煅烧炉炉压采样装置管路防堵通堵方法

技术领域

本发明涉及煅烧炉炉压测量领域，特别是一种煅烧炉炉压采样装置管路防堵通堵方法。

背景技术

炉压监测设备在火力发电、石油、水泥等行业均有使用，在炉压监测设备中，炉气采样管是用于引出煅烧炉内的炉气以供压力表测压的重要部件。炉压监测设备在测压过程中，炉气采样管容易出现管道堵塞(由于炉气中的粉尘、炉气冷却后的结晶物在管道内壁上积结所致)的问题。为解决管道堵塞问题，一般常用的措施是安装管道吹扫装置，使用间断吹扫清堵测压或连续吹扫防堵补偿式测压。

在核工业领域，二氧化铀(UO

炉气冷却结晶的化学反应方程式如下：

目前常见的炉压采样装置的结构如图6所示，其包括采气管4、气阀A5、气阀B6和压差变送器7；采气管4前端连接在煅烧炉100的分配头101(煅烧炉呈“水平躺放”的圆柱形，所述分配头位于煅烧炉的一端)上，以便于炉气进入管内；气阀A5连接在采气管4后端，用于排放采气管4内的尾气以泄压；气阀B6设置在采样管的前端管体上，用于控制采气管4内的气流通断；压差变送器7设置在采气管4的后端管体上，其用于监测并显示炉压。

上述炉压采样装置用于铀氧化物煅烧炉的炉压监测时，存在以下不足：

1、为避免高温炉气灼烧损坏压差变送器，采气管设计的长度较长(采气管前端至压差变送器的气路长度超过2.5m)，弯路较多(两处直角形弯路)，管径较细(内径仅为8mm)；然而，在结晶物堵管现象不可避免的前提下，采样这种细、长、多弯的管道设计必然会加重管道堵塞；其原因是：当高温炉气通入采气管中，非常容易沿管程损失热量，温度降低，从而结晶沉降，堵塞管道。

2、铀氧化物煅烧炉气产生的结晶物主要为质地坚硬的碳酸铵结晶，最简单的通堵方法是采用刚性杆件捅入管内进行疏通；然而，一方面由于采气管带有较多弯路(刚性杆件无法通过弯处)，另一方面由于采气管上设置有气阀(刚性杆件无法通过气阀)，因此，并不能采用刚性杆件通堵；需要通堵时只能停炉将采气管拆卸下来，向采气管内孔中通入水蒸气进行疏通(高温水蒸气可溶解碳酸铵结晶)，疏通时间长达1-2h，疏通完成后又需要将采气管安装回去，费时费力，影响生产进度；

3、压差变送器内部的管道呈水平布置，导致结晶物非常容易在管内沉降堆积，在使用过程中，通常只需要2-5h便会堵塞管路，导致压力无法传递至压差变送器内部的压力表。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种煅烧炉炉压采样装置管路防堵通堵方法，它应用于铀氧化物煅烧炉炉压采样装置，解决了现有的炉压采样装置因堵管问题导致其不适用于铀氧化物煅烧炉的炉压监测的问题。

本发明的技术方案是：煅烧炉炉压采样装置管路防堵通堵方法，基于铀氧化物煅烧炉炉压采样装置，所述方法包括在线防堵方法和离线通堵方法；在线防堵方法是在煅烧炉运行过程中进行操作，适用于管路内部结晶物较少，管内部未被结晶物堵死的情况，需搭配耐高温硅胶管和敞口水槽施行；离线通堵方法是在煅烧炉停机后进行操作，适用于管内部结晶物较多，管内部被结晶物堵死的情况，需搭配耐高温硅胶管、敞口水槽和铁钎施行；

