一种炉内积灰采样装置，主要用于电厂锅炉及相关试验装置的积灰样品采集。装置主体分为枪体、固定采样管和移动采样管三部分。其中枪体为双层套管结构，压缩空气在套管内流动。采样管表面布置热电偶，测量表面温度。气体流量控制器控制压缩空气流量进而控制采样时固定采样管和移动采样管的表面温度。固定采样管采用过盈配合固定在枪体上，移动采样管采用间隙配合布置在枪体前端，采样后可取下。采样管材质可据研究对象的材质选取，采样管尺寸根据炉内流场的参数计算决定。本可用于高温下积灰样品的采集，特点在于充分考虑流场条件、金属材质和温度对积灰的影响，可以保证积灰样品的真实性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种炉内高温积灰采样装置，属于炉内高温燃烧用的实验研究设备。
技术介绍
积灰不仅降低锅炉热效率，严重时还会危及锅炉安全运行，是固体燃料燃烧技术发展的主要障碍。《京都议定书》签订后，生物质燃料由于二氧化碳近零排放的特点逐渐成为燃烧
研究的热点，相对于燃煤锅炉生物质锅炉运行时积灰更加严重，这进一步促进了研究者对积灰形成机理的探究。燃料中的成灰物质在燃烧过程中进入高温烟气，以气相和颗粒相两种形式存在，这些成灰物质伴随着复杂的物理化学过程运动到换热器表面并沉积下来便形成积灰。采集积灰样品进行分析是研究积灰形成机理和控制方法的主要手段。通过对积灰样品的分析可以得到积灰形成速度，成分构成等信息。过去积灰样品的采集方式主要有两种， 一是停炉后冷态采集换热器上的积灰，该方法受锅炉运行状况的限制采样不具有实时性，而且不能有计划的控制工况条件开展积灰研究。二是采用积灰装置实时采样，过去使用的枪体设计中对于采样处流场条件、温度条件、表面材质等影响因素缺乏系统完善的考虑，同时采集的积灰由于烧结在枪体表面需要用刀具刮下，这样必然破坏了积灰本身的结构，导致后续研究中不能对积灰形貌和成分分布进行分析。在炉内高温环境下，采集贴近实际工况的积灰样品并保证采集过程积灰不被破坏对于研究积灰形成和发展机理是至关重要的，目前并没有合适的采样设施见诸报道。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型炉内高温积灰采样装置，可模拟实际流场条件、温度条件，并保证采样管表面材质与待测锅炉换热器材质一致，使积灰采样过程中成灰物质的物理化学转化途径贴近实际工况，从而保证积灰取样的真实性。同时，可拆卸的移动采样管可以无损取样。具有结构简单、可靠、适应范围广等特点。本专利技术的技术方案如下一种炉内积灰采样装置，其特征在于，该积灰采样装置包括枪体l、固定采样管2和移动采样管3，以及设置在枪体外部的保护套管8;所述的枪体1是由枪体内管10和外管9组成，所述的固定采样管2和移动采样管3套设在枪体外管9的一端上，并在固定采样管2和移动采样管3的表面嵌有热电偶5;在枪体外管的另一端的侧面上设有压縮空气进口6，在与该压縮空气进口同一端的枪体内管10的端部设有压縮空气出口7;在压縮空气入口前设有气体流量控制器4。本专利技术的技术特征还在于该积灰采样装置的固定采样管2和移动采样管3的外径根据公式"=/^《^/(9//&)确定(其中Pp为飞灰密度、^为飞灰粒径、^为烟气速度、为烟气动力粘度、"为采样管外径、St为斯托克斯数)，固定采样管2和移动采样管3的材质与待测锅炉换热器材质一致。本专利技术的另一技术特征是该积灰采样装置还包括计算机ll，该计算机ll通过信号线与热电偶5和气体流量控制器4连接。本专利技术的又一技术特征是该炉内积灰采样装置在靠近移动采样管3—端，热电偶5伸出固定采样管2的长度为热电偶5直径的l一l. 5倍；移动采样管3顶端加工有圆柱形凹槽，凹槽直径与热电偶5外径一致，凹槽的轴向深度为凹槽直径的1.5-2倍。本专利技术具有以下优点及突出性效果首先充分考虑了积灰形成过程的主要影响因素，最大程度地保证采样过程与实际工况近似，这些因素包括流场条件、采样管材质、表面温度等。本技术的采样管外径根据采样当地的流场参数确定，保证积灰采样时流场条件与实际情况一致；采样管材质的选用与待研究积灰处表面材质保持一致；同时采样管表面温度可控，可实时追踪炉内换热器表面温度，保证积灰采样时温度条件与实际情况一致。可拆卸的移动采样管可实现无损积灰采样，样品用于积灰形貌和成分分布的分析。同时固定采样管采集的样品用于积灰速度的测量或总体成分分析。同时可快速拆卸的移动采样管设计，减少了多次采集间的处理时间，大大提高了工作效率。无损的积灰采样方法，使积灰的形貌得以保存进而为研究者提供了更为丰富的信息。