锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，它涉及一种煤粉浓度在线测量装置。本发明为解决现有的锅炉一次风煤粉浓度存在在线测量装置缺乏、造价高、测量精度低等问题。本发明的光纤束垂直穿设在一次风管道上，钢管套装在光纤束上，采样头沿轴向开有煤粉通过孔，采样头的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽，钢管固装在采样头两侧的采样头固定槽上，且采样头位于光纤束的中部，一次风管道与钢管的交汇处各设有一个密封组件，钢管的一端设有光源盒，钢管的另一端设有光电池盒。本发明尤其适用于有煤粉仓和无煤粉仓燃烧系统的一次风煤粉浓度在线测量。
1.一种锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：所述在线测量装置包括光纤束(2)、钢管(3)、一个或二个采样头(5)、光源盒(7)、光电池盒(8)和两个密封组件(6)，光纤束(2)垂直穿设在一次风管道(1)上，且光纤束(2)的两端穿过一次风管道(1)，钢管(3)套装在光纤束(2)上，且钢管(3)的内壁与光纤束(2)之间通过耐热胶胶结，当采样头(5)的数量为一个时，采样头(5)沿轴向开有煤粉通过孔(5-1)，采样头(5)的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽(5-2)，钢管(3)固装在采样头(5)两侧的采样头固定槽(5-2)，且采样头(5)位于光纤束(2)的中部，当采样头(5)的数量为两个时，
每个采样头(5)均沿轴向开有煤粉通过孔(5-1)，每个采样头(5)的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽(5-2)，钢管(3)分别固装在采样头(5)两侧的采样头固定槽(5-2)上，且两个采样头(5)并列位于光纤束(2)的中部，一次风管道(1)与钢管(3)的交汇处外部各设有一个密封组件(6)，钢管(3)的一端设有光源盒(7)，钢管(3)的另一端设有光电池盒(8)，所述光源盒(7)包括光源盒端板(7-1)、光源盒盒盖(7-2)、光源盒外壳(7-3)、光源盒卡头(7-4)、光源盒金属罩(7-5)、电发光元件(7-6)和光源盒绝缘板(7-7)，光源盒端板(7-1)与钢管(3)一端的端部螺纹连接，光源盒金属罩(7-5)固装在与钢管(3)相对一侧的光源盒端板(7-1)上，电发光元件(7-6)固装在光源盒绝缘板(7-7)的中部，光源盒绝缘板(7-7)通过螺栓分别固装在光源盒金属罩(7-5)和光源盒端板(7-1)上，电发光元件(7-6)密封在光源盒金属罩(7-5)内，电发光元件(7-6)发出的光束正对钢管(3)内的光纤束(2)，光源盒外壳(7-3)设置在光源盒端板(7-1)上，光源盒盒盖(7-2)的中部开有电源线引入口(7-2-1)，光源盒盒盖(7-2)盖装在光源盒外壳(7-3)的开口端，光源盒卡头(7-4)设置在电源线引入口(7-2-1)内，所述光电池盒(8)包括光电池盒端板(8-1)、光电池盒盒盖(8-2)、光电池盒外壳(8-3)、光电池盒卡头(8-4)、光电池盒金属罩(8-5)、光电池(8-6)和光电池盒绝缘板(8-7)，光电池盒端板(8-1)与钢管(3)另一端的端部螺纹连接，光电池盒金属罩(8-5)固装在与钢管(3)相对一侧的光电池盒端板(8-1)上，光电池(8-6)固装在光电池盒绝缘板(8-7)的中部，光电池盒绝缘板(8-7)通过螺栓分别固装在光电池盒金属罩(8-5)和光电池盒端板(8-1)上，光电池(8-6)密封在光电池盒金属罩(8-5)内，且光电池(8-6)的中心正对钢管(3)内的光纤束(2)的中心，光电池盒外壳(8-3)设置在光电池盒端板(8-1)上，光电池盒盒盖(8-2)的中部开有输出信号引出口(8-2-1)，光电池盒盒盖(8-2)盖装在光电池盒外壳(8-3)的开口端，光电池盒卡头(8-4)设置在输出信号引出口(8-2-1)内。
2.根据权利要求1所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：光源盒外壳(7-3)的圆周壁上开有多个通风孔(7-3-1)，光电池盒外壳(8-3)的圆周壁上开有多个通风孔(8-3-1)。
3.根据权利要求1或2所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：所述光源盒绝缘板(7-7)为树脂绝缘板。
4.根据权利要求3所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：所述煤粉浓度在线测量装置还包括防磨套管(4)，防磨套管(4)套装在钢管(3)上，且一次风管道(1)与防磨套管(4)的交汇处各设有一个密封组件(6)。
5.根据权利要求4所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：防磨套管(4)为合金套管或陶瓷套管。