所述铀氧化物煅烧炉炉压采样装置应用于煅烧铀氧化物的煅烧炉，所述煅烧炉的端部设有分配头；

所述铀氧化物煅烧炉炉压采样装置包括采样管A、采样管B和测压装置；采样管A为竖向倾斜布置的直管，其下端口活动连接在煅烧炉的分配头上，其上端口活动连接有堵头，其中部管体上设有交汇口；采样管B为竖向倾斜布置的直管，其上端口固定连接在采样管A的交汇口上并与采样管A的内孔连通，其下端口活动连接有堵头，其中部管体上设有竖直向上伸出的分流口；测压装置包括水冷式压感探头、数显表和冷却水循环组件；水冷式压感探头安装在采样管B的分流口上，冷取水循环组件与水冷式压感探头通过水管连通；数显表与水冷式压感探头电连接；

在线防堵方法操作如下：

S01、操作人员佩戴防高温手套拆下采样管B下端的堵头，将耐高温软管的一端连接采样管B下端口，另一端通入装满水的敞口水槽中；

S02、用铁钎敲击采样管A和采样管B的管外壁，通过震动剥离管内附着的结晶物；采样管A内壁上剥离的结晶物顺着管内壁下滑，通过分配头回到煅烧炉内部；采样管B内壁上剥离的结晶物顺着管内壁下滑，通过耐高温硅胶管进入装有水的敞口水槽，并溶解在水里，以待后序的回收利用或净化处理；

离线通堵方法操作如下：

S01、操作人员使用扳手拧松螺纹接头，将采样管A上部管体连同采样管B一同拆下；再分别拆下采样管A上部管体和采样管B上的堵头；最后从煅烧炉的分配头上拆下采样管A下部管体；

S02、使用铁钎分别插入采样管A上部管体、采样管A下部管体、采样管B的内孔中，反复抽插以剥离结晶物，剥离下来的结晶物通入装有水的敞口水槽，并溶解在水里，以待后序的回收利用或净化处理；

S03、向上述初步疏通的管件的内孔中通入水蒸汽，利用碳酸铵结晶可溶于水的特性，对管件的内孔进行彻底疏通。

本发明进一步的技术方案是：采样管A相对于水平面的倾斜角度为45°，采样管B相对于水平面的倾斜角度为45°，采样管A和采样管B在水平面上的投影相互垂直，采样管A的倾斜方向偏向煅烧炉外侧。

本发明再进一步的技术方案是：采样管A为分体式两段管，其包括依次连接的下部管体、螺纹接头和上部管体；下部管体的下端可拆卸连接在煅烧炉的分配头上，下部管体的上端设有外螺纹A；上部管体的上端活动连接有堵头，上部管体的下端设有外螺纹B；螺纹接头包括套箍A和套箍B，套箍A和套箍B均为两端敞口的管形，套箍A包括依次连通的第一内螺纹管段和第二内螺纹管段，套箍B包括依次连通的外螺纹管段和第三内螺纹管段；套箍A通过第二内螺纹管段与套箍B的外螺纹管段螺纹连接，套箍A通过第一内螺纹管段与下部管体的外螺纹A螺纹连接，套箍B通过第三内螺纹管段与上部管体的外螺纹B螺纹连接；

相应的，所述交汇口设在上部管体的中部。

本发明更进一步的技术方案是：水冷式压感探头包括探头本体和感压膜片；探头本体下端设有外螺纹A，上端端面上设有冷却水入口、冷却水出口和数据线接口，探头本体内部设有用于容纳冷却水的空腔，空腔中设有用于通过导线的空心管，空心管的两端分别与空腔两端的腔壁相抵，从而使空心管的内孔与探头本体的空腔互不连通，所述冷却水入口和冷却水出口均连通至空腔，所述数据线接口连通至空心管的内孔；感压膜片包括膜片和导线，膜片固定连接在探头本体的下端面上，导线一端连接在膜片上，另一端穿过探头本体下端壁面，进入空心管的内孔中，向上延伸并连接在数据线接口上；

