一种飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置的制作方法

本实用新型涉及锅炉飞灰含碳量测量技术领域，具体地说是一种能够在工业现场通过等速取样和定量收灰实现飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量的飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置。

背景技术：

锅炉飞灰含碳量大小是火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率和运行经济性的主要指标之一。测量锅炉飞灰含碳量的高低有助于提高锅炉燃烧效率及控制水平，降低发电煤耗。目前现有的主流在线检测飞灰可燃物的技术有微波法、红外法、电容法和灼烧失重法等，其中微波、红外和电容法都是一种间接测量方法，测量的数据需要经过多次比对然后再拟合出一个标定曲线，由于这些间接测量方法其标定曲线受锅炉燃烧煤种的变化（灰分、水分、密度等），导致测量误差较大，无法满足用户的需求。灼烧失重法是一种直接测量方法，其工作原理参照了飞灰可燃物测定的电力行业标准，无需拟合标定，基本满足用户测量精度的要求。现有技术中公开了一种灼烧失重法在线测量飞灰的方法，该方法采用的执行机构取样时难以获得流速与烟道内的气固混合物流速趋于一致的样品，且每次取样的样品量难以控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够在工业现场通过等速取样和定量收灰实现飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量的飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置，包括烟道、控制柜、信号控制器、重量检测机构、加热灼烧器、移动机构和升降机构，其特征在于：所述的烟道上设有烟道内流速采样器和取样枪内流速采样器，取样枪内流速采样器设置在取样枪管上，取样枪管的一端插入烟道且其另一端与旋风分离器相连接，旋风分离器的上端与设置在烟道上的负压发生器相连通且旋风分离器的下端设置落灰软管，在落灰软管上设有定量收灰机构且落灰软管的出口端设置落灰管密封器；所述的信号控制器通过负压发生器作用使得取样枪内流速采样器获得的取样枪管内的气固混合物流速与烟道内流速采样器获得的烟道内的气固混合物流速趋于一致后，通过旋风分离器分离使得气固混合物中的固体颗粒物落入落灰软管中并通过定量收灰机构量取定量的固体颗粒物。

所述的定量收灰机构包括气缸支撑座、下阀气缸、上阀气缸和灰位传感器，气缸支撑座安装在落灰软管上且气缸支撑座上依次设置下阀气缸和上阀气缸，下阀气缸控制的收灰下阀板和上阀气缸控制的收灰上阀板在落灰软管上构成定量阀，定量阀上方的落灰软管上设有灰位传感器；所述的定量收灰机构收取灰样前，下阀气缸驱动收灰下阀板封闭落灰软管，当信号控制器接收到灰位传感器的信号后停止收取灰样，并使得上阀气缸驱动收灰上阀板封闭落灰软管，则收灰下阀板和收灰上阀板之间的定量阀内的灰样即为单次定量收取的灰样。

所述的烟道内流速采样器安装在与取样枪管相平行设置的烟道采样管上，且烟道采样管和取样枪管皆固定安装在烟道外壁上设置的矩形法兰上，矩形法兰上的负压引风孔用于安装负压发生器，且负压发生器通过防磨引射弯头与旋风分离器的上端相连通。

所述取样枪管前端的取样枪头的开口朝向平行于烟道的气固混合物流向。

所述的升降机构通过升降支撑板安装在移动机构上，升降机构的驱动端上设置有坩埚支撑板，坩埚支撑板的前端设置的嵌置槽用于放置坩埚，在信号控制器的作用下移动机构带动坩埚移动到落灰软管的正下方，升降机构驱动坩埚支撑板上升直到坩埚紧贴到落灰管密封器上等待接收定量收灰机构量取的定量灰样；且所述的加热灼烧器和重量检测机构设置在坩埚的水平输送方向上。

所述的移动机构上设有缓冲限位元件，缓冲限位元件能够对升降机构驱动坩埚支撑板下行进行缓冲限位。

所述加热灼烧器的正下方设有陶瓷顶杆，陶瓷顶杆在无杆气缸的作用下能够将坩埚升至加热灼烧器内。

所述无杆气缸、移动机构和重量检测机构固定设置在控制柜内的下平台上，且下平台上设有电炉及密封座支撑架，电炉及密封座支撑架用于安装落灰管密封器、排灰管密封器和加热灼烧器。

所述烟道的外壁上设置的矩形法兰上设有连通烟道的排灰软管，排灰软管上带有负压排灰器且排灰软管的下端设有排灰管密封器。

所述控制柜的柜门上设有触摸显示屏且信号控制器设置在控制柜的柜门内壁上。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型的自动测碳装置综合了传统高精度的实验室化学灼烧失重法测碳技术和自行研制的均速取样技术，实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量；该装置采用PLC作为主控制器，通过集成等速取样和定量收灰功能，能够在工业现场实现飞灰含碳量的在线检测，可精确的检测出飞灰可燃物指标；另外该装置还具有手动测量和人工取样的功能，故适宜推广使用。