综上，该采样装置的出现为积灰的现场测量和实验室研究提供了更为便捷，更为科学，更为准确的采样方法。为积灰机理以及系统的实验研究提供了可能，可以极大的提升工作效率和经济性。附图说明图l是本炉内积灰采样管的结构示意图。图2是本炉内积灰采样管侧视图。图3是本炉内积灰采样管内部气体流动示意图。图中，l一枪体；2 —固定采样管；3 —移动采样管；4-气体流量控制器；5 —热电偶；6 —压縮空气进口； 7 —压縮空气出口； 8 —保护套管；9一枪体外管；IO —枪体内管；11-计算机。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体结构、工作原理和工作过程作进一步的说明。本专利技术提供的炉内积灰采样装置如图l所示，该炉内积灰采样装置包括枪体l、固定采样管2和移动采样管3，以及设置在枪体外部的保护套管8;所述的枪体l是由枪体内管10和枪体外管9组成，所述的固定采样管2和移动采样管3套设在枪体外管的一端上，所述的固定采样管2和移动采样管3的表面嵌有热电偶5;在枪体外管9的另一端的侧面 上设有压縮空气进口 6，在与该压缩空气进口同一端的枪体内管10的端部设有压缩空气 出口7;在压縮空气入口 6前设有气体流量控制器(4)。该积灰采样装置的固定采样管2和移动采样管3的外径应根据公式 "/y^g/(9/^)确定(其中A为飞灰密度、4为飞灰粒径、^为烟气速度、A为烟气 动力粘度、"为采样管外径、St为斯托克斯数)，固定采样管2和移动采样管3的材质与 待测锅炉换热器材质一致。该积灰采样装置还包括计算机11，该计算机11通过信号线与热电偶5和气体流量控 制器4连接。本专利技术提供的一种炉内积灰采样装置，其工作原理如下该采样装置能够模拟实际流场条件，根据待测锅炉换热器处流场的分数确定采样管 外径。其中，5V = /y/〗Fg/(9/^)， / p为飞灰密度、4为飞灰粒径、^为烟气速度、 〃为 烟气动力粘度、"为采样管外径、St为斯托克斯数。 一般来说，实际锅炉采样时采样管 外径应与待研究的换热器管径保持一致，实验室研究时则需根据待研究工况的5Y数确定 采样管外径。采样时固定采样管2和移动采样管3的表面温度是可控的，采样管表面布置有精度为 0. 01K的热电偶5。气体流量控制器4调节枪体1内压縮空气的流量进而控制采样管表面 温度。表面温度可以预先设定为固定值，也可实时追踪待研究的换热器表面温度。温度 控制过程可由计算机ll完成。热电偶5布置在固定采样管2表面，可快速拆卸。移动采样管3顶端开圆柱形凹槽， 热电偶5顶端可以插入以减小接触热阻，保证采样温度测量的准确性。同时，凹槽还起 到固定移动采样管3的作用。采样前应把固定采样管2和移动采样管3插到采样位置预热，并将保护套管8套在 枪体上，使其达到预定温度。在此过程中，保护套管8可以避免成灰物质在采样管表面 沉积。达到预定工况后，迅速取下保护套管8并将采样装置放回采样位置。可拆卸的移动采样管3可实现无损积灰采样，保证样品回收过程中积灰样品的形貌不 被破坏。这为进一步分析积灰的形貌和成分分布提供了可能。更换不同材料的移动采样管3为研究换热器材质对积灰的影响提供了便捷的途径。此 外采集多个样品时，可更换的移动采样管3可以节省采样间的处理时间，提高工作效率。下面结合附图进一步说明本专利技术的工作过程。首先根据采样处流场条件，确定固定采样管2和移动采样管3的外径。具体方法如 下实际锅炉采样使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种炉内积灰采样装置，其特征在于，该积灰采样装置包括枪体（１）、固定采样管（２）和移动采样管（３），以及设置在枪体外部的保护套管（８）；所述的枪体（１）是由枪体内管（１０）和枪体外管（９）组成，所述的固定采样管（２）和移动采样管（３）套设在枪体外管（９）的一端上，并在固定采样管（２）和移动采样管（３）的表面嵌有热电偶（５）；在枪体外管的另一端的侧面上设有压缩空气进口（６），在与该压缩空气进口同一端的枪体内管（１０）的端部设有压缩空气出口（７）；在压缩空气入口（６）前设有气体流量控制器（４）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓光，李水清，卓建坤，李庚达，宋蔷，姚强，
申请(专利权)人：清华大学，清华大学煤燃烧工程研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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