相应的，采样管B的分流口中设有探头本体上的外螺纹A相匹配的内螺纹A，水冷式压感探头通过外螺纹A螺纹连接在采样管B的内螺纹A上；

相应的，数显表通过数据线与水冷式压感探头的数据线接口电连接。

本发明更进一步的技术方案是：冷却水循环组件包括循环泵和冷源；循环泵的两端分别通过水路管道连通至水冷式压感探头的冷却水入口和水冷式压感探头的冷却水出口；冷源与水路管道内的冷却水热交换，以持续降低冷却水的温度。

本发明更进一步的技术方案是：采样管A的内径在18-22mm之间，采样管B的内径在18-22mm之间；采样管A的长度为60cm，采样管B的长度为120cm；在采样管A中，上部管体与下部管体的长度比为2：4。

本发明更进一步的技术方案是：所述采样装置还包括电热丝；两组电热丝分别螺旋缠绕在采样管A上部管体的管壁和采样管B的管壁上，并分别与外部电源电连接。

本发明更进一步的技术方案是：探头本体空腔中的空心管两侧设有挡板，挡板与探头本体空腔底壁之间形成联通间隙，挡板将探头本体的空腔分隔为进液腔和出液腔，进液腔与冷却水入口连通，出液腔与冷却水出口连通，进液腔与出液腔仅通过联通间隙连通。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、易于通堵：设计了相互交汇连通的采样管A和采样管B，一方面，采样管A和采样管B均为直管，另一方面，采样管A的上端口和采样管B的下端口可分别通过拆卸堵头而敞开，再一方面，采样管A和采样管B上均未设置阀门；基于上述3点特性，给采样装置提供了易于通堵操作的结构基础。当采样管A和/或采样管B发生堵塞时，用硬物敲击管外壁即可震落管内壁上附着的结晶物，震落的结晶物会快速排出管道，不会影响炉气通畅。采样管A内壁上的结晶物从采样管A下端口排出，直接落入煅烧炉内，采样管B内壁上的结晶物从采样管B下端口排出，进入敞口水槽并溶解在水中。

2、不易结晶：

2.1，设计了水冷式压感探头，水冷式压感探头工作时，冷取水循环组件可持续地带走其内部热量，有效避免感压膜片被高温炉气灼烧损坏，相当于提升了水冷式压感探头的耐热性能；在这个前提下，采样管A和采样管B的管径便可以设计为更粗(管径由8mm提升至18-22mm)、更短(从采样管A的下端口至采样管B的分流口的气路长度不超过1.6m)、更少弯路(仅存在于在采样管A与采样管B的交汇处)的管形。采用更粗、更短、更少弯路的采样管可增加高温炉气在采样管内的截面流量并缩短高温炉气沿采样管的移动路程。当高温炉气通入采气管中，沿管程的热量损失相对更少，沿管程的温度下降幅度更小，从而大幅减轻了结晶沉降的现象。

2.2，采样管A和采样管B均为倾斜布置的直管，采样管B上的相比水平布置的管道/管段不易结晶，结晶后更容易在外部敲击震动下剥离。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为采样管A的爆炸图；

图3为采样管A与采样管B的空间位置关系示意图；

图4为水冷式压感探头的结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为现有的铀氧化物煅烧炉炉压采样装置的结构示意图。

图例说明：采样管A1；下部管体11；上部管体12；套箍A13；第一内螺纹管段131；第二内螺纹管段132；套箍B14；外螺纹管段141；第三内螺纹管段142；采样管B2；分流口21；探头本体31；外螺纹A311；冷却水入口312；冷却水出口313；数据线接口314；空心管315；挡板316；进液腔317；出液腔318；联通间隙319；感压膜片32；数显表33；循环泵34；冷源35；采气管4；气阀A5；气阀B6；压差变送器7；煅烧炉100；分配头101；堵头200。

