一种采用激光检测的炉膛探温装置的制作方法

本发明涉及一种采用激光检测的炉膛探温装置，具体涉及一种通过对穿过电厂炉膛的激光进行分析，实现炉膛探温的装置。

背景技术：

基于激光TDLAS技术的锅炉CT系统，使用先进的激光测量技术，利用气体分子的红外吸收光谱特性，采集记录特征波长下的红外激光光谱吸收数据，准确获得电厂炉膛内的燃烧参数，实时监测电厂炉膛出口温度场分布参数。

电厂燃煤发电设备普遍具有直径达10-20米的燃烧室，这类设备燃烧粉碎的煤，使得观察口高粉尘、高温、易结焦。在这样的环境，直接使用激光TDLAS技术的设备观测，会给TDLAS传感和控制系统的带来诸多问题，例如：

1.由于观察口的结焦导致无法接收到激光信号；

2.粉尘堆积导致无法接收到激光信号；

3.长时间的高温坏境工作导致电子的、光学的或其他的敏感光谱元器件损坏；

4.锅炉的自身热膨胀导致设备位置细微变化，接收的激光信号产生角度偏差。

尽管在上述条件下极难实施TDLAS系统，但是TDLAS却特别适合监视于控制燃煤过程。目前，还没有适合的装置能解决上述问题，因此，我们迫切需要开发一种装置，来解决上述在电厂燃煤锅炉实施激光TDLAS技术进行检测时遇到的困难和问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够有效防止结焦、粉尘对激光检测技术影响的炉膛探温装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种采用激光检测的炉膛探温装置，包括支架、除焦装置、吹灰冷却装置和激光检测装置；所述支架包括无缝钢管；所述除焦装置一端可沿轴向自由滑动地设于所述无缝钢管内；所述除焦装置头部为叉状，当进行除焦时，该叉状头部伸出所述支架前端；所述吹灰冷却装置和激光检测装置依次固定在所述支架后端；所述吹灰冷却装置一端与所述无缝钢管相连通，另一端通过挡风滤镜密封；所述吹灰冷却装置上设有进气口；当进行激光检测时，所述激光检测装置出射激光依次穿过所述吹灰冷却装置、支架入射待检测的炉膛内，或者激光依次通过支架、吹灰冷却装置由所述激光检测装置接收。通过除焦装置头部的叉状结构伸出进行除焦，并通过吹灰冷却装置进气结合挡风滤镜控制出风方向朝向前端除去粉尘，改善激光检测装置的检测环境。

进一步的，支架还包括固定板、支撑板、冷却腔、安装板一、安装板二和安装基座；所述固定板固定在所述无缝钢管的前端，两侧分别通过所述支撑板与无缝钢管焊接；所述冷却腔固定设于所述无缝钢管后端；所述安装板一固定设于所述冷却腔后端；所述安装基座通过所述安装板二与安装板一固定相连；所述吹灰冷却装置设于所述冷却腔内，且所述冷却腔外壁对应设有进气口；所述激光检测装置固定设于所述安装基座上；所述除焦装置一端设于所述无缝钢管内，另一端伸出无缝钢管外通过制动部件与所述安装板一相连。

进一步的，固定板上设有矩形通孔；无缝钢管前端呈为V型结构（无缝钢管前端两侧进行对称切割，并在切割处分别焊接挡板，形成前端口径逐渐变小的V型结构），且通过该V型结构穿过固定板的矩形通孔与固定板焊接相连；V型结构的近似矩形的开口形成观察口；固定板两侧设置的支撑板与无缝钢管的外管壁焊接；安装板一与安装板二通过铰链连接，安装板一与安装板二合页时，外加螺钉或螺栓或卡扣进行固定；安装基座焊接设于安装板二上。