6.根据权利要求1或4所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：所述每个密封组件(6)均包括密封垫(6-1)、法兰(6-2)、钢套(6-3)、螺帽(6-4)、钢环(6-5)和密封填料(6-6)，法兰(6-2)固装在一次风管道(1)且与光纤束(2)的交汇处的一次风管道(1)上，密封垫(6-1)设置在一次风管道(1)与法兰(6-2)之间，钢套(6-3)套装在防磨套管(4)的外壁上，且钢套(6-3)的内壁上部设有凹槽，密封填料(6-6)设置在钢套(6-3)部的凹槽内，且密封填料(6-6)位于钢套(6-3)与防磨套管(4)之间，钢环(6-5)通过螺帽(6-4)将钢套(6-3)和密封填料(6-6)固定。
7.根据权利要求6所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：所述在线测量装置还包括防磨片(9)，防磨片(9)的大小和形状与采样头(5)端部的大小和形状相匹配，防磨片(9)固装在采样头(5)的迎风面。
8.根据权利要求7所述的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置，其特征在于：防磨片(9)为合金防磨片或陶瓷防磨片。
锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种煤粉浓度在线测量装置，具体涉及锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置。
背景技术
[0002] 发电厂的锅炉绝大多数是燃煤锅炉，将煤磨制成煤粉，在锅炉内燃烧。向锅炉内输送煤粉和空气的混合物叫锅炉一次风。一台大型电厂锅炉有4-6个一次风管道同时向锅炉输入煤粉。锅炉负荷变化时，输入的煤粉量随之变化。一次风煤粉浓度要求在规定的范围内，煤粉浓度过大或过小都直接影响锅炉安全经济运行。每个一次风管道的煤粉浓度应保持一致，使锅炉处在最佳的燃烧状态。因此，在线检测锅炉一次风煤粉浓度，对燃煤电厂的安全经济运行是至关重要的。但是，至今还没有可供广泛使用的一次风煤粉浓度在线测量装置，是国内外长期未能解决的难题。我国西安热工研究院做了大量研究工作，取得了一些科研成果，提供了一种锅炉一次风煤粉浓度在线测量方法和测量装置。该方法是测量一次风的流量和一次风的温度，用计算热量平衡的方法计算出一次风的煤粉浓度。西安热工研究院的这种测量装置，只适用于有煤粉仓的燃烧系统，不能用于直吹式燃烧系统。该测量装置系统比较复杂。一次风流量的测量误差及温度测量误差，都影响一次风煤粉浓度测量的精度。应用热量平衡的测量方法反应迟缓，不能迅速反应煤粉浓度的变换，西安热工研究院的一次风煤粉浓度在线测量装置至今未能广泛应用。
[0003] 我国目前发电装机容量已有10亿千瓦，未来五年还要增加5亿千瓦，其中70％以上是燃煤电厂，每年发电厂燃煤数十亿吨。一次风的煤粉浓度过大或过小都直接影响锅炉安全经济运行，因此，迫切需要造价低、测量准确的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置缺乏、造价高、测量精度低等问题，为了确保锅炉安全经济运行，提供一种结构简单、造价低、测量准确的锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置。
[0005] 本发明的技术方案是：锅炉一次风煤粉浓度在线测量装置包括光纤束、钢管、一个或二个采样头、光源盒、光电池盒和两个密封组件，光纤束垂直穿设在一次风管道上，且光纤束的两端穿过一次风管道，钢管套装在光纤束上，且钢管的内壁与光纤束之间通过耐热胶胶结，
[0006] 当采样头的数量为一个时，
[0007] 采样头沿轴向开有煤粉通过孔，采样头的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽，钢管固装在采样头两侧的采样头固定槽上，且采样头位于光纤束的中部，[0008] 当采样头的数量为两个时，
[0009] 每个采样头均沿轴向开有煤粉通过孔，每个采样头的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽，钢管分别固装在采样头两侧的采样头固定槽上，且两个采样头并列位于光纤束的中部，
