[发明专利]高温氧化锆氧量仪表的探头保护套管装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量燃煤锅炉或炼钢高炉的高温段烟气含氧量仪表的高温氧化锆探头的保护装置，具体是一种高温氧化锆氧量仪表的探头保护套管装置。

背景技术

锅炉（炼钢高炉）烟气的含氧量是考核锅炉（高炉）燃烧效率，实现风煤（焦炭）比值控制的重要被测参数，烟气氧量测量的精确度直接影响到煤电（炼钢）工艺运行的经济指标，在节能环保日益备受重视的今天，通过实施烟气氧量高精度测量，优化锅炉燃烧系统控制方案，进一步提高锅（高）炉运行效率，实现科学经济运行变得更有意义。

高温氧化锆氧量仪表是近年来市场上新出现的一种用于测量锅炉或炼钢高炉烟气含氧量的新型仪表，与原来安装在锅炉高温省煤器入口的低温氧化锆仪表不同，它直接安装在锅炉燃烧烟气温度大于800℃高温区域，燃料刚燃烧完毕生成的锅炉（高炉）烟气含氧量就被仪表检测到直接用 于控制进入锅炉（高炉）的燃料量和风量，不仅克服了原来低温氧化锆仪表因锅炉漏风影响带来的干扰，还使氧量测量控制系统通道的滞后时间大大缩短，使燃烧控制更及时有效，通过氧量精确测量，进一步优化低氮燃烧工艺操作，减少氮氧化物生成，不但产生经济效益，还实现产生了环保效益。

然而，长期工作在温度大于800℃高温环境下的氧化锆探头，其材质为高温陶瓷，即氧化锆陶瓷和氧化铝陶瓷，用于测量烟气含氧量的检测元件是由氧化钇和氧化锆固体电解质材料制造的，这种固体电解质在温度大于700℃时具有较高的氧离子导电性，通过测量氧浓差电势测量烟气含氧量；氧化铝陶瓷就是俗称的刚玉陶瓷，具有较高的硬度和耐高温性能，可长期工作在1600℃环境中，但是，脆性是陶瓷材质的一个致命弱点，氧化锆陶瓷和氧化铝陶瓷也不例外，陶瓷材料的脆性，其直观表现是：在外加负荷下断裂是无征兆的，爆发性的，间接表现是抗机械冲击性和温度急变性差，从本质上说，脆性主要是由化学键性质和晶体结构决定的，在陶瓷中，由于缺少独立的滑移系统，材料一旦处于受力状态就难于通过滑移所引起的塑性变形来松弛应力，而从显微结构看，脆性的根源在于微裂纹的存在，易于引起应力的高度集中，因此，非常有必要设计新的装置来缓解、克服上述问题，延长其使用寿命。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种能确保陶瓷体探头拆卸和装入炉膛高温环境下使用过程中陶瓷探头不发生损伤、断裂并且避免探头温度发生骤变的高温氧化锆氧量仪表的探头保护套管装置。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种高温氧化锆氧量仪表的探头保护套管装置，包括保护套管，保护套管的一端设置有封堵板，保护套管的另一端设置有双面法兰，保护套管的主体为双层套管结构，包括外套管和内衬套管，外套管与内衬套管之间填充有隔热材料，内衬套管远离双面法兰一端通过紧固螺钉套装有滤杯护罩，滤杯护罩为中空结构，内置耐高温滤杯并通过紧固螺母固定，滤杯护罩上开有护罩窗口。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

确保陶瓷体探头拆卸和装入炉膛高温环境下使用过程中陶瓷探头不发生损伤、断裂，具有的温度变化的滞后和缓冲特性，避免探头温度发生骤变，从而解决了陶瓷氧化锆探头断裂和拆装速度缓慢的难题，具有结构简单、易于加工、功能可靠的优点。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

耐高温滤杯与内衬套管之间安装有置于滤杯护罩内的节流垫片。

内衬套管的管壁上设置有测温热电偶。

护罩呈圆柱状，柱表面均匀开有三个40×１4０ｍｍ的护罩窗口，且呈１２０°分布。

保护套管、滤杯护罩均采用耐高温不锈钢合金310S材料制作而成。

隔热材料为二氧化硅气凝胶隔热复合材料。

紧固螺母的中间开有圆孔窗口。

封堵板套装在内衬套管上并且与外套管焊接为一体。

附图说明

图1 是本发明实施例结构示意图；

图2 是本发明实施例在锅炉上的安装结构示意图；

图3 是现有技术中氧化锆探头在锅炉上的安装结构示意图；

图中：双面法兰1; 外套管2; 内衬套管3; 测温热电偶4; 紧固螺钉5; 滤杯护罩6; 紧固螺母7; 隔热材料8; 节流垫片9；护罩窗口10；耐高温滤杯11；氧化锆探头安装底座法兰12; 氧化锆探头连接法兰13; 炉墙及炉墙护板14; 氧化锆探头安装小法兰15; 氧化锆探头接线盒16; 法兰垫片17; 氧化锆探头18，圆孔窗口19，封堵板20。

具体实施方式：