一种锅炉飞灰灼烧测碳装置

摘要

本发明公开了一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，包括加样部件、灼烧部件、传送部件、秤样部件、排样部件和坩埚托板，坩埚托板上设有坩埚孔；坩埚托板中心点固定在拉杆的顶端，拉杆穿过工位平台；在坩埚托板与工位平台之间的拉杆上设有同步轮，固定在工位平台下的换位电机通过同步带与同步轮相连；工位平台上依次设有：加样工位、灼烧工位、秤样工位和排样工位；加样部件、灼烧部件和排样部件分别位于加样、灼烧和排样工位的上方，秤样部件位于秤样工位之下。本发明将电子天平安装在工位平台下方，使称重杆的长度大幅缩短，抗震动能力大大加强，提高了测量精度；坩埚托板为带有两个可搁置坩埚通孔的条形板，结构简单，转动惯性小，有利于转动控制精度。

权利要求

1.一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，其特征在于：它包括加样部件、灼烧部件、传送部件、秤样部件和排样部件；还包括坩埚托板(1)，在坩埚托板(1)上设有坩埚孔；坩埚托板(1)的中心点固定在拉杆(2)的顶端，拉杆(2)穿过工位平台(3)；在坩埚托板(1)与工位平台(3)之间的拉杆(2)上设有同步轮(4)，固定在工位平台(3)下的换位电机(5)通过同步带与同步轮(4)相连；

在工位平台(3)上按圆周方向分布四个圆形通孔工位，依次为：加样工位(6)、灼烧工位(7)、秤样工位(8)和排样工位(9)，且四个圆形通孔的圆心位于同一半径的圆周上；加样部件(10)位于加样工位(6)的上方，灼烧部件位于灼烧工位(7)的上方，秤样部件位于秤样工位(8)之下，排样部件(11)位于排样工位(9)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，其特征在于：所述的坩埚托板(1)为长条形板，在所述的长条形板的两端各设有一个与坩埚适配的坩埚孔。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，其特征在于：所述的秤样部件包括秤样杆(22)、电子天平(23)，电子天平(23)固定在工位平台(3)下面；秤样杆(22)固定在电子天平(23)的称量盘上；秤样杆(22)竖直穿过秤样工位(8)的中心，且伸出工位平台(3)的上表面。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，其特征在于：它还包括制氧部件(27)，所述的制氧部件(27)通过气管(28)与灼烧部件相连。

5.根据权利要求4所述的一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，其特征在于：所述的制氧部件(27)为分子筛制氧装置。

说明书

一种锅炉飞灰灼烧测碳装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测量锅炉飞灰碳含量的装置，具体说是一种锅炉飞灰灼烧测碳装置。

背景技术

[0002] 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。及时掌握锅炉飞灰含碳量数据，有利于火电厂锅炉运行人员及时进行锅炉燃烧和制粉系统的调整，提高锅炉燃烧效率，降低发电煤耗，提高粉煤灰的利用价值。

[0003] 目前，国内外一般采用的飞灰在线测碳方法有微波法、红外法及电容法。这些测量方法都是属于间接测量法，其测量数据都是根据事先准备好的标定曲线对比而获得的。由于煤种变化或者煤粉细度变化，必然使飞灰物理特性发生改变，从而导致原先的标定曲线不再适用。而我国煤炭资源丰富，火电厂用煤来源复杂，现有飞灰在线测碳仪不能满足我国火电厂燃用煤种多变的现实，提供的数据经常误导锅炉运行人员对锅炉燃烧调整的判断，严重影响锅炉燃烧经济性。

[0004] 而现有的实验室离线化验方法，需要人工取样、人工秤样、高温灼烧，然后再人工称重、计算，整个过程一般需要2-3个小时，由于检测数据严重滞后，而且数据量严重不足，因此，不能及时指导锅炉燃烧调整。专利号为200610126404.0的中国发明专利公开了一种燃煤电站锅炉烟道飞灰含碳量在线检测装置，该装置可以进行在线测量，但是仍然存在以下缺陷：1、电子天平安装在测量箱底部，为了能够称量坩埚的重量，称重杆必须很长，这样整个称重杆的重心很高，一旦机箱有少许震动，称重杆就会大幅晃动，从而影响测量精度。2、坩埚转盘圆周均匀地设有四个或四个以上用于搁置装载坩埚的通孔。这样的结构在测量流程中比较复杂，如果四个坩埚都加入测量过程，则从收集灰样到测量结果出来，整个测量流程时间较长，导致测量结果数据滞后大。3、坩埚是由旋转电机带动大齿轮盘和坩埚转盘而旋转，且需要两个定位传感器，结构复杂，故障较多。4、灰样在灼烧部件中需要较长的燃烧时间。