附图说明

附图1为本实用新型的自动测碳装置的结构示意图之一；

附图2为本实用新型的自动测碳装置的结构示意图之二；

附图3为附图2中A部分放大结构示意图；

附图4为本实用新型的自动测碳装置的结构示意图之三。

其中：1—烟道；2—控制柜；3—触摸显示屏；4—矩形法兰；5—负压引风孔；6—防磨引射弯头；7—旋风分离器；8—落灰软管；9—排灰软管；10—信号控制器；11—气缸支撑座；12—下阀气缸；13—上阀气缸；14—定量阀；15—落灰管密封器；16—电炉及密封座支撑架；17—排灰管密封器；18—加热灼烧器；19—移动机构；20—下平台；21—升降机构；22—缓冲限位元件；23—重量检测机构；24—陶瓷顶杆；25—无杆气缸；26—取样枪头；27—取样枪管；28—负压发生器；29—烟道内流速采样器；30—升降支撑板；31—取样枪内流速采样器；32—坩埚支撑板；33—坩埚；34—收灰下阀板；35—收灰上阀板；36—灰位传感器；37—负压排灰器；38—定量收灰机构。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-4所示：一种飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置，包括烟道1、控制柜2、信号控制器10、重量检测机构23、加热灼烧器18、移动机构19和升降机构21，控制柜2的柜门上设有触摸显示屏3且信号控制器10设置在控制柜2的柜门内壁上，在烟道1上设有烟道内流速采样器29和取样枪内流速采样器31，取样枪内流速采样器31设置在取样枪管27上，取样枪管27的一端插入烟道1且其另一端与旋风分离器7相连接，旋风分离器7的上端与设置在烟道1上的负压发生器28相连通且旋风分离器7的下端设置落灰软管8，在落灰软管8上设有定量收灰机构38且落灰软管8的出口端设置落灰管密封器15；具体来说，取样枪管27前端的取样枪头26的开口朝向平行于烟道1的气固混合物流向，烟道内流速采样器29安装在与取样枪管27相平行设置的烟道采样管上，且烟道采样管和取样枪管27皆固定安装在烟道1外壁上设置的矩形法兰4上，矩形法兰4上的负压引风孔5用于安装负压发生器28，且负压发生器28通过防磨引射弯头6与旋风分离器7的上端相连通；该定量收灰机构38包括气缸支撑座11、下阀气缸12、上阀气缸13和灰位传感器36，气缸支撑座11安装在落灰软管8上且气缸支撑座11上依次设置下阀气缸12和上阀气缸13，下阀气缸12控制的收灰下阀板34和上阀气缸13控制的收灰上阀板35在落灰软管8上构成定量阀14，定量阀14上方的落灰软管8上设有灰位传感器36。信号控制器10通过负压发生器28作用使得取样枪内流速采样器31获得的取样枪管27内的气固混合物流速与烟道内流速采样器29获得的烟道1内的气固混合物流速趋于一致后，通过旋风分离器7分离使得气固混合物中的固体颗粒物落入落灰软管8中并通过定量收灰机构38量取定量的固体颗粒物；定量收灰机构38收取灰样前，下阀气缸12驱动收灰下阀板34封闭落灰软管8，当信号控制器10接收到灰位传感器36的信号后停止收取灰样，并使得上阀气缸13驱动收灰上阀板35封闭落灰软管8，则收灰下阀板34和收灰上阀板35之间的定量阀14内的灰样即为单次定量收取的灰样。

在上述结构的基础上，升降机构21通过升降支撑板30安装在移动机构19上，升降机构21的驱动端上设置有坩埚支撑板32，坩埚支撑板32的前端设置的嵌置槽用于放置坩埚33；且移动机构19上设有缓冲限位元件22，缓冲限位元件22能够对升降机构21驱动坩埚支撑板32下行进行缓冲限位。在信号控制器10的作用下移动机构19带动坩埚33移动到落灰软管8的正下方，升降机构21驱动坩埚支撑板32上升直到坩埚33紧贴到落灰管密封器15上等待接收定量收灰机构38量取的定量灰样；且加热灼烧器18和重量检测机构23设置在坩埚33的水平输送方向上。在加热灼烧器18的正下方设有陶瓷顶杆24，陶瓷顶杆24在无杆气缸25的作用下能够将坩埚33升至加热灼烧器18内；无杆气缸25、移动机构19和重量检测机构23固定设置在控制柜2内的下平台20上，且下平台20上设有电炉及密封座支撑架16，电炉及密封座支撑架16用于安装落灰管密封器15、排灰管密封器17和加热灼烧器18。另外在烟道1的外壁上设置的矩形法兰4上设有连通烟道1的排灰软管9，排灰软管9上带有负压排灰器37且排灰软管9的下端设有排灰管密封器17。

