一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法

技术领域

本发明涉及锅炉烟气取样测量技术领域，特别涉及一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法。

背景技术

火电厂锅炉内氧量测量常规采用的是定点测量的方式，这种测量方式只能定点测量取样头位置的局部氧量，静态点测量无法测量整个烟气流场的氧量变化情况，测量出的氧量就没有代表性，不能真实的反应锅炉燃烧氧量的变化情况，不便于锅炉运行人员控制锅炉燃烧配风。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法，测量出的氧量具有代表性，能够真实的反应锅炉燃烧氧量的变化情况，便于锅炉运行人员控制锅炉燃烧配风。

根据本发明的第一方面实施例的一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法，应用于烟道管，其中锅炉氧量场动态测量系统包括驱动件、扫描组件、取样部、传感模组、测量模组和控制模组，驱动件设置在所述烟道管上；扫描组件传动连接所述驱动件，所述扫描组件可活动地设置在所述烟道管中，所述驱动件用于驱动所述扫描组件以扫描所述烟道管的截面区域；取样部设置有若干，若干所述取样部设置在所述扫描组件上；传感模组设置有若干，若干所述传感模组设置在所述扫描组件上；测量模组连通所述取样部，所述测量模组用于测量气体样品中的氧气和一氧化碳的含量，所述控制模组电连接所述驱动件、所述传感模组和所述测量模组，所述控制模组用于分析所述传感模组和所述测量模组传输来的信号，同时控制所述驱动件动作，方法包括下列步骤：

驱动扫描，启动所述驱动件，利用所述驱动件来驱动所述扫描组件在所述烟道管中扫描，所述扫描组件在所述烟道管的横截面上动作，使所述扫描组件的扫描面覆盖所述烟道管的横截面；

测量，所述扫描组件上的取样部对所述烟道管中的烟气进行采集，所述传感模组对所述烟道管中烟气的温度、湿度、压力和/或流速进行测量，所述取样部取得的样品气体传输到所述测量模组上进行测量分析，得出氧气和一氧化碳的含量，然后综合将所述测量模组和所述传感模组测得的数据发送至控制模组；

反馈配风，所述控制模组接收到信号之后，操作人员根据氧气和一氧化碳的含量来调配锅炉的进风量，从而提高燃料的燃烧效率；

循环，操作人员配风之后，所述控制模组继续控制所述驱动件来执行所述驱动扫描步骤，所述扫描组件继续执行测量步骤，即从所述驱动扫描步骤到所述反馈配风循环执行，使测得的氧气和一氧化碳的含量达到预定的区间。

根据本发明实施例的一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法，至少具有如下有益效果：设置的所述驱动件用于驱动能够活动的所述扫描组件，使得所述扫描组件扫描所述烟道管的截面区域，使得整套氧量场动态测量系统能够大范围地覆盖烟道截面的空间场，取样测量得出的氧量结果更有代表性，能够真实的反应锅炉燃烧氧量的变化情况，便于锅炉运行人员控制锅炉燃烧配风；此外，设置的若干所述取样部同样能够增加取样位置数量，保证取样的区域多样性，使得测量结果更加可靠，设置的所述传感模组用于测量车所述烟道管中其他的与氧气和一氧化碳的量相关的物理量，以便于在所述测量模组中分析得到更精准的结果，方便操作人员控制燃烧进风量。

根据本发明的一些实施例，所述传感模组与所述取样部交替设置，所述传感模组与所述取样部之间具有预定的距离，交替设置的所述传感模组与所述取样部使取样位置分布均匀，离散分布，使得取样检测的结果更具有普遍性和代表性。

据本发明的一些实施例，所述扫描组件包括：延伸臂，穿接在所述烟道管；扫描杆，可转动地连接在所述延伸臂的一端，所述驱动件传动连接所述扫描杆，所述扫描杆沿竖向延伸至所述烟道管的内底部，所述取样部包括取样头，所述传感模组包括温度传感器、氧量传感器、湿度传感器、压力传感器和/或流速传感器，所述取样头和所述传感模组均设置在所述扫描杆上。