发明内容

[0005] 发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，克服了现有飞灰测碳仪存在的不足，检测精度高、速度快，重复性好，能满足用户对于锅炉燃烧及时调整的要求。

[0006] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

[0007] 一种锅炉飞灰灼烧测碳装置，它包括加样部件、灼烧部件、传送部件、秤样部件和排样部件；还包括坩埚托板，在坩埚托板上设有坩埚孔；坩埚托板的中心点固定在拉杆的顶端，拉杆穿过工位平台；在坩埚托板与工位平台之间的拉杆上设有同步轮，固定在工位平台下的换位电机通过同步带与同步轮相连；在工位平台上按圆周方向分布四个圆形通孔工位，依次为：加样工位、灼烧工位、秤样工位和排样工位，且四个圆形通孔的圆心位于同一半径的圆周上；加样部件位于加样工位的上方，灼烧部件位于灼烧工位的上方，秤样部件位于秤样工位之下，排样部件位于排样工位的上方。

[0008] 优选的，所述的坩埚托板为长条形板，在所述的长条形板的两端各设有一个与坩埚适配的坩埚孔。

[0009] 优选的，所述的秤样部件包括秤样杆、电子天平，电子天平固定在工位平台下面；秤样杆固定在电子天平的称量盘上；秤样杆竖直穿过秤样工位的中心，且伸出工位平台的上表面。

[0010] 优选的，本发明还包括制氧部件，所述的制氧部件通过气管与灼烧部件相连。

[0011] 优选的，所述的制氧部件为分子筛制氧装置。

[0012] 工作过程：通过加样部件将飞灰样品加入坩埚中，通过称样部件称量后；由传送部件将装有灰样的坩埚送入灼烧部件，在815℃±10℃温度下灼烧约10分钟；然后退出炉膛冷却后，再次通过秤样部件称量坩埚灰样重量，由仪器自动计算出灰样质量损失，从而计算出飞灰样品的含碳量；测量过的灰样由排样部件清除出坩埚，然后进行下一个灰样的测量。

[0013] 有益效果：(1)本发明将电子天平安装在工位平台下方，从而使得称重杆的长度大幅缩短，抗震动能力大大加强，从而大大提高了测量精度。(2)本发明的坩埚托板为带有两个可搁置坩埚通孔的条形板，结构更加简化，转动惯性小，有利于转动控制精度，而且测量结果时滞小。(3)本发明采用步进电机驱动同步轮带动坩埚托盘旋转，且只需一个位置传感器，结构简洁，控制精度更高。(4)本发明在灼烧部件中增加制氧部件，灰样在加热灼烧时仪器间歇性地向电阻炉炉膛中加入氧气，可以加速灰样中未燃尽碳的氧化，从而缩短测量时间。所述的制氧部件是一种分子筛制氧装置，无需使用化学试剂，使用安全，无需维护。

附图说明

[0014] 图1为本实用新型的结构示意图。

[0015] 图2为图1的左视图。

[0016] 图3为本发明的工位布置图。

[0017] 图4为本发明处于秤样工位的示意图。

[0018] 图5为本发明处于加样工位的示意图。

[0019] 图6为本发明处于灼烧和排样工位的示意图。

[0020] 图7为本发明的拉杆的结构示意图。

[0021] 图8为图7的俯视图。具体实施方式：

[0022] 如图1、2、3、4、5和6所示，本发明的锅炉飞灰灼烧测碳装置，包括坩埚托板1、传送部件、加样部件、灼烧部件、秤样部件、排样部件、工位平台和电气控制系统。

[0023] 所述的工位平台3上按圆周方向分布四个圆形通孔，，且四个圆形通孔的圆心位于同一半径的圆周上；顺时针依次排列为：加样工位6、灼烧工位7、秤样工位8和排样工位9。其中，加样部件10位于加样工位6的正上方，排样部件11位于排样工位9的正上方，灼烧部件位于灼烧工位7的正上方，秤样部件位于秤样工位8之下。

[0024] 坩埚托板1为一长条形板，在坩埚托板1的两端设有两个相同大小坩埚孔A和B，坩埚孔为圆形通孔，圆形通孔的圆心与工位孔的圆心呈同心圆分布，坩埚孔的直径比坩埚的最大外缘小，比坩埚的中心锅体大；一号坩埚和二号坩埚分别放置在这两个坩埚孔内。坩埚托板1的一端设有与旋转位置传感器19适配的凸块，当该凸块位于旋转位置传感器19内的时候，坩埚托板1上的两个坩埚刚好对应在相应的工位上。

