一种锅炉尾部烟道截面氧气和CO同步监测装置及方法

一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法
技术领域
1.本发明涉及工业烟气监测技术领域，具体涉一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法。


背景技术：

2.目前锅炉尾部烟道截面氧量分布是极其不均匀的，单点测量方式无法代表烟道内的氧量值，即仅靠单点测量氧量值方式不具备代表性，同时目前尾部烟道送风量控制参考因素只有氧量，即风量控制只依据氧量进行调节比较单一，会造成送风量控制不精确的问题。


技术实现要素：

3.本技术提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法，以至少解决相关技术中风量调节的依赖因素唯一性、单点代表性差、测量准确度低的问题。
4.本技术第一方面实施例提出一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置，所述装置包括：取样装置、取样混合模块、冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪和co分析仪；
5.所述取样装置设置于锅炉尾部烟道截面上并且取样装置的输出端与取样混合模块的输入端相连，用于对锅炉尾部烟道截面的烟气进行多点取样并将取样后的烟气传输至取样混合模块；
6.所述取样混合模块的输出端与冷凝模块的输入端相连，用于控制取样装置的取样量并对取样的烟气进行混合然后将混合后的烟气传输至冷凝模块进行冷凝除水；
7.所述抽气泵用于为整个装置提供烟气流动的动力，抽气泵的输入端与冷凝模块的输出端相连、输出端与过滤模块的输入端相连，冷凝模块内的烟气通过抽气泵后传输至过滤模块；
8.所述过滤模块的输出端分别与氧气分析仪以及co分析仪相连，过滤模块对烟气进行过滤后并分别将烟气输送至氧气分析仪以及co分析仪；
9.氧气分析仪对采样的烟气内的氧气含量进行监测，co分析仪同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。
10.本技术第二方面实施例提出一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测方法，所述方法包括：
11.步骤1：将多个取样探杆通过对应的焊接套筒法兰固定在锅炉尾部烟道的取样位置；
12.步骤2：通过第二伴热管将取样探杆与取样混合模块之间进行连通，通过第一伴热管将取样混合模块与冷凝模块之间进行连通；
13.步骤3：通过管路将冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪、co分析仪进行连接；
14.步骤4：启动抽气泵，在锅炉尾部烟道内的烟气在抽气泵的作用下依次通过取样探杆、取样混合模块、冷凝模块、抽气泵、过滤模块后进入氧气分析仪和co分析仪；
15.步骤5：观察氧气分析仪和co分析仪，氧气分析仪对采样的烟气内的氧气含量进行监测，co分析仪同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。
16.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
17.本发明提供了一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法，所述装置包括取样装置、取样混合模块、冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪和co分析仪；所述取样装置设置于锅炉尾部烟道截面上并且取样装置的输出端与取样混合模块的输入端相连，用于对锅炉尾部烟道截面的烟气进行多点取样并将取样后的烟气传输至取样混合模块；所述取样混合模块的输出端与冷凝模块的输入端相连，用于控制取样装置的取样量并对取样的烟气进行混合然后将混合后的烟气传输至冷凝模块进行冷凝除水；所述抽气泵用于为整个装置提供烟气流动的动力，抽气泵的输入端与冷凝模块的输出端相连、输出端与过滤模块的输入端相连，冷凝模块内的烟气通过抽气泵后传输至过滤模块；所述过滤模块的输出端分别与氧气分析仪以及co分析仪相连，过滤模块对烟气进行过滤后并分别将烟气输送至氧气分析仪以及co分析仪；氧气分析仪对采样的烟气内的氧气含量进行监测，co分析仪同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。本发明的技术方案采用多点方式进行测量从而更加全面了解烟道截面氧量和一氧化碳分布情况，使得风量调节范围更精确。