据本发明的一些实施例，所述驱动件包括：丝杆机构，设置在所述烟道管上；所述扫描组件包括：延伸臂，可滑动地穿接在所述烟道管的侧壁上，所述延伸臂的一端传动连接所述丝杆机构，所述丝杆机构用于驱动所述延伸臂滑入或滑出所述烟道管；扫描杆，连接在所述延伸臂的另一端，所述扫描杆沿竖向延伸至所述烟道管的内底部，所述取样部包括取样头，所述传感模组包括温度传感器、氧量传感器、湿度传感器、压力传感器和/或流速传感器，所述取样头和所述传感模组均设置在所述扫描杆上，在所述驱动扫描的步骤中，所述丝杆机构驱动所述延伸臂移动，所述扫描杆在所述烟道管的横截面上进行矩形的扫描动作。

据本发明的一些实施例，所述丝杆机构包括：安装座，设置在所述烟道管上；导轨，设置在所述安装座上；滑块，沿所述导轨的延伸方向滑动连接所述导轨，所述延伸臂连接在所述滑块上，所述滑块用于带动所述延伸臂滑动；电机，设置在所述安装座上；丝杆，可转动地连接在所述安装座上，所述滑块螺纹连接所述丝杆，所述丝杆传动连接所述电机，所述电机用于驱动所述丝杆转动。

据本发明的一些实施例，所述取样头、所述扫描杆及所述传感模组均由耐磨材料制成，所述取样头上套设有防磨罩，采用耐磨材料和所述防磨罩避免所述烟道管中的固体颗粒将所述取样头、所述扫描杆及所述传感模组磨损，目的是为了延长使用寿命。

据本发明的一些实施例，还包括防积灰组件，所述防积灰组件包括烟气过滤件和反吹件，所述烟气过滤件设置在所述取样头上，所述反吹件设置在所述取样头和所述测量模组之间的管道上，所述反吹件用于向所述取样头反吹气体以清理积灰。

据本发明的一些实施例，所述取样头与所述烟道管中烟气的流动方向设置有预定夹角，所述取样头的进气口朝向烟气流动方向，这样能够避免所述烟道管中烟气直接充入所述取样头的进气口中。

据本发明的一些实施例，所述烟道管的侧壁上设置有密封套，所述密封套滑动连接在所述延伸臂上，所述密封套用于密封所述烟道管。

据本发明的一些实施例，所述延伸臂与所述扫描杆均设置为中空，所述取样头连通所述扫描杆的内腔，所述延伸臂的内腔连通所述测量模组，中空设置的所述延伸臂和所述扫描杆既能够减轻重量，又能够起到烟气导通的作用。

本发明的附加方面和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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的锅炉氧量场动态测量系统的结构示意图；