[0025] 所述的传送部件包括拉杆2、换位电机5、升降平台12、升降电机13、加样顶杆14、排样顶杆15、丝杠16和灼烧顶杆25。坩埚托板1的中心固定在拉杆2上，拉杆2穿过工位平台3和升降平台12，升降平台12位于工位平台3和底部平台17之间。且拉杆2的末端固定有挡板；在坩埚托板1与工位平台3之间的拉杆2上设有弹簧。升降电机13带动升降平台12下降的时候，由于拉杆2末端的挡板的作用，拉杆2带动坩埚托板1下降；当升降电机13反向旋转的时候，带动升降平台12上升，此时，由于拉杆2上端的弹簧的作用，由弹簧的弹力带动坩埚托板1上升。换位电机5固定在工位平台3下方；换位电机5通过同步带与同步轮4相连，同步轮4固定在工位平台3的上方的拉杆2上，同步轮4与拉杆2之间为键槽配合，如图6和7所示。换位电机5带动坩埚托板1旋转，将坩埚送到相应的工位上。

[0026] 升降平台12通过丝杆螺帽18固定在丝杠16上，丝杠16的一端与升降电机13的输出轴相连，升降电机13固定在底部平台17上。升降电机13旋转可带动丝杠16旋转，丝杠螺帽18与丝杠16螺纹相咬合，丝杠16的旋转可带动丝杠螺帽18升降，进而由丝杠螺帽18带动升降平台12进行升降运动。在升降平台12下方设有升降位置传感器24，当升降平台12下降到该最低位，即升降位置传感器所在位置时，下降动作停止。在升降平台12的中心两侧各装有一根导向杆26，导向杆26的上端固定在工位平台3上，下端固定在底部平台
17上，升降平台12可沿导向杆26上下滑动。

[0027] 升降平台12上装有加样顶杆14、排样顶杆15、灼烧顶杆25，这些顶杆的位置分别与加样工位6、排样工位9、灼烧工位7的中心孔位相一致，且跟随升降平台12的上升，都能从下往上穿过工位平台3上的对应工位通孔，这些顶杆的直径比坩埚托板1上的坩埚通孔的孔径小。

[0028] 所述的灼烧部件包括电阻炉20、温度传感器21，电阻炉20包括保温体及设在本体内的电炉丝。电阻炉20竖直布置在灼烧工位7的正上方，电阻炉20的炉膛为空心圆柱体，炉膛封闭端朝上，炉膛开口端朝下正对灼烧工位7。温度传感器21位于炉膛居中位置，电阻炉20的圆柱形炉膛开口尺寸比坩埚的外径大。制氧装置27通过气管28通到电阻炉20的炉膛下部开口处，用来在灼烧时向炉膛输送氧气；所述的制氧部件为分子筛制氧装置。

[0029] 所述的秤样部件包括秤样杆22和电子天平23；电子天平23固定在工位平台3的下面，秤样杆22的底部固定在电子天平23的称量盘上。秤样杆22垂直穿过秤样工位8的中心，且伸出工位平台3之上，秤样杆22与工位平台3之间没有机械接触。秤样杆22的顶端设有与坩埚底部适配的端面。

[0030] 所述的坩埚为耐热陶瓷制成的锅体，坩埚开口外部有一个圆形凸台，坩埚的底部外侧呈倒锥状。

[0031] 所述的旋转位置传感器19、温度传感器21、升降位置传感器24由电气控制单元(如PLC、计算机)控制；由控制系统将传感器送来的信号收集过来，经过分析和处理，用来控制电阻炉的加热、升降电机的旋转、换位电机的起停，以及和电子天平的数据通讯。

[0032] 本发明具体工作过程如下：

[0033] 方法一：只有一个坩埚参与测量。

[0034] 1、在坩埚托板的A、B两个坩埚孔中分别放置两个干燥、完好的空坩埚：一号坩埚、二号坩埚。打开仪器电源，运行灼烧部件；使电阻炉温度升至815℃±10℃，并预热约30分钟。

[0035] 2、升降电机驱动升降平台下降，升降平台带动拉杆和坩埚托板下移，到达升降传感器所在位置时，仪器自动记录下初始升降位置：L位；然后升降电机开始反方向旋转，带动升降平台上升到自由高度：M位。坩埚托板也由于同步轮上方弹簧的力量，也恢复到原先的高度。

