一种锅炉炉膛烟气采样系统论文和设计-张胜峰

全文摘要

本实用新型提供了一种锅炉炉膛烟气采样系统，包括用于与炉膛壁上的采样孔连通的采样管，采样管上串接有过滤装置，锅炉炉膛烟气采样系统还包括反吹管，反吹管具有用于与压缩空气源相连的进气端、以及与采样管的靠近采样孔处一端连通以对采样孔处的结焦进行反吹的吹气端。压缩空气能够通过反吹管直接吹至采样孔处，使得采样孔处的反吹气流具有较快的流速从而具有较大的吹力，能够有效地将采样孔处的结焦清除，方便烟气进入采样管路内。

主设计要求

1.一种锅炉炉膛烟气采样系统，包括用于与炉膛壁上的采样孔连通的采样管，采样管上串接有过滤装置，其特征在于：锅炉炉膛烟气采样系统还包括反吹管，反吹管具有用于与压缩空气源相连的进气端、以及与采样管的靠近采样孔处一端连通以对采样孔处的结焦进行反吹的吹气端。

设计方案

2.根据权利要求1所述的锅炉炉膛烟气采样系统，其特征在于：所述采样管包括用于设置在炉膛壁内且与采样孔连通的采样箱，采样管还包括一端与采样箱连通、另一端伸出炉膛壁的采样管本体，反吹管的吹气端伸入采样箱内且朝向采样孔设置。

3.根据权利要求1或2所述的锅炉炉膛烟气采样系统，其特征在于：锅炉炉膛烟气采样系统还包括串接在采样管上且处于过滤装置的上游的热交换器。

4.根据权利要求1或2所述的锅炉炉膛烟气采样系统，其特征在于：过滤装置的出气口处连接有三通阀，三通阀具有与过滤装置的出气口连通的第一气口、用于与检测设备相连的第二气口、与所述反吹管连通的第三气口，三通阀具有仅使第一气口和第二气口连通的第一工作状态、以及仅使第一气口和第三气口连通的第二工作状态。

5.根据权利要求1或2所述的锅炉炉膛烟气采样系统，其特征在于：反吹管的管路中连接有开关阀。

6.根据权利要求1或2所述的锅炉炉膛烟气采样系统，其特征在于：反吹管的吹气端为扩口结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉炉膛烟气采样系统。

背景技术

在锅炉的使用过程中，燃料在炉膛内燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫、三氧化硫以及氮氧化合物等燃烧产物。为了了解炉膛内燃料的燃烧情况，判断炉膛内燃料是否燃烧充分，以便及时对燃烧进行调整提高燃料的燃烧利用率，通常会设置炉膛烟气采样系统抽取炉膛内烟气进行检测，根据烟气内燃烧产物的组分、含量来了解炉膛内燃料的燃烧情况。

现有技术中烟气采样系统的主体为采样管，采样管的进气端与炉膛壁上开设的采样孔对接固定，出气端与烟气检测装置相连。具体工作时，炉膛内的烟气经采样孔进入采样管内并经采样管流入烟气检测装置，在烟气检测装置内完成烟气成分和含量的检测。而为了确保检测结果的准确性，采样管上还串接有过滤装置，过滤装置用于在样品烟气进入烟气检测装置之前对样品烟气中的粉尘和水汽进行过滤。另外，为了对采样管内的粉尘进行清除确保采样系统的气路通畅，采样管的出气端还与压缩空气供给管路相连，压缩空气供给管路能够经出气口向采样管内吹入压缩空气，在采样管内形成由出气口流向进气口的反吹气流对采样管进行反吹，将采样管路内沉积的灰尘吹至炉膛内以保证采样装置气路通畅。