图2为图1示出的锅炉氧量场动态测量系统的侧面的结构示意图；

图3为图1示出的锅炉氧量场动态测量系统的正面的结构示意图

图4为图1示出的锅炉氧量场动态测量系统的集热管在烟道管上分布的示意图。

丝杆机构100、安装座110、导轨120、滑块130、电机140、丝杆150；

扫描杆200a、延伸臂200b、伸缩杆210；

取样部300、防磨罩310；

传感模组400、测量模组500；

烟道管600、密封套610；

烟气过滤件710、反吹件720、控制模组800；

激振器900、集热管910、单向阀911。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，一种锅炉氧量场动态测量系统的使用方法，应用于烟道管600，其中锅炉氧量场动态测量系统包括驱动件、扫描组件、取样部300、传感模组400、测量模组500和控制模组800，驱动件设置在烟道管600上；扫描组件传动连接驱动件，扫描组件可活动地设置在烟道管中，驱动件用于驱动扫描组件以扫描烟道管600的截面区域；取样部300设置有若干，若干取样部300设置在扫描组件上；传感模组400设置有若干，若干传感模组400设置在扫描组件上；测量模组500连通取样部300，测量模组500用于测量气体样品中的氧气和一氧化碳的含量，控制模组800电连接驱动件、传感模组400和测量模组500，控制模组用于分析传感模组400和测量模组500传输来的信号，同时控制驱动件动作，方法包括下列步骤：驱动扫描，启动驱动件，利用驱动件来驱动扫描组件在烟道管600中扫描，扫描组件在烟道管600的横截面上动作，使扫描组件的扫描面覆盖烟道管600的横截面；测量，扫描组件上的取样部300对烟道管600中的烟气进行采集，传感模组400对烟道管600中烟气的温度、湿度、压力和/或流速进行测量，取样部300取得的样品气体传输到测量模组500上进行测量分析，得出氧气和一氧化碳的含量，然后综合将测量模组500和传感模组400测得的数据发送至控制模组800；反馈配风，控制模组800接收到信号之后，操作人员根据氧气和一氧化碳的含量来调配锅炉的进风量，从而提高燃料的燃烧效率；循环，操作人员配风之后，控制模组800继续控制驱动件来执行驱动扫描步骤，扫描组件继续执行测量步骤，即从驱动扫描步骤到反馈配风循环执行，使测得的氧气和一氧化碳的含量达到预定的区间。设置的驱动件用于驱动能够活动的扫描组件，使得扫描组件扫描烟道管600的截面区域，使得整套氧量场动态测量系统能够大范围地覆盖烟道截面的空间场，取样测量得出的氧量结果更有代表性，能够真实的反应锅炉燃烧氧量的变化情况，便于锅炉运行人员控制锅炉燃烧配风；此外，设置的若干取样部300同样能够增加取样位置数量，保证取样的区域多样性，使得测量结果更加可靠，设置的传感模组400用于测量车烟道管600中其他的与氧气和一氧化碳的量相关的物理量，以便于在测量模组500中分析得到更精准的结果，方便操作人员控制燃烧进风量，可以理解的是，氧量场动态测量系统因为扫描组件的存在，可基本覆盖烟道管的截面空间场，使得烟道管内取样位置多样化，测得的氧量信号更有代表性、全局性和真实性；此外，测量模组500对氧量的分析之后可输出氧量均值、场分布值、氧量趋势及超限预警等信号，为锅炉运行提供有力信号保障；采用可靠先进的测量单元，保证系统长期、稳定、可靠运行；测量系统采用防磨、防积灰、防腐蚀、自清灰设计，减少热工检修人员的维护工作量；通过设置不同的传感模组400，系统不但可测量氧量信号，还可测量锅炉运行需要的其他信号。

要说明的是，锅炉烟量场中的扫描杆在烟道管截面上左右移动，可移动覆盖烟道管的截面空间；取样头采用碳化硅涂层来做到防磨，采用反吹组件来防取样头积灰，采用不锈钢等材料，例如316L、2205等来制作，实现防腐蚀的效果，使得整个取样头的使用寿命延长；根据需求在扫描杆200a上可安装多种传感器和烟气取样头，测量温度时，采用多个温度传感器；测量氧气和一氧化碳的时，安装多个取样头，多个取样头采集的烟气样气需要进行包括过滤、除水等处理，然后再用氧气和一氧化碳的传感器进行测量，测量传感器的数量和间距根据被测量烟道管的尺寸和扫描精度要求进行设置，例如3-10个，密封套610可以是盘根压盖结构或者迷宫正压密封套；根据现场烟道管尺寸可灵活的选择不同扫描面积的取样头，满足现场个性化定制要求；烟量场动态测量控制柜将采集的氧量信号智能化处理，可输出不同类型的信号，以满足运行人员的运行要求，输出信号传输至控制模组800，控制模组800对扫描组件进行控制，输出信号还可硬接线或以无线通信的方式上传给DCS系统，要说明的是，控制模组800为常规的工业控制模组，DCS系统为常见的工控系统，DCS系统和控制模组800是一体的。

在一些实施例中，传感模组400与取样部300交替设置，传感模组400与取样部300之间具有预定的距离，交替设置的传感模组400与取样部300使取样位置分布均匀，离散分布，使得取样检测的结果更具有普遍性和代表性，可以理解的是，传感模组400与取样部300的间距从上至下呈梯度变化，根据烟气的理论分布方式来合理设置传感模组400与取样部300的间距或者位置，例如相邻的传感器之间的距离从上至下逐渐增大，相邻的取样部300之间的距离从上至下也是逐渐增大。可以理解的是，传感模组400包括温度传感器、湿度传感器、流量传感器、流速传感器和/或氧量传感器等，可以是其中的一种，也可以是多种的组合。

在一些实施例中，扫描组件包括：延伸臂200b，穿接在烟道管；扫描杆200a，可转动地连接在延伸臂200b的一端，驱动件传动连接扫描杆，扫描杆200a沿竖向延伸至烟道管600的内底部，取样部300包括取样头，传感模组400包括温度传感器、氧量传感器、湿度传感器、压力传感器和/或流速传感器，取样头和传感模组400均设置在扫描杆200a上。要说明的是，驱动件是电机，电机提供动力，使扫描杆200a转动扫描，可以理解的是，扫描杆200a也可以是中部铰接在延伸臂200b的一端，扫描杆200a呈圆形转动，延伸臂200b的一端指的是伸入烟道管的一端。