[0036] 坩埚托板在换位电机和同步带驱动下旋转，旋转位置传感器不断探测到坩埚托板的旋转位置，然后仪器自动记下初始旋转位置。

[0037] 3、换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达秤样工位时，停止旋转。升降电机驱动升降平台下降到L位停止，此时一号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得一号空坩埚的质量ma0。

[0038] 4、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达加样工位时停止，升降电机驱动升降平台上升，当加样顶杆托起一号坩埚上升到与加样部件底部贴合时停止，此时升降平台的高度位置：H位，然后加样部件将一定量的灰样加入到一号坩埚中。

[0039] 5、升降电机驱动升降平台下降至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，一号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得一号坩埚加入灰样的质量ma1。

[0040] 6、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达灼烧工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时灼烧顶杆托起一号坩埚上升到电阻炉炉膛中，炉膛温度被控制在815℃±10℃，一号坩埚在电阻炉中灼烧约10分钟；灼烧期间制氧部件27间歇性地向电阻炉炉膛中通入氧气。

[0041] 7、升降电机驱动升降平台下降至M位，一号坩埚冷却约1分钟后，换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，同时一号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得一号坩埚灼烧后的质量ma2。

[0042] 8、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达排灰工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时排样顶杆托起一号坩埚上升到与排样部件底部贴合，排样部件将一号坩埚中的灰样清除出去。

[0043] 9、灰样的含碳量百分数公式为(ma1-ma2)/(ma1-ma0)×100％，仪器自动计算出飞灰含碳量值。

[0044] 重复方法一中步骤3-9的过程。

[0045] 方法二：一号坩埚和二号坩埚同时参与测量。

[0046] 步骤1-3同方法一中的步骤1-3。

[0047] 4、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达加样工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时加样顶杆托起一号坩埚上升到与加样部件底部贴合，然后加样部件将一定量的灰样加入到一号坩埚中。

[0048] 5、升降电机驱动升降平台下降至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，此时一号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得一号坩埚加入灰样的质量ma1。

[0049] 6、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达灼烧工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时灼烧顶杆托起一号坩埚上升到电阻炉炉膛中，炉膛温度被控制在815℃±10℃，一号坩埚在电阻炉中灼烧约10分钟。同时排样顶杆托起二号坩埚上升到与排样部件底部贴合，排样部件工作，将二号坩埚中的灰样清除出去。

[0050] 7、升降电机驱动升降平台下降至M位，一号坩埚冷却约1分钟后；换位电机驱动坩埚托板旋转，当一号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，同时一号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得一号坩埚灼烧后的质量ma2。

[0051] 8、根据灰样的含碳量百分数公式(ma1-ma2)/(ma1-ma0)×100％，仪器自动计算出一号坩埚中的飞灰含碳量值。

[0052] 9、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当二号坩埚到达秤样工位时，停止旋转。升降电机驱动升降平台下降到L位停止，此时二号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得二号空坩埚的重量mb0。

[0053] 10、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当二号坩埚到达加样工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时加样顶杆托起二号坩埚上升到与加样部件底部贴合，然后加样部件将一定量的灰样加入到二号坩埚中。

[0054] 11、升降电机驱动升降平台下降至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当二号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，此时二号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得二号坩埚加入灰样的质量mb1。

[0055] 12、升降电机驱动升降平台上升至M位，然后换位电机驱动坩埚托板旋转，当二号坩埚到达灼烧工位时停止，升降电机驱动升降平台上升到H位，同时灼烧顶杆托起二号坩埚上升到电阻炉炉膛中，炉膛温度被控制在815℃±10℃，二号坩埚在电阻炉中灼烧约10分钟。同时排样顶杆托起一号坩埚上升到与排样部件底部贴合，排样部件工作将一号坩埚中的灰样清除出去；灼烧期间制氧部件27间歇性地向电阻炉炉膛中通入氧气。

[0056] 13、升降电机驱动升降平台下降至M位，二号坩埚冷却约1分钟后，换位电机驱动坩埚托板旋转，当二号坩埚到达秤样工位时停止，升降电机驱动升降平台下降到L位，同时二号坩埚落在秤样杆上，电子天平开始称量，仪器获得二号坩埚灼烧后的质量mb2。

[0057] 14、根据灰样的含碳量百分数公式(mb1-mb2)/(mb1-mb0)×100％，仪器自动计算出二号坩埚中的飞灰含碳量值。

[0058] 15、重复方法二中步骤4-14的过程。

[0059] 方法二提高了装置的运行工作效率，节约了测量时间。