但是，由于炉膛内温度极高，炉膛内燃料中的粉尘会在炉膛内被加热至液态或熔融态，当液态或熔融态的粉尘粘附在采样孔处时会降温固化形成结焦，而上述采样系统在进行反吹时，反吹气流要经过过滤装置，过滤装置会严重阻碍反吹气流的正常流动，使得反吹气流到达采样孔处时速度减慢，吹力减小，不能有效地将采样孔处的结焦吹掉，长此以往，采样孔处的结焦越来越多，会对采样孔遮挡甚至堵塞，影响烟气顺畅进入采样管中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锅炉炉膛烟气采样系统，以解决现有技术中炉膛烟气采样系统无法有效地将采样孔处的结焦清除而影响烟气正常进入采样管中的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统采用如下技术方案：

锅炉炉膛烟气采样系统，包括用于与炉膛壁上的采样孔连通的采样管，采样管上串接有过滤装置，锅炉炉膛烟气采样系统还包括反吹管，反吹管具有用于与压缩空气源相连的进气端、以及与采样管的靠近采样孔处一端连通以对采样孔处的结焦进行反吹的吹气端。

本实用新型的有益效果在于：专门设置反吹管，且在管路布置时将反吹管的进气端与压缩空气源相连，吹气端与采样管靠近采样孔处一端连通，由此使得反吹管与采样管形成并列布置的管路结构，反吹气体由气源到达采样孔的过程中，不会经过采样管上设置的过滤装置，避免了采样管上设置的过滤装置对反吹气流的流动造成阻碍，确保反吹气流到达采样孔处时，依旧具有较高的气压和流速而产生较强的吹力，可靠地将采样孔处的结焦吹掉。另外，反吹管的吹气端与采样管靠近采样孔处一端连通，使得反吹气体最终经过采样管的进气口吹出，能够最为直接、准确地将采样孔处封堵采样管进气口的结焦吹掉。

进一步地，采样管包括用于设置在炉膛壁内且与采样孔连通的采样箱，采样管还包括一端与采样箱连通、另一端伸出炉膛壁的采样管本体，反吹管的吹气端伸入采样箱内且朝向采样孔设置。

有益效果：在采样孔和采样管本体之间设置采样箱，使得采样管的进气口形成扩口结构，方便烟气进入采样管内，同时，采样箱还为反吹管提供了安装基体，方便了反吹管与采样管的连通。

进一步地，锅炉炉膛烟气采样系统还包括串接在采样管上且处于过滤装置的上游的热交换器。

有益效果：热交换器的设置，能够预先对烟气进行冷却，避免高温气体损坏过滤装置和检测设备，影响正常检测。

进一步地，过滤装置的出气口处连接有三通阀，三通阀具有与过滤装置的出气口连通的第一气口、用于与检测设备相连的第二气口、与所述反吹管连通的第三气口，三通阀具有仅使第一气口和第二气口连通的第一工作状态、以及仅使第一气口和第三气口连通的第二工作状态。

有益效果：当三通阀处于第一工作状态时，使得过滤装置的出气口与检测设备相连，采样管路内采集的烟气能够供给检测设备进行检测，当三通阀处于第二工作状态时，反吹管与过滤装置的出气口连通，反吹气体能够经过滤装置的出气口进入采样管路内，实现对采样管路的吹扫清理。

进一步地，反吹管的管路中连接有开关阀。

有益效果：在反吹管的管路中连接开关阀，当开关阀开启和关闭，可以适时地对采样孔处的结焦进行清除。另外，当开关阀处于关闭状态而三通阀处于第二工作状态时，使得反吹管内的反吹气体全部进入采样管路内，使得采样管路内的反吹气流气压更大，清扫效果更好。

进一步地，反吹管的吹气端为扩口结构。

有益效果：将反吹管的吹气端设置为扩口结构，能够增大反吹气流吹出的面积，使得反吹气流能够将采样孔周围更多的结焦吹掉。

附图说明

图1为本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统实施例1的结构示意图；

图中：1.采样箱；2.反吹管吹气端；3.炉膛内壁；4.反吹管；5.电磁阀；6.三通接头；7.三通阀；8.过滤器；9.热交换器；10.采样法兰组件；11.采样管；12.采样管本体；13.采样孔；14.压缩空气供给管路。