18.本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
19.本技术上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置的结构图；
21.图2是根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置的详细结构图；
22.图3是根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置中co反馈调节原理图；
23.图4是根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测方法的流程图。
24.附图标记说明：
25.取样装置-1；取样混合模块-2；压力传感器-201；第三流量计-202；电磁阀-203；冷凝模块-3；抽气泵-4；过滤模块-5；第二过滤器-501；氧气分析仪-6；co分析仪-7；取样探杆-101；焊接套筒法兰-102；探头机箱-103；第一流量计-801；第二流量计-802；第一伴热管-901；第二伴热管-902；第一过滤器-10；第一管路-11；第二管路-12；第三管路-13；怀特池-14。
具体实施方式
26.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
27.本技术提出的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法，所述装置包括取样装置、取样混合模块、冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪和co分析仪；所述取样装置设置于锅炉尾部烟道截面上并且取样装置的输出端与取样混合模块的输入端相连，用于对锅炉尾部烟道截面的烟气进行多点取样并将取样后的烟气传输至取样混合模块；所述取样混合模块的输出端与冷凝模块的输入端相连，用于控制取样装置的取样量并对取样的烟气进行混合然后将混合后的烟气传输至冷凝模块进行冷凝除水；所述抽气泵用于为整个装置提供烟气流动的动力，抽气泵的输入端与冷凝模块的输出端相连、输出端与过滤模块的输入端相连，冷凝模块内的烟气通过抽气泵后传输至过滤模块；所述过滤模块的输出端分别与氧气分析仪以及co分析仪相连，过滤模块对烟气进行过滤后并分别将烟气输送至氧气分析仪以及co分析仪；氧气分析仪对采样的烟气内的氧气含量进行监测，co分析仪同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。本发明的技术方案基于tdlas技术，采用多点方式进行测量从而更加全面了解烟道截面氧量和一氧化碳分布情况，使得风量调节范围更精确，节省锅炉运行成本和日常维护成本。
28.实施例1
29.图1为本公开实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置的机构示意图，如图1所示，所述装置包括：至少一个取样装置1、至少一个取样混合模块2、至少一个冷凝模块3、至少一个抽气泵4、至少一个过滤模块5、至少一个氧气分析仪6、至少一个co分析仪7。
30.需要指出的是，图1示出的是一个取样装置1、一个取样混合模块2、一个冷凝模块3、一个抽气泵4、一个过滤模块5、一个氧气分析仪6和一个co分析仪7的结构图，图1仅作为示意，并不作为对本技术实施例的限制。
31.请参阅图1，所述取样装置1设置于锅炉尾部烟道截面上并且取样装置1的输出端与取样混合模块2的输入端相连，用于对锅炉尾部烟道截面的烟气进行多点取样并将取样后的烟气传输至取样混合模块2；
32.所述取样混合模块2的输出端与冷凝模块3的输入端相连，用于控制取样装置1的取样量并对取样的烟气进行混合然后将混合后的烟气传输至冷凝模块3进行冷凝除水；
33.所述抽气泵4用于为整个装置提供烟气流动的动力，抽气泵4的输入端与冷凝模块3的输出端相连、输出端与过滤模块5的输入端相连，冷凝模块3内的烟气通过抽气泵4后传输至过滤模块5；
34.所述过滤模块5的输出端分别与氧气分析仪6以及co分析仪7相连，过滤模块5对烟气进行过滤后并分别将烟气输送至氧气分析仪6以及co分析仪7；