进一步的，激光检测装置的光轴与所述冷却腔、无缝钢管同轴。

进一步的，除焦装置的制动部件采用气缸；所述除焦装置还包括滑动钢管、连接结构件、连接销；所述滑动钢管设于所述无缝钢管内，前端与所述叉状头部相连；所述无缝钢管上设有移动槽口；所述连接结构件设于移动槽口内，一端与滑动钢管相连，另一端通过所述连接销与所述气缸传动相连；所述气缸固定设于所述安装板一上。在气缸的驱动下，叉状头部在无缝钢管内外做前后往复运动，不断冲击观察口结焦，使得结焦脱落，保证观察口清洁。

进一步的，滑动钢管上下两端的外壁处分别设有滚珠槽；所述滚珠槽内填充有若干滚珠。通过滚珠的设置，方便滑动钢管在无缝钢管内的自由移动。

进一步的，吹灰冷却装置为双层壳体结构，内层壳体和外层壳体之间围成环形风腔；所述吹灰冷却装置后端设有法兰盘，并通过所述法兰盘与安装板一固定相连；前端由内层壳体形成通孔与所述无缝钢管相连通；所述内层壳体上均布多个出气口；所述进气口为两个，对称设于外层壳体上；所述进气口依次通过环形风腔、出气口与所述无缝钢管相连通；法兰盘末端设有环形槽口；挡风滤镜密封嵌入法兰盘的环形槽口内，并通过法兰盘固定在所述吹灰冷却装置后端。通过吹灰冷却装置有效阻隔炉膛粉尘和高温，保护光学设备（即设于后端的激光检测装置），保障系统运行。

进一步的，吹灰冷却装置与所述冷却腔之间设有密封垫；所述法兰盘与安装板一之间设有密封圈或密封垫；所述安装板一和安装板二对应所述激光检测装置的激光出射口位置处均设有通孔；所述挡风滤镜设于所述安装板一的通孔位置处。通过密封垫的设置更好地阻隔粉尘。

进一步的，激光检测装置包括底座、激光测量单元支架、激光测量单元、外壳；所述外壳固定设于所述安装板二的后端；所述底座、激光测量单元支架、激光测量单元设于外壳内；所述激光测量单元依次通过激光测量单元支架、底座固定安装在所述安装板二上。

进一步的，激光检测装置还包括步进电机；所述步进电机固定设于所述激光测量单元支架上，且与所述激光测量单元传动相连。该步进电机可在X,Y轴两个方向作角度为±5°、精度为0.1°的偏转，使得安装在激光测量单元支架上的激光测量单元能够自动取值、校正。

进一步的，激光测量单元支架选用电控光学镜架，型号为：WN02EM100。

激光测量单元为激光发射装置或激光接收装置。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明通过支架、除焦装置和吹灰冷却装置的设置有效解决TDLAS系统实施时遇到的高温、高粉尘和观察口易结焦的问题，使得TDLAS系统可以持续监视炉膛燃烧过程，准确获得电厂炉膛内的燃烧参数，实时监测电厂炉膛出口温度场分布参数。

附图说明

图1为本发明炉膛探温装置的结构示意图；

图2本发明炉膛探温装置的整体剖面图；

图3为图1中支架的结构示意图；

图4为图1中除焦装置的结构示意图；

图5为图1中吹灰冷却装置的结构示意图；

图6为图1中激光检测装置的结构示意图。

图中：

1—支架；1.1—观察口、1.2—固定板、1.3—支撑板、1.4—无缝钢管、1.5—冷却腔、1.6—安装板一、1.7—安装板二、1.8—铰链、1.9—安装基座；

2—除焦装置；2.1—叉状头钢管、2.2—连接结构件、2.3—连接销、2.4—气缸、2.5—滚珠槽、2.6—滚珠槽；

3—吹灰冷却装置；3.1—进气口、3.2—出气口、3.3—挡风滤镜；

4—激光检测装置；4.1—底座、4.2—激光测量单元支架、4.3—激光测量单元、4.4—外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明即用于电厂炉膛的激光探温装置进行详细说明。

如图1所示，本发明一种采用激光检测的炉膛探温装置，包括支架1、除焦装置2、吹灰冷却装置3和激光检测装置4。除焦装置2、吹灰冷却装置3和激光检测装置4均安装在支架1上。