具体实施方式

实施例1：

如图1-5所示，铀氧化物煅烧炉炉压采样装置，应用于煅烧铀氧化物的煅烧炉，所述煅烧炉呈“水平躺放”的圆柱形，煅烧炉的一端设有用于输出炉气的分配头。

铀氧化物煅烧炉炉压采样装置包括采样管A1、采样管B2和测压装置。

采样管A1为竖向倾斜布置的直管，采样管A为分体式两段管，其包括依次连接的下部管体11、上部管体12和螺纹接头。下部管体11的下端通过法兰盘可拆卸连接在煅烧炉100的分配头101上，下部管体11的上端设有外螺纹A。上部管体12的上端活动连接有堵头200，上部管体12的下端设有外螺纹B，上部管体12的中部设有交汇口。螺纹接头包括套箍A13和套箍B14，套箍A13和套箍B14均为两端敞口的管形，套箍A13包括依次连通的第一内螺纹管段131和第二内螺纹管段132，套箍B14包括依次连通的外螺纹管段141和第三内螺纹管段142。套箍A13通过第二内螺纹管段132与套箍B14的外螺纹管段141螺纹连接，套箍A13通过第一内螺纹管段131与下部管体11的外螺纹A螺纹连接，套箍B14通过第三内螺纹管段142与上部管体12的外螺纹B螺纹连接。

采样管B2为竖向倾斜布置的直管，其上端口固定连接在采样管A1的交汇口上并与采样管A1的内孔连通，其下端口活动连接有堵头200，其中部管体上设有竖直向上伸出的分流口21，分流口21中设有内螺纹A，分流口21具体设在距离采样管B2下端口为1/5采样管B2总管长的位置。

测压装置包括水冷式压感探头、数显表33和冷却水循环组件。水冷式压感探头包括探头本体31和感压膜片32。探头本体31下端设有外螺纹A311，上端端面上设有冷却水入口312、冷却水出口313和数据线接口314，探头本体31内部设有用于容纳冷却水的空腔，空腔中设有用于通过导线的空心管315，空心管315的两端分别与空腔两端的腔壁相抵，从而使空心管315的内孔与探头本体31的空腔互不连通，所述冷却水入口312和冷却水出口313均连通至空腔，所述数据线接口314连通至空心管315的内孔。感压膜片32包括膜片和导线，膜片固定连接在探头本体31的下端面上，导线一端连接在膜片上，另一端穿过探头本体31下端壁面，进入空心管315的内孔中，向上延伸并连接在数据线接口314上。水冷式压感探头通过探头本体31的外螺纹A311螺纹连接在采样管B2分流口21的内螺纹A上。数显表33通过数据线与水冷式压感探头的数据线接口314电连接。冷却水循环组件包括循环泵34和冷源35。循环泵34的两端分别通过水路管道连通至水冷式压感探头的冷却水入口312和水冷式压感探头的冷却水出口313。冷源35与水路管道内的冷却水热交换，以持续降低冷却水的温度。

优选，探头本体31空腔中的空心管315两侧设有挡板316，挡板316与探头本体31空腔底壁之间形成联通间隙319，挡板316将探头本体31的空腔分隔为进液腔317和出液腔318，进液腔317与冷却水入口312连通，出液腔318与冷却水出口313连通，进液腔317与出液腔318仅通过联通间隙319连通。基于该特征，挡板316对进入探头本体31空腔中的冷却水进行引流，确保冷却水流经探头本体31空腔底部区域，从而对感压膜片32起到更好的散热效果。

优选，采样管A1的内径为20mm，采样管B2的内径为20mm；采样管A1的长度为60cm，采样管B2的长度为120cm。在采样管A1中，上部管体12与下部管体11的长度比为2：4。采样管A1相对于水平面的倾斜角度为45°，采样管B2相对于水平面的倾斜角度为45°，采样管A1和采样管B2在水平面上的投影相互垂直，采样管A1的倾斜方向偏向煅烧炉外侧。采样管A1基于该长度和倾斜角度，其上端高度较为合适，操作人员不用登高便可将采样管A1上端的堵头拆下进行通堵操作。若增大采样管A1的倾斜角度超过50°，则操作人员通堵时就需要登高操作，若缩小采样管A1的倾斜角度低于40°，则管道内壁沉降结晶的现象会加重。采样管B2基于该长度和倾斜角度，内壁不易沉降附着结晶物，便于布置竖直的分流口。若增大倾斜角度超过50°，则采样管B2与分流口21之间所成锐角过小，不便于分流口21的加工布置，若缩小倾斜角度超过40°，则管道内壁沉降结晶的现象会加重。