下面通过具体操作过程来进一步的说明本实用新型提供的飞灰等速采样定量收灰的自动测碳装置：⑴、接通电源，烟道内流速采样器29、取样枪内流速采样器31开始测量烟道1内的气固混合物流速和取样枪管27内的气固混合物流速，并将流速转化为电信号同时传送给信号控制器10，信号控制器10经过运算产生一个调节信号发送给负压发生器28，负压发生器28产生负压开始调节，短时间后取样枪管27内的气固混合物（飞灰颗粒物和混合气体）开始向旋风分离器7内运动并且流速与烟道1内的气固混合物流速趋于一致（通过PID算法跟踪）；⑵、当取样枪管27内的气固混合物与烟道1内的气固混合物流速趋于一致后，信号控制器10发送驱动信号给下阀气缸12，下阀气缸12得电后向前推动收灰下阀板34，定量收灰机构38开始进行收取灰样；在收取灰样过程中，当信号控制器10检测到灰位传感器36的信号后停止收取灰样，并发送驱动信号给上阀气缸13，上阀气缸13推动收灰上阀板35关闭，此时收灰下阀板34和收灰上阀板35之间的灰样即为定量收取的灰样；⑶、灰样定量收取完成后，信号控制器10发送驱动信号给移动机构19，移动机构19移动到落灰管密封器15下方时，升降机构21驱动坩埚支撑板32向上移动直到将坩埚33紧贴到落灰管密封器15上等待落灰；⑷、信号控制器10发送驱动信号给下阀气缸12，下阀气缸12向后拉动收灰下阀板34，定量收灰机构38里的灰样会持续落入到坩埚33中，收取的定量灰样全部落入到坩埚33中后，升降机构21驱动坩埚支撑板32向下运动到初始位置等待；⑸、信号控制器10发送驱动信号给移动机构19，移动机构19将坩埚33传送至加热灼烧器18正下方，加热灼烧器18开始烘干坩埚33内灰样的水分，定时1分钟后，移动机构19将坩埚33移动到重量检测机构23正上方，此时升降机构21向下移动坩埚支撑板32，坩埚支撑板32中的坩埚33缓慢落入到重量检测机构23上；⑹、重量检测机构23开始对坩埚33进行重量测量，并连续发送多次质量信号给信号控制器10，并将此质量标记为M1(坩埚质量M0+未灼烧灰样质量)；⑺、移动机构19将坩埚33传送至加热灼烧器18正下方，无杆气缸25驱动陶瓷顶杆24将坩埚33向上推入至加热灼烧器18内部，并开始加热燃烧，坩埚33加热燃烧一段时间后，无杆气缸25驱动陶瓷顶杆24将坩埚33从加热灼烧器18中向下移出并冷却等待；⑻、冷却完成后，移动机构19将坩埚33再次传送至重量检测机构23正上方，此时升降机构21向下移动坩埚支撑板32，坩埚支撑板32中的坩埚33缓慢落入到重量检测机构23上；⑼、重量检测机构23开始再次对坩埚33进行重量测量，并连续发送多次质量信号给信号控制器10，并将此质量标记为M2(坩埚质量M0+灼烧后灰样质量)；⑽、信号控制器10通过公式W含碳量=（M1-M2）/（M1-M0）*100%计算出飞灰可燃物的含碳量，并将其显示在触摸显示屏3上；⑾、含碳量显示完毕后信号控制器10发送驱动信号给移动机构19将坩埚33传送至排灰管密封器17正下方后，升降机构21向上移动坩埚支撑板32，坩埚支撑板32向上移动直到将坩埚33紧贴到排灰管密封器17上等待排灰；⑿、信号控制器10发送信号给负压排灰器37启动排灰，排灰完成后，移动机构19将坩埚33传送至初始位置；⒀、往复循环步骤⑴～⑿。

上述的结构和实施例仅展示了单点等速采样和定量收灰；实际上，通过对采样机构和相应的定量收灰机构进行改进，还能实现多点等速采样和定量收灰。

本实用新型的自动测碳装置综合了传统高精度的实验室化学灼烧失重法测碳技术和自行研制的均速取样技术，实现了对飞灰含碳量的高精度实时在线智能化测量；该装置采用PLC作为主控制器，通过集成等速取样和定量收灰功能，能够在工业现场实现飞灰含碳量的在线检测，可精确的检测出飞灰可燃物指标；另外该装置还具有手动测量和人工取样的功能，故适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。