35.氧气分析仪6对锅炉尾部烟道截面的氧气含量进行监测，co分析仪7同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈，使得送风最佳区域更加收敛，更加精确，从而减少因送风量造成的成本费用。
36.图2是根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装
置的详细结构图，请参阅图2，所述取样装置1包括：用于对锅炉尾部烟道截面进行多点取样的多个取样探杆101、多个焊接套筒法兰102以及多个探头机箱103，取样探杆101、焊接套筒法兰102、探头机箱103一一对应设置。
37.所述锅炉尾部烟道上设置有多个取样位置，所述焊接套筒法兰102套设在取样探杆101的一端，用于将取样探杆101固定在锅炉尾部烟道的预定取样位置上，多个取样探杆101在锅炉尾部烟道截面多点分布，多点分布的取样探杆101将对锅炉尾部烟道的烟气进行同步取样并将取样的烟气传输至取样混合模块5；取样探杆101在锅炉尾部烟道截面实现多点分布，样气代表性更强，能代表整个烟道横截面烟气的平均值，从而使得测量的氧量结果更准确。
38.所述取样探杆101内部设置两级过滤滤芯，所述滤滤芯用于对烟气进行净化，过滤掉烟气中的大颗粒杂质。
39.在本实施例中，所述取样探杆101还包括设置在取样探杆101内的用于防止堵灰的滤芯吹扫管及对吹扫管进行预热的外端加热器(外端加热器和吹扫管在图中未显示)，所述吹扫管集成外端加热器时设计成环形吹扫腔体，覆盖取样探杆101的外端加热器，本实施例中外端加热器也是环状结构，向外为吹扫气预热，预防冷气将烟气降温造成滤芯堵塞气降温易在滤芯表面生成铵盐堵塞滤芯，向内为烟气烟道加热，解决了滤芯易堵塞问题，延长了滤芯维护周期。
40.所述探头机箱103设置在焊接套筒法兰102的一端，取样探杆101端部(输出端)位于探头机箱103内，所述探头机箱103用于对取样探杆101靠近探头机箱103的一端进行保护；另外，每个探头机箱103上设置有安装孔。
41.在本公开实施例当中，所述装置还包括伴热管组，伴热管组用于对取样装置1与取样混合模块2之间以及取样混合模块2与冷凝模块3之间进行连接。
42.所述伴热管组包括第一伴热管901以及多个第二伴热管902，第二伴热管902与取样装置1内的取样探杆101一一对应；所述第二伴热管902一端穿过探头机箱103上的安装孔与取样探杆101的输出端相连通，第二伴热管902远离探头机箱103的一端与取样混合模块2的输入端相连通，所述第二伴热管902用于对通过第二伴热管902的烟气进行保温伴热。
43.所述第一伴热管901两端分别与取样混合模块2输出端与冷凝模块3输入端相连，用于保证通过第一伴热管901进入取样混合模块2内的烟气进行保温伴热。本实施例中第一伴热管901和第二伴热管902对通过的烟气进行135℃以上的保温伴热，在本发明的其他实施例当中，不对伴热管的保温伴热温度进行限制。
44.在本公开实施例当中，所述取样混合模块2包括：气室(图中未显示)、压力传感器201、多个电磁阀203以及多个第三流量计202，第三流量计202均为高温流量计；
45.所述电磁阀203设置在第二伴热管902上并且与第二伴热管902一一对应，用于控制第二伴热管902的通断状态；
46.所述第三流量计202与第二伴热管902一一对应，所述电磁阀203还与第三流量计202一一对应，第三流量计202设置在第二伴热管902上用于测量并调节通过第二伴热管902的烟气的流量，通过调节第三流量计202使得通过各个第二伴热管902的烟气流量相同，保证每个取样探杆101烟气取样量均相同；
47.取样探杆101在锅炉尾部烟道截面实现多点分布并在取样混合模块2的作用下等
量取样，样气代表性更强，能代表整个烟道横截面烟气的平均值。
48.取样探杆101取样的烟气通过对应第二伴热管902传输至气室内，所述气室对来自多个取样探杆902的烟气进行均匀混合，混合均匀的烟气通过第一伴热管901传输至冷凝模块3；
49.所述压力传感器201设置在气室的一侧，用于检测气室内201内混合均匀后烟气的压力。
50.综上，通过取样装置1、取样混合模块2的共同作用实现采样的烟气流量控制，通过连通取样装置1，控制取样混合模块2之间的第二伴热管902的通断，均匀混合来自各个取样探杆101采集到的锅炉尾部烟道截面各个次取样点的烟气并对混合均匀后的烟气压力进行监测，解决了现有氧量测量技术中只有单点测量的问题。
51.所述取样混合模块2的输出端通过第一伴热管901与冷凝模块3的输入端相连，冷凝模块3对传输过来的烟气进行冷凝除水；
