fēng)分離器相連；取樣槍和二號耐高溫金屬軟管外套設(shè)有一號耐高溫金屬軟管，一號耐高溫金屬軟管一端與煙道連通，另一端通過除塵器與抽氣機相連；旋風(fēng)分離器下端連接有球閥，頂部與過濾器相連，過濾器連接至流量計，流量計與抽氣機相連；過濾器、旋風(fēng)分離器外設(shè)有加熱器；一號熱電偶一端與溫度變送器相連，溫度變送器通過信號線與溫度控制系統(tǒng)相連；二號熱電偶一端位于旋風(fēng)分離器內(nèi)，另一端與溫度變送器相連。等速取樣及耐溫高效過濾器獲得煙氣中飛灰的實際粒徑分布，本發(fā)明準確地反映取樣點飛灰中的重金屬等污染物含量。
文檔編號G01N1/40GK103162993SQ20131008243
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者陳曉平, 卜昌盛, 馬吉亮, 梁財, 劉道銀, 曾小強 申請人:東南大學(xué)