具体实施方式

本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统的实施例1，如图1所示，锅炉炉膛烟气采样系统包括采样管11和反吹管4，其中，采样管11的进气口与炉膛内壁3上开设的采样孔13对接，用于供炉膛内烟气进入采样管11内，采样管11的出气口与烟气检测设备相连，以向烟气检测设备供给采集到的样品烟气。反吹管4靠近炉膛的一端为反吹管吹气端2，反吹管吹气端2与采样管11靠近采样孔13处一端连通，反吹管4的进气端则与压缩空气供给管路14相连，压缩空气供给管路14与压缩空气源连通从而能够为反吹管4提供压缩空气，压缩空气经反吹管4到达采样管11靠近采样孔13处一端，并吹向采样孔13以对采样孔13处粘结的结焦进行清除。本实施例中的锅炉为燃煤锅炉，在其他实施例中，锅炉还可以为其他燃料中含有粉尘的锅炉，如秸秆焚烧锅炉、垃圾焚烧锅炉。

而关于采样管11的结构，本实施例中，采样管11包括采样管本体12和采样箱1，采样箱1为一面敞开的方形箱体，该敞开面构成了采样箱1的敞开口，采样箱1通过敞开口与采样孔13对接实现锅炉内腔与采样管11内腔的连通，同时，将采样箱1在炉膛壁上进行焊接固定，在其他实施例中，采样箱与炉膛壁之间的固定方式还可以采用螺栓连接或卡接等连接结构。采样箱1的与敞开口相对的一面上开设有与采样管本体12适配的通孔，采样管本体12的一端与该通孔对接固定，另外一端伸出炉膛壁。采样箱1敞开口的面积大于采样管本体12的内孔的截面积，从而使得采样管11的进气端形成扩口结构。在其他实施例中，采样管本体可以依据实际安装的方便性而固定在采样箱的任意一个面上，采样箱也可以不设置，而将采样管本体直接与采样孔对接并固定在炉膛壁上。

为了避免样品烟气中含有的粉尘和水汽对烟气检测设备的工作造成干扰，采样管11上串接有过滤装置，具体为过滤器8，用于在样品烟气进入烟气检测设备之前对样品烟气中的粉尘和水汽进行过滤吸收，除了过滤器8，本实施例中采样管11上还串接有热交换器9，用于对烟气样品进行冷却降温，具体的串接顺序为：采样管本体12伸出炉膛壁的一端与热交换器9的进气口对接，具体采用采样法兰组件10进行连接固定，热交换器9的出气口与过滤器8的进气口相连，过滤器8的出气口则与烟气检测设备相连以将过滤后的烟气供给烟气检测设备。

本实施例中热交换器9采用螺旋管结构，也可以根据实际的工作需求而采用间壁式散热器、喷淋式散热器等。采样管本体与热交换器之间还可以采用承插连接、管道黏合连接等连接方式，当然，在其他实施例中，在过滤装置和检测设备具有较好的耐热性能时，热交换器也可以不设置，此时采样管上仅串接过滤装置。

按照样品烟气的流动方向，采样管11内的各个接头的竖直高度依次逐渐升高，热交换器9处于过滤器8的上游，样品烟气先经过热交换器9进行降温处理，降温过程中析出样品烟气中的过饱和水，过饱和水通过经采样法兰组件10、采样管本体12、采样箱1和采样孔13回流至锅炉炉膛内。样品烟气经热交换器9降温处理后进入过滤器8进行过滤。