52.所述冷凝模块3包括：对从取样混合模块2传输过来的混合后的烟气进行冷凝除水的冷凝器、为冷凝器排水提供动力的蠕动泵、蠕动泵配套使用的驱动器和控制器(蠕动泵、驱动器和控制器在图中未显示)，所述冷凝模块3以及所包括的冷凝器、蠕动泵、驱动器和控制器为现有技术，在此不做过多赘述。
53.需要注意的是，本实施例中冷凝模块3中的蠕动泵为vrp无管型蠕动泵，寿命较长，解决了蠕动泵需要频繁维护的缺点，在本发明的其他实施例当中，所述蠕动泵包括但不限于vrp无管型蠕动泵。
54.在本公开实施例当中，所述装置还包括：第一过滤器10，所述第一过滤器10输入端与冷凝模块3的输出端相连、第一过滤器10输出端与抽气泵4的输入端相连，所述第一过滤器10用于对从冷凝模块3传输过来的烟气进行一级过滤，用于对抽气泵4进行保护。
55.在本公开实施例当中，所述抽气泵4为抽打两用型抽气泵，用于为整个气路的流动提供动力，所述抽气泵4的输出端设置有过滤模块5，所述过滤模块5包括第二过滤器501，所述第二过滤器501将从抽气泵4传输过来的烟气进行二级过滤，滤除掉抽气泵4可能对烟气造成的污染杂质，第二过滤器501进一步去除杂质从而方便氧气分析仪6和co分析仪7对烟气进行分析，提高氧气分析仪6和co分析仪7对烟气进行分析结果的准确性和精确度。
56.在本公开实施例当中，所述装置还包括第一流量计801和第二流量计802；所述第一流量计801设置于氧气分析仪6的进气口处，用于对进入氧气分析仪6的进气量进行测量；所述第二流量计802设置于co分析仪7的进气口处，用于对进入co分析仪7的进气量进行测量。
57.进一步的，所述第一流量计801的输入端于第一管路11相连、输出端与第二管路12连接并通过第二管路12与氧气分析仪6的进气口相连；所述第二流量计802的输入端于第一管路11相连、输出端与第三管路13连接并通过第三管路13与co分析仪7的进气口相连。
58.具体的，所述冷凝模块3与抽气泵4之间，抽气泵4与过滤模块5之间，过滤模块5与第一流量计801和第二流量计802之间均通过第一管路11连通，所述过滤模块5输出端的第一管路11分为两路分别与第一流量计801的输入端以及第二流量计802的输入端连通，过滤模块5输出端的第一管路11分为的两路且每路第一管路11分别于第二管路12和第三管路13对应，从过滤模块5传输过来的烟气依次通过第一管路11、第二管路12传输至氧气分析仪6，
从过滤模块5传输过来的烟气依次通过第一管路11、第三管路13传输至co分析仪7内。
59.在本公开实施例中，所述氧气分析仪6和co分析仪7均包括怀特池14、光电探测器、主控模块、接口模块、显示模块、准直器等，需要注意的是，光电探测器、主控模块、接口模块、显示模块、准直器在图中未显示。
60.具体的，所述主控模块内设置有主控板、激光器、对激光器进行控制的激光控制器等，所述主控模块内的激光器发出760.6nm波长的激光，所述主控模块分别通过电缆与光电探测器、接口模块和显示模块相连。
61.所述怀特池14内设置有供盛放取样装置组取样的烟气的气室，所述怀特池为现有技术，在此不做过多赘述。准直器设置在怀特池的入射口处，光电探测器设置在怀特池出射口处，激光器发出的激光通过准直器进入怀特池14的气室内，激光在在充满取样烟气的气室内经过多次反射后通过怀特池14出射口传输至光电探测器；
62.所述光电探测器将从怀特池14传输过来的激光信号转换成电信号并将电信号传输至主控模块，主控模块对电信号进行数据采集并对氧气量或co量进行计算，主控模块计算得到的氧气量信息或co量信息由主控板通过电缆传输至接口模块和显示模块，接口模块对氧气量信息或co量信息进行储存，显示模块对氧气量信息或co量信息进行显示，从而便于观察。
63.氧气分析仪6和co分析仪7对氧气和co测量均采用tdlas(可调谐半导体激光吸收光谱)技术，摒弃氧化锆传感器测氧和非分散红外一氧化碳测量的方式，响应快，精度高，寿命长。
64.具体的，氧气分析仪6内的主控模块对电数据信号进行数据采集并对氧气量进行计算，计算得到的氧气量信息由氧气分析仪6内的主控模块内的主控板通过电缆传输至氧气分析仪6内的接口模块和显示模块，氧气分析仪6内的接口模块对氧气量信息进行储存，氧气分析仪6内的显示模块对氧气量信息进行显示；
65.co分析仪7内的主控模块对电数据信号进行数据采集并对co量进行计算，计算得到的co量信息由co分析仪7内的主控模块内的主控板通过电缆传输至co分析仪7内的接口模块和显示模块，co分析仪7内的接口模块对co量信息进行储存，co分析仪7内的显示模块对co量信息进行显示。