如图2和图3所示，所述支架1包括固定板1.2、支撑板1.3、无缝钢管1.4、冷却腔1.5、安装板一1.6、安装板二1.7、铰链1.8、安装基座1.9；固定板1.2上设有矩形通孔，无缝钢管1.4前端切割为V型结构，两侧焊接挡板，在V型顶点形成近似矩形的观察口，将无缝钢管1.4的V型前端插在固定板1.2的矩形通孔上，焊接固定，固定板位于无缝钢管上下两侧分别焊接与无缝钢管轴向平行的支撑板1.3，再通过与无缝钢管1.4管壁焊接加固；无缝钢管1.4另一端与冷却腔1.5焊接固定；冷却腔1.5与安装板一1.6焊接固定；安装板一1.6与安装板二1.7通过铰链1.8连接，两安装板合页时再通过螺栓固定；安装基座1.9焊接固定在安装板二1.7上。

如图2和图4所示，所述除焦装置2包括叉状头钢管2.1、连接结构件2.2、连接销2.3、气缸2.4、滚珠槽2.5和滚珠槽2.6；叉状头钢管2.1可移动地置于无缝钢管1.4内，移动最大尺寸超出无缝钢管的最前端。且叉状头钢管2.1外部上下部位分别开有滚珠槽2.5和滚珠槽2.6，并在滚珠槽2.5和滚珠槽2.6中间填充钢珠5减少摩擦力，连接结构件2.2安装在叉状头钢管2.1上，无缝钢管1.4对应连接结构件移动的位置处设置有相应的移动槽口。气缸2.4通过连接销2.3与连接结构件2.2固定，气缸2.4通过固定转接件6安装在安装板一1.6上。通过气缸2.4驱动叉状头钢管2.1在无缝钢管1.4内作前后往复运动，清理观察口1.1处的结焦。

如图2和图5所示，吹灰冷却装置3安装在冷却腔1.5内，并在冷却腔与吹灰冷却装置之间装有密封垫7，使其密封；吹灰冷却装置3为后端带有法兰盘端的、前端为通孔的双层壳体结构，其中，法兰盘端与安装板一1.6之间封装了挡风滤镜3.3（具体封装方式包括：将挡风滤镜3.3设置在法兰盘末端设有环形槽口内，通过接触面胶封进行密封，或者在接触面加密封垫，再由环状压盖通过周侧的螺纹与环形槽口内牙旋紧将挡风滤镜3.3压紧密封），外层壳体设有180°对称两进气口3.1，外层壳体与内层壳体之间围成环形风腔，内层壳体上分布一圈互相之间距离相等的圆形出气孔3.2。所述进气口3.1方向与吹灰冷却装置环形风腔相切，使得各出气口3.2风速均匀。法兰盘端固定安装在安装板一上，其接触面设有密封圈或密封垫。由于法兰盘封装了挡风滤镜3.3，可以控制出风方向由进气口依次通过环形风腔、出气口、吹灰冷却装置的通孔、无缝钢管吹向观察口1.1的方向，可以阻隔炉膛粉尘和高温，保护光学设备。

如图2和图6所示，所述激光检测装置4包括底座4.1、激光测量单元支架4.2、激光测量单元4.3和外壳4.4；激光测量单元4.3安装在激光测量单元支架4.2上，激光测量单元支架4.2安装在底座4.1上，底座4.1安装在安装基座1.9上；外壳4.4通过蝶形螺母4.5固定在安装板二1.7上。所述激光测量单元支架4.2装有步进电机，可在X,Y轴两个方向作角度为±5°、精度为0.1°的偏转，使得安装在激光测量单元支架4.2上的激光测量单元4.3能够自动取直、校正，该激光测量单元4.3具体为激光发射装置或激光接收装置，也就是说，本发明提供一种采用激光检测的炉膛探温装置，对于激光发射端和激光接收端均适用。