[0010] 一次风管道与钢管的交汇处外部各设有一个密封组件，钢管的一端设有光源盒，钢管的另一端设有光电池盒，所述光源盒包括光源盒端板、光源盒盒盖、光源盒外壳、光源盒卡头、光源盒金属罩、电发光元件和光源盒绝缘板，光源盒端板与钢管一端的端部螺纹连接，光源盒金属罩固装在与钢管相对一侧的光源盒端板上，电发光元件固装在光源盒绝缘板的中部，光源盒绝缘板通过螺栓分别固装在光源盒金属罩和光源盒端板上，电发光元件密封在光源盒金属罩内，电发光元件发出的光束正对钢管内的光纤束，光源盒外壳设置在光源盒端板上，光源盒盒盖的中部开有电源线引入口，光源盒盒盖盖装在光源盒外壳的开口端，光源盒卡头设置在电源线引入口内，所述光电池盒包括光电池盒端板、光电池盒盒盖、光电池盒外壳、光电池盒卡头、光电池盒金属罩、光电池和光电池盒绝缘板，光电池盒端板与钢管另一端的端部螺纹连接，光电池盒金属罩固装在与钢管相对一侧的光电池盒端板上，光电池固装在光电池盒绝缘板的中部，光电池盒绝缘板通过螺栓分别固装在光电池盒金属罩和光电池盒端板上，光电池密封在光电池盒金属罩内，且光电池的中心正对钢管内的光纤束的中心，光电池盒外壳设置在光电池盒端板上，光电池盒盒盖的中部开有输出信号引出口，光电池盒盒盖盖装在光电池盒外壳的开口端，光电池盒卡头设置在输出信号引出口内。
[0011] 本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明电发光元件发出的光束通过光纤束、采样头传输到光电池盒内，采样头的煤粉浓度直接影响着光电池接收光信号的强度，煤粉浓度的变化导致光电池输出电路电压的变化，将输出电压随时间的变化关系输出到仪表和计算机上，便可在线显示一次风的煤粉浓度，实现了直接测量一次风煤粉浓度，测量精度和灵敏度高。实际生产过程中，通过监测和调控煤粉浓度，有效的保证了锅炉的安全经济运行。2.本发明结构简单，生产制造容易，成本低。3本发明对一次管道的直管段的长度没有要求，安装位置容易满足。4.本发明工作可靠，维修工作量少。5.本发明尤其适用于有煤粉仓和无煤粉仓(直吹式)燃烧系统的一次风煤粉浓度在线测量。
附图说明
[0012] 图1是本发明带有一个采样头的主视图；图2是图1在A-A处的剖视图；图3密封组件的放大图；图4是光源盒的放大图；图5是光电池盒的放大图；图6是本发明带有两个采样头的主视图；图7是本发明光电池盒内输出电压信号的电路图(图中所示的电源为光电池)。
具体实施方式
[0013] 具体实施方式一：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式包括光纤束2、钢管3、一个或二个采样头5、光源盒7、光电池盒8和两个密封组件6，光纤束2垂直穿设在一次风管道1上，且光纤束2的两端穿过一次风管道1，钢管3套装在光纤束2上，且钢管3的内壁与光纤束2之间通过耐热胶胶结，
[0014] 当采样头5的数量为一个时，
[0015] 采样头5沿轴向开有煤粉通过孔5-1，采样头5的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽5-2，钢管3固装在采样头5两侧的采样头固定槽5-2上，且采样头5位于光纤束2的中部，
[0016] 当采样头5的数量为两个时，
[0017] 每个采样头5均沿轴向开有煤粉通过孔5-1，每个采样头5的两侧沿径向各开有一个采样头固定槽5-2，钢管3分别固装在采样头5两侧的采样头固定槽5-2上，且两个采样头5并列位于光纤束2的中部，
[0018] 一次风管道1与钢管3的交汇处外部各设有一个密封组件6，钢管3的一端设有光源盒7，钢管3的另一端设有光电池盒8，所述光源盒7包括光源盒端板7-1、光源盒盒盖7-2、光源盒外壳7-3、光源盒卡头7-4、光源盒金属罩7-5、电发光元件7-6和光源盒绝缘板
7-7，光源盒端板7-1与钢管3一端的端部螺纹连接，光源盒金属罩7-5固装在与钢管3相对一侧的光源盒端板7-1上，电发光元件7-6固装在光源盒绝缘板7-7的中部，光源盒绝缘板7-7通过螺栓分别固装在光源盒金属罩7-5和光源盒端板7-1上，电发光元件7-6密封在光源盒金属罩7-5内，电发光元件7-6发出的光束正对钢管3内的光纤束2，光源盒外壳
7-3设置在光源盒端板7-1上，光源盒盒盖7-2的中部开有电源线引入口7-2-1，光源盒盒盖7-2盖装在光源盒外壳7-3的开口端，光源盒卡头7-4设置在电源线引入口7-2-1内，所述光电池盒8包括光电池盒端板8-1、光电池盒盒盖8-2、光电池盒外壳8-3、光电池盒卡头
8-4、光电池盒金属罩8-5、光电池8-6和光电池盒绝缘板8-7，光电池盒端板8-1与钢管3另一端的端部螺纹连接，光电池盒金属罩8-5固装在与钢管3相对一侧的光电池盒端板8-1上，光电池8-6固装在光电池盒绝缘板8-7的中部，光电池盒绝缘板8-7通过螺栓分别固装在光电池盒金属罩8-5和光电池盒端板8-1上，光电池8-6密封在光电池盒金属罩8-5内，且光电池8-6的中心正对钢管3内的光纤束2的中心，光电池盒外壳8-3设置在光电池盒端板8-1上，光电池盒盒盖8-2的中部开有输出信号引出口8-2-1，光电池盒盒盖8-2盖装在光电池盒外壳8-3的开口端，光电池盒卡头8-4设置在输出信号引出口8-2-1内。
[0019] 本实施方式的耐高温密封胶为350℃高温密封胶，生产厂家为南京神童特种玻璃技术有限公司、济南佰盛玻璃技术有限公司、广州市耐力环保科技有限公司、北京奥宇可鑫机械零件修理集团公司和广州恒荣特种玻璃有限公司等。