优选，所述采样装置还包括电热丝(图中未示出)；两组电热丝分别螺旋缠绕在采样管A1上部管体12的管壁和采样管B2的管壁上，并分别与外部电源电连接。电热丝通电后用于向采样管A1上部管体12和采样管B2供热，采样管A1上部管体12和采样管B2又分别向各自内部管腔进行热辐射，从而减缓炉气沿管腔移动时的热量损耗和温度降低，进而减轻了炉气在管腔内冷却结晶的现象。

简述本发明的应用：

铀氧化物煅烧炉炉压采样装置可实现管路快速通堵，实际应用中分为在线防堵和离线通堵两种情况，现针对这两种情况分别说明。

在线防堵是在煅烧炉运行过程中进行操作，适用于管内部结晶物较少，管内部未被结晶物堵死的情况，需搭配耐高温硅胶管和敞口水槽方可施行。

操作如下：

1、操作人员佩戴防高温手套拆下采样管B2下端的堵头，将耐高温软管的一端连接采样管B2下端口，另一端通入装满水的敞口水槽中；

2、用铁钎敲击采样管A1和采样管B2的管外壁，通过震动剥离管内附着的结晶物；采样管A1内壁上剥离的结晶物顺着管内壁下滑，通过分配头回到煅烧炉内部；采样管B2内壁上剥离的结晶物顺着管内壁下滑，通过耐高温硅胶管进入装有水的敞口水槽，并溶解在水里(结晶物主要成分为可溶于水的碳酸铵结晶)，以待后序的回收利用或净化处理。

离线通堵是在煅烧炉停机后进行操作，适用于管内部结晶物较多，管内部被结晶物堵死的情况，需搭配耐高温硅胶管、敞口水槽和铁钎方可施行，实际应用中，若能做到定期在线通堵，则几乎不会出现需要离线通堵的情况。

操作如下：

1、操作人员使用扳手拧松螺纹接头，将采样管A1上部管体12连同采样管B2一同拆下；再分别拆下采样管A1上部管体12和采样管B2上的堵头；最后从煅烧100炉的分配头101上拆下采样管A1下部管体11；

2、使用铁钎分别插入采样管A1上部管体12、采样管A1下部管体11、采样管B2的内孔中，反复抽插以剥离结晶物，剥离下来的结晶物通入装有水的敞口水槽，并溶解在水里(结晶物主要成分为可溶于水的碳酸铵结晶)，以待后序的回收利用或净化处理；

3、向上述初步疏通的管件(所述管件为采样管A1上部管体12、采样管A1下部管体11和采样管B2)的内孔中通入水蒸汽，利用碳酸铵结晶可溶于水的特性，对管件的内孔进行彻底疏通。

简述本发明的使用：

铀氧化物煅烧炉炉压采样装置用于监测铀氧化物煅烧炉炉压，煅烧炉工作时，高温炉气通过煅烧炉100的分配头101排出，依次通过采样管A1、采样管B2和分流口21，作用在感压膜片32上，感压膜片32在炉气压力下会产生细微变形，基于变形量的不同会产生不同强度的电信号，从而实现将炉气压力转换为电信号，通过数显表33读取电信号即可实现炉压监测。

炉压监测过程中，冷源35和循环泵34持续启动，使冷却水在探头本体31的空腔与冷源之间循环流动，冷却水在探头本体31的空腔中吸热，在冷源35中散热并获取冷量，从而避免高温炉气灼烧损坏感压膜片32。