本实施例中，反吹管吹气端2经采样箱1的上壁面伸入采样箱1内并朝向采样孔13所在的位置弯折，使得反吹管4的吹气口正对采样孔13，反吹管4的吹气口位于采样箱1内部而与采样孔13保持一定的距离，避免反吹管4的吹气口被炉膛内的高温灼烧损坏。在结构上，本实施例中反吹管吹气端2为扩口结构，使得反吹气流从反吹管4的吹气口吹出时呈扩散状态吹向采样孔13，扩大反吹气流所能吹及的区域。当然，在其他实施例中，反吹管吹气端2可以不是扩口结构，而是截面尺寸不变的圆管。

另外，反吹管4上还设置有控制阀，本实施例中的控制阀为电磁阀5，电磁阀5与控制系统相连，通过控制系统设定的程序控制电磁阀5定时开关，从而使得反吹管4定时在导通和阻断两种状态间变换。在其他实施例中，控制阀可以不与控制系统相连，此时，由操作人员依据实际的工况而适时地对控制阀进行开关，实现反吹管内部的导通和阻断。当然，控制阀还可以为具有定时开关功能的定时开关电磁阀，通过设定时间，实现控制阀的定时开关。

反吹管4与压缩空气供给管路14通过三通接头6进行连接，三通接头6的一个气口为进气端，另外两个气口分别为第一出气端和第二出气端。具体的，三通接头6的进气端与压缩空气供给管路14相连，第一出气端与反吹管4连通，以实现压缩空气供给管路14向反吹管4提供压缩空气。

第二出气端与采样管11相连，使得压缩空气供给管路14能够向采样管11供给压缩空气，同时也将反吹管4和采样管11进行连通，其具体连接结构如图1所示，三通接头6的第二出气端与采样管11上串接的过滤器8的出气口通过三通阀7连通，三通阀7的三个气口分别为第一气口、第二气口和第三气口，其中，第一气口与过滤器8的出气口连通，第二气口与烟气检测设备相连，第三气口与压缩空气供给管路和反吹管相连，且三通阀7具有仅使第一气口和第二气口连通的第一工作状态和仅使第一气口和第三气口连通的第二工作状态。本实施例中的三通阀7与控制系统相连，通过控制系统可以自动控制三通阀7在两个工作状态间变换，当然在其他实施例中，三通阀7也可以不与控制系统连接，而是手动控制其在两个工作状态间变换。

当三通阀7处于第一工作状态时，第一气口与第二气口导通，第三气口处于关闭状态，过滤器8的与烟气检测设备连通，将样品烟气供给烟气检测设备进行检测；当三通阀7处于第二工作状态时，第一气口与第三气口连通，第二气口处于关闭状态，供给压缩空气的管路能够将压缩空气供给采样管11，且压缩空气经过滤器8的出气口进入采样管11内，在采样管11内形成与样品烟气流向相反的反吹气流，将采样管11内残留的过饱和水和粉尘经采样箱1的敞开口吹入炉膛内。

实际使用时，本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统可以依据具体的工作要求进行如下操作：

电磁阀5关闭时，反吹管4处于阻断状态，将三通阀7转换至第一工作状态，此时，炉膛内烟气能够经采样管11进入测量设备进行检测，采样系统处于采样状态。

当电磁阀5打开时，反吹管4处于导通状态，使得供给压缩空气的管路内的高压气体能够经反吹管4流至采样孔13所在处，对采样孔13周围的结焦进行清除，采样系统处于吹扫模式。此时也可以将三通阀7转换至第二工作状态，使得压缩空气供给管路内的压缩气体能够进入采样管11内，在采样管11内形成反吹气流，对采样管11内残留的过饱和水和粉尘进行清除。

本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统的实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于：控制阀可以替换为任意一种能够实现气路阻断和导通的阀门，当然，反吹管上可以不设置控制阀，通过压缩空气供给管路上的气源的关停来实现反吹管的开关控制。

本实用新型中锅炉炉膛烟气采样系统的实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于：不设置三通接头，反吹管和采样管分别与两条相对独立的压缩空气供给管路相连。

设计图

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