一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统

摘要

本发明涉及高温烟气温度测量领域，是一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统。针对基于绝热水冷套换热器高温烟气放热量与冷却介质吸热量平衡原理的间接测温装置。本发明旨在为其提供一种去除高温烟气样品中的固体粉尘颗粒获得高纯烟气，并确保高纯烟气恒温、恒烟气成分输送的高保真高纯烟气采样系统。该装置包括包括置于采样管前端的百叶窗分离器、双层遮热套管、烟气采样管、金属水冷支架、支架管隔热套管、遮热套管尾部的引射式抽气装置、耐高温金属垫片等。本发明可用于电站锅炉、工业窑炉的烟气的采集，其后接水冷套管式换热器，用于间接测量高温烟气温度，也可接烟气分析仪，用于烟气成分分析和环保监测等。

说明书

技术领域

本专利涉及高温烟气温度测量领域，是一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统。 

背景技术

我国85%以上的锅炉、水泥窑炉燃用煤粉，产生的高温烟气温度一般在900～1000℃以上，且富含大量的固态灰分颗粒。普通热电偶用于测量炉内烟气温度时，测量精度低，测点深度受限。当用于高含尘烟气测温时，因磨损严重，导致其使用寿命短，维护成本高。一种基于绝热水冷套换热器高温烟气放热量与冷却介质吸热量平衡原理的间接测温装置，可以较好的解决普通热电偶测温精度低、长期高温工作使用寿命低、维护成本高等问题。此方法通过测量烟气通过水冷套时的传热量、抽取的烟气流量、出水冷套的烟气温度，使用热量平衡方法反推测点烟气温度。烟气中大量高热容的粉尘颗粒放热影响水冷套换热器中纯烟气放热量计量的精确性和水冷套换热器尾端烟气流量计量的精确性，进而影响到这种高温烟气温度间接测量装置测温结果的可靠性。此外，确保采样点烟气样品在输送过程中恒温、恒烟气成分，也是保证高温烟气温度间接测量准确性的关键。因此，设法去除高温烟气样品中的固体粉尘颗粒获得高纯烟气，并确保高纯烟气恒温、恒烟气成分输送，是设计这种高温烟气温度间接测量装置用烟气采样系统的过程中必须要解决的问题。 

经过对现有技术的检索发现，目前尚未有一种有效解决上述问题的方法和装置。 

发明内容

针对现有的高温烟气采样过程所存在的一系列问题，本专利旨在提供一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统，该采样系统可高效分离所采集烟气中的粉尘颗粒，并严格实现采样装置入口和出口烟气成分、温度的恒定不变。为实现上述目的，本专利所采用的技术方案如下。 

提供一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统，本专利总体结构是一个深入炉膛深度可调的可变长的具有双层套管结构的烟气采样系统，包括置于采样管前端的百叶窗分离器、双层遮热套管、烟气采样管、金属水冷支架、支架管隔热套管、遮热套管尾部的引射式抽气装置、耐高温金属垫片等。其中经分离器分离的高固体颗粒浓度的气流由双层遮热套管与采样管形成的环形管路回排进入炉膛内；经过分离器分离得到的纯烟气由内部采样管管路进入间接测温装置的水冷套换热器；整套系统采用金属水冷支架管支撑；水冷金属支架管外套耐高温氧化锆陶瓷保温套管；外层遮热套管管路后接引射式抽气装置为粉尘颗粒回排进入炉膛内提供动力；各段采样管及遮热套管之前采用螺纹连接并用耐高温金属垫片密封；采样管及遮热套管均采用氧化锆陶瓷材料制成；采样管抽气动力由接于水冷套管式换热器后的引射式抽气装置提供。 

本专利一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统具备以下优点。 

1、采样管及遮热套管采用可承受1800℃以上高温的耐高温氧化锆陶瓷材料制成，可长期放置于炉膛内部采集高温烟气样本。 

2、采样管及遮热套管采用多管段连接结构，可使采样管深入炉膛内部采集不同深度处的烟气样本。 

3、采样管前端加装百叶窗分离器以及双层套管结构的使用可实现烟气中粉尘颗粒的分离排出和对所得纯烟气的恒温、恒浓度输送，双层遮热套管结构可有效隔离采集的烟气样品在输送过程中和炉膛环境烟气的热、质交换，确保高温烟气样本在输送过程中的温度和浓度保持不变。 

4、经百叶窗分离器分离出的富含粉尘颗粒的烟气气流进入双层遮热套段的环形管路，其烟气温度与烟气成分与采样管内纯烟气相同，可作为样本烟气在采集过程中的保护烟气，进一步保证了样本烟气的温度和成分不因系统严密性而在采样管输送过程发生变化。 

5、经分离器分离并由遮热套管环形管路排出的粉尘颗粒回排进入炉膛内，避免了烟气中有害成分对环境的污染，做到了环境友好。 

6、隔热套管通过水冷支架关支撑，水冷支架管外套耐高温氧化锆陶瓷套管，避免水冷金属管与遮热套管换热，间接保证了高温样本烟气温度可靠。 

本发明专利为间接测量高温烟气温度提供了一种高保真高纯烟气采样系统，本套系统可深入炉膛不同位置采样，采样烟气粉尘去除率高，采样输送过程样本烟气温度、成分稳定不变。 

附图说明

图1为本专利一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统的结构示意图。 

图1中： 1-百叶窗式分离器；2-高温烟气采样管；3-双层遮热套管；4-耐高温金属垫片；5-水冷金属支架；6-支架管陶瓷套管；7-粉尘颗粒分离通道；8-引射式抽气装置。 

具体实施方式

现结合附图对本专利一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统进行进一步的说明。 

可变长采样管2置于双层遮热套管3内部，由多段耐高温轻质陶瓷管段螺纹连接组成并采用耐高温金属垫片4密封；其外双层遮热套管3材料及连接方式与采样管2相同；置于采样管2前端的百叶窗分离器1用于分离出炉膛内烟气中的固体粉尘颗粒；富含粉尘颗粒的烟气通过遮热套管3与采样管2形成的环形管路回排进入炉膛内部，置于遮热套管3尾部的引射式抽气装置8提供烟气回排动力；分离得到的纯烟气经采样管2通道为接于其后的水冷套式换热器提供高温纯烟气样本；金属水冷支架管5外套支架管氧化锆陶瓷套管6；烟气采样管2连同双层遮热套管3由金属水冷管5支撑。 

通过仿真计算和实验研究，在抽气速度达到10~15m/s时，可将烟气中粒径为20~280μm的固体颗粒分离出来，分离效率在85%以上。除去固体颗粒的烟气降低对测温过程中计量元件的磨损，提高测试装置的使用寿命；提高了换热器烟气管道烟气流量计计量精度；减少了固体颗粒放热对纯烟气放热的影响，进而间接提高了炉膛烟气的温度的测量精度。 

本专利一种应用于高温烟气温度间接测量装置的高保真高纯烟气采样系统可用于电站锅炉、工业窑炉的烟气样本采集，其后接水冷套管式换热器，用于间接测量高温烟气温度，也可接烟气分析仪，用于烟气成分分析和环保监测等。 

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本专利，而不用于限制本专利的范围，在阅读了本专利之后，本领域技术人员对本专利的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。