66.本发明中所述怀特池14为长光程怀特池，所述怀特池14一体化设计且怀特池14尺寸为根据实际需要设计的特定尺寸，调光简单，本实施例中怀特池为现有技术，在此不做过多赘述。
67.图3为根据本技术一个实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置中co反馈调节原理图，如图3所示，氧气分析仪6对锅炉尾部烟道截面的氧气含量进行监测，co分析仪7同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。
68.具体的，氧气分析仪6和co分析仪7同步测量氧气与co，在使用氧量得出送风最佳区域的同时，使用同步的co数值进行反馈修正，使的送风最佳区域更加收敛，更加精确，从而减少因送风量造成的成本费用。
69.综上所述，本技术提出的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测装置及方法，所述装置包括取样装置1、取样混合模块2、冷凝模块3、抽气泵4、过滤模块5、氧气分析仪6和
co分析仪7；所述取样装置1设置于锅炉尾部烟道截面上并且取样装置1的输出端与取样混合模块2的输入端相连，用于对锅炉尾部烟道截面的烟气进行多点取样并将取样后的烟气传输至取样混合模块2；所述取样混合模块2的输出端与冷凝模块3的输入端相连，用于控制取样装置1的取样量并对取样的烟气进行混合然后将混合后的烟气传输至冷凝模块进行冷凝除水3；所述抽气泵4用于为整个装置提供烟气流动的动力，抽气泵4的输入端与冷凝模块的输出端相连、输出端与过滤模块5的输入端相连，冷凝模块3内的烟气通过抽气泵4后传输至过滤模块5；所述过滤模块的输出端分别与氧气分析仪6以及co分析7仪相连，过滤模块5对烟气进行过滤后并分别将烟气输送至氧气分析仪6以及co分析仪7；氧气分析仪6对锅炉尾部烟道截面的氧气含量进行监测，co分析仪7同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。本发明的技术方案采用多点方式进行测量从而更加全面了解烟道截面氧量和一氧化碳分布情况，使得风量调节范围更精确，节省锅炉运行成本和日常维护成本。
70.实施例2
71.图4为本公开实施例提供的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测方法，其特征在于，所述方法包括：
72.步骤1：将多个取样探杆101通过对应的焊接套筒法兰102固定在锅炉尾部烟道的预定取样位置。
73.步骤2：通过第二伴热管902将取样探杆101与取样混合模块2之间进行连通，通过第一伴热管901将取样混合模块2与冷凝模块3之间进行连通。
74.步骤3：通过管路将冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪、co分析仪进行连接；
75.进一步的，通过管路将冷凝模块、抽气泵、过滤模块、氧气分析仪、co分析仪进行连接包括：
76.通过第一管路11依次将冷凝模块3、抽气泵4、过滤模块5进行连接；
77.通过第一管路11与对应的第二管路12将过滤模块5与氧气分析仪6进行连接，通过第一管路11与对应的第三管路13将过滤模块5与co分析仪7进行连接。
78.步骤4：启动抽气泵4，在锅炉尾部烟道内的烟气在抽气泵4的作用下依次通过取样探杆101、取样混合模块2、冷凝模块3、抽气泵4、过滤模块5后进入氧气分析仪6和co分析仪7。
79.步骤5：观察氧气分析仪6和co分析仪7，氧气分析仪6对锅炉尾部烟道截面的氧气含量进行监测，co分析仪7同步对采样烟气中的co含量进行监测，结合氧气含量和co含量对锅炉进风量提供反馈。
80.进一步的，在使用氧气分析仪6监测氧量得出送风最佳区域的同时，使用同步的co数值进行反馈修正，使的送风最佳区域更加收敛，更加精确，从而减少因送风量造成的成本费用。
81.另外，对氧气和co测量均采用tdlas技术，摒弃氧化锆传感器测氧和非分散红外一氧化碳测量的方式，响应快，精度高，寿命长。
82.综上所述，本技术提出的一种锅炉尾部烟道截面氧气和co同步监测方法，该方法使的送风最佳区域更加收敛，更加精确，从而减少因送风量造成的成本费用。
83.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
84.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
85.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。