[0020] 本实施方式的电发光元件7-6固装在光源盒绝缘板7-7上，所述的电发光元件7-6为发光二级管，发光二级管由稳压直流电源供电，同时，在光源盒绝缘板7-7的外平面上固定有多个接线端子。
[0021] 本实施方式的光源盒金属罩7-5为铝制光源盒金属罩。
[0022] 本实施方式的光电池盒外壳8-3为钢制光电池盒外壳。
[0023] 本实施方式的光电池盒金属罩8-5为铝制光电池盒金属罩。
[0024] 本实施方式的光电池盒绝缘板8-7采用电工树脂板制作，绝缘效果好。
[0025] 本实施方式的光电池8-6固装在光电池盒绝缘板8-7的中部，光电池盒绝缘板8-7外平面上固定电阻R0、R1、R2和多个接线端子，光电池8-6接收通过光纤束2投射的光，光电池8-6输出的光电流通过锰铜电阻R0，铜电阻R1和可调电阻R2，电阻R0两端电压作为本发明的输出电压信号。
[0026] 本实施方式的两个采样头5之间的中心距是一次风管道1内径的三分之一。
[0027] 具体实施方式二：结合图4-图5说明本实施方式，本实施方式的光源盒外壳7-3的圆周壁上开有多个通风孔7-3-1，光电池盒外壳8-3的圆周壁上开有多个通风孔8-3-1。如此设置，通风效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0028] 本实施方式的光源盒外壳7-3的圆周壁上均布2周通风孔7-3-1，光电池盒外壳8-3的圆周壁上均布2周通风孔8-3-1。
[0029] 具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的所述光源盒绝缘板7-7为树脂绝缘板。如此设置，光源盒绝缘板7-7采用电工树脂板制作，绝缘效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
[0030] 具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的所述煤粉浓度在线测量装置还包括防磨套管4，防磨套管4套装在钢管3上，且一次风管道1与防磨套管4的交汇处各设有一个密封组件6。如此设置，有效的保护钢管3在使用过程中不被磨损，延长了钢管3的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
[0031] 具体实施方式五：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的防磨套管4为合金套管或陶瓷套管。如此设置，防磨效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
[0032] 具体实施方式六：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的每个密封组件6均包括密封垫6-1、法兰6-2、钢套6-3、螺帽6-4、钢环6-5和密封填料6-6，法兰6-2固装在一次风管道1且与光纤束2的交汇处的一次风管道1上，密封垫6-1设置在一次风管道1与法兰6-2之间，钢套6-3套装在防磨套管4的外壁上，且钢套6-3的内壁上部设有凹槽，密封填料6-6设置在钢套6-3上部的凹槽内，且密封填料6-6位于钢套6-3与防磨套管4之间，钢环6-5通过螺帽6-4将钢套6-3和密封填料6-6固定。如此设置，更加牢固的将光纤束和采样头密封固定在一次风管道上。其它组成和连接关系与具体实施方式一或四相同。
[0033] 具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述在线测量装置还包括防磨片9，防磨片9的大小和形状与采样头5端部的大小和形状相匹配，防磨片9固装在采样头5的迎风面。如此设置，有效的提高了采样头的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
[0034] 具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，本实施方式的防磨片9为合金防磨片或陶瓷防磨片。如此设置，防磨效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
[0035] 本发明的工作过程是：
[0036] 电发光元件(即发光二极管)由直流稳压电源供电，发出一定强度的光束，光束通过光纤，穿过采样头的中心孔及采样头另一端的光纤束，投射在光电池上，当没有一次风通过采样头的中心孔时，光电池输出较大的光电流；当有一次风流过采样头的中心孔时，由于煤粉颗粒通过采样头的中心孔，减小了投射在光电池的光的强度，光电池输出的光电流减小；随着一次风煤粉浓度变化，光电流随之变化，煤粉浓度与光电流有函数关系，光电池输出的光电流通过R0、R1、R2三个电阻，R0电阻两端的电压接入仪表和计算机，即可测量并显示出一次风的煤粉浓度，其中：R1用于光电池环境温度补偿，R2用于调节光电流设定值，即煤粉浓度为零时，R0电阻两端电压为设定值。