在一些实施例中，驱动件包括：丝杆机构100，设置在烟道管600上；扫描组件包括：延伸臂200b，可滑动地穿接在烟道管600的侧壁上，延伸臂200b的一端传动连接丝杆机构100，丝杆机构100用于驱动延伸臂200b滑入或滑出烟道管600；扫描杆200a，连接在延伸臂200b的另一端，扫描杆200a沿竖向延伸至烟道管600的内底部，取样部300包括取样头，传感模组400包括温度传感器、氧量传感器、湿度传感器、压力传感器和/或流速传感器，取样头和传感模组400均设置在扫描杆200a上，丝杆机构100传动精度高，便于平滑调整扫描杆200a的扫描位置，在驱动扫描的步骤中，丝杆机构100驱动延伸臂200b移动，扫描杆200a在烟道管600的横截面上进行矩形的扫描动作。

在一些实施例中，延伸臂200b既可以滑动，扫描杆200a也可以转动地连接在延伸臂200b的一端，即实现动态全方位扫描。延伸臂200b可滑动地穿接在烟道管600的侧壁上，延伸臂200b的一端传动连接丝杆机构100，丝杆机构100用于驱动延伸臂200b滑入或滑出烟道管600，扫描杆200a转动连接在延伸臂200b的另一端，扫描杆200a沿竖向延伸至烟道管600的内底部，这时候的扫描杆200a由第二电机传动连接从而驱动扫描杆200a转动，延伸臂200b的另一端设置第二电机，扫描杆200a连接在第二电机上，第二电机的导线从伸臂200b内引导至电源。

在一些实施例中，烟道管600上设置有激振器900，激振器900的开关设置在烟道管600的外壁上，延伸臂200b上设置有伸缩杆210，在扫描杆200a向左移动的过程中，激振器900的开关也是被伸缩杆210按压开启，此时伸缩杆210缩短，当随着扫描杆200a继续向右移动，伸缩杆210伸长到极限，直到伸缩杆210与激振器900的开关脱离，激振器900停止，激振器900的开关上设置有卡扣结构，伸缩杆210的自由端设置有与卡扣结构相配合的连接结构。

在一些实施例中，还包括集热管910，集热管910呈S形设置在烟道管600的侧壁上，集热管910用于流通水，集热管910的两端分别通过单向阀911连通到锅炉的进水管，集热管910中的水只能单向流动，这样可以有效利用余热，将锅炉的进水管中的水分流出一部分加热后充入锅炉，减少热能的损耗，提高燃料的利用率。

在一些实施例中，丝杆机构100包括：安装座110，设置在烟道管600上；导轨120，设置在安装座110上；滑块130，沿导轨120的延伸方向滑动连接导轨120，延伸臂200b连接在滑块130上，滑块130用于带动延伸臂200b滑动；电机140，设置在安装座110上；丝杆150，可转动地连接在安装座110上，滑块130螺纹连接丝杆150，丝杆150传动连接电机140，电机140用于驱动丝杆150转动。

在一些实施例中，取样头、扫描杆200a及传感模组400均由耐磨材料制成，取样头上套设有防磨罩310，采用耐磨材料和防磨罩310避免烟道管600中的固体颗粒将取样头、扫描杆200a及传感模组400磨损，目的是为了延长使用寿命。

在一些实施例中，还包括防积灰组件，防积灰组件包括烟气过滤件710和反吹件720，烟气过滤件710设置在取样头上，反吹件720设置在取样头和测量模组500之间的管道上，反吹件720用于向取样头反吹气体以清理积灰，可以理解的是，反吹件720实际上是一个高压气泵，其输出的气体压力高于烟气的输送压力，高压气泵连通在取样头和测量模组500之间的管道上。

在一些实施例中，取样头与烟道管600中烟气的流动方向设置有预定夹角，取样头的进气口朝向烟气流动方向，这样能够避免烟道管600中烟气直接充入取样头的进气口中。

在一些实施例中，烟道管600的侧壁上设置有密封套610，密封套610滑动连接在延伸臂200b上，密封套610用于密封烟道管600。

在一些实施例中，延伸臂200b与扫描杆200a均设置为中空，取样头连通扫描杆200a的内腔，延伸臂200b的内腔连通测量模组500，中空设置的延伸臂200b和扫描杆200a既能够减轻重量，又能够起到烟气导通的作用。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。