[发明专利]一种颗粒物气动切割取样装置及其操作方法

说明书

本发明公开了一种颗粒物气动切割取样装置及其操作方法，包括：取样部、惯性分离装置、枪体、颗粒物取样装置和控制处理器；取样部的入口用于通入携带残灰颗粒的烟气，取样部的出口与惯性分离装置的入口相连通；惯性分离装置设置有气体出口和颗粒物出口；颗粒物出口与枪体的入口相连通，枪体的出口与颗粒物取样装置的入口相连通，颗粒物取样装置的出口用于收集颗粒物；控制处理器用于控制取样部、惯性分离装置、枪体和颗粒物取样装置的气体流量。本发明可实现高温环境下烟气中气相无机物质与残灰颗粒之间的分离，能够避免后续取样过程中气态无机物质的凝结成核及其与残灰颗粒间的物理化学反应，可保证残灰颗粒取样的真实有效性。

技术领域

本发明属于固体燃料燃烧及环境污染排放技术领域，特别涉及一种颗粒物气动切割取样装置及其操作方法。

背景技术

煤炭一直以来是我国主要的一次能源，占比高达60％以上，并且在很长时间，这种格局不会发生明显改变。煤炭燃烧利用中或多或少都会存在结焦沾污等问题，尤其是近年来在新疆地区发现的储量巨大的准东煤，由于其高碱金属含量，极易引起燃烧受热面上严重的结焦沾污问题。煤粉燃烧过程中一般都是经热解产生不同结构的焦炭，随后这些煤焦在燃烧过程中发生破碎，形成大量细小碎片。随着燃烧反应的进行，这些碎片会与煤粉颗粒燃烧初期释放的气态无机物质反应，并经熔融聚合形成残灰颗粒；其中，气态无机物质主要是碱金属等。高温下，这些残灰颗粒由于处于熔融态，极易在水冷壁等受热面上沾附并诱发严重的结焦沾污问题，严重威胁燃烧设备的安全、经济及高效运行。

因此，需要获得煤粉尤其是准东煤粉颗粒燃烧过程中残灰的形成机理，这对于防止锅炉严重沾污结焦、优化运行以及锅炉的优化设计具有非常重要的意义。目前，针对煤粉高温燃烧过程中残灰的取样方式基本都是采用水冷取样枪，或者在取样入口引入惰性稀释气。目前的取样方法由于无法在高温下实现烟气中气态无机物质与固态残灰颗粒的分离，使得高温下的气态无机物质在取样过程中由于温度的降低凝结成核并与残灰颗粒间发生物理化学过程等，从而改变残灰颗粒的特性，亟需一种新型的取样装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒物气动切割取样装置及其操作方法，以解决上述存在的技术问题。本发明可实现高温环境下烟气中气相无机物质与残灰颗粒之间的分离，能够避免后续取样过程中气态无机物质的凝结成核及其与残灰颗粒间的物理化学反应，可保证残灰颗粒取样的真实有效性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种颗粒物气动切割取样装置，包括：取样稀释气加热管、引射式混合器、锥形取样嘴、加速喷嘴、支撑装置、携带气引入管、温度采集装置、气固分离取样嘴、枪体和颗粒物取样装置；取样稀释气加热管的入口用于通入取样稀释气，取样稀释气加热管的出口与引射式混合器的入口相连通；锥形取样嘴的入口用于通入携带残灰颗粒的烟气，锥形取样嘴的出口与引射式混合器的入口相连通；引射式混合器的出口与加速喷嘴的入口相连通；加速喷嘴的出口与支撑装置的入口相连通；支撑装置设置有气体出口和颗粒物出口；携带气引入管的入口用于通入携带气，携带气引入管的气体出口与支撑装置的颗粒物出口相连通；携带气引入管的气体出口处设置有气固分离取样嘴；温度采集装置的采集端设置于气固分离取样嘴处；枪体的入口与携带气引入管的颗粒物出口相连通，枪体的颗粒物出口与颗粒物取样装置的入口相连通；枪体内通有补充气；取样稀释气加热管和携带气引入管均设置有气体流量控制阀。

进一步的，枪体包括：喉管、补充气管和残灰颗粒取样管；补充气管的入口用于通入补充气，补充气管的气体出口与携带气引入管的颗粒物出口相连通，补充气管的气体出口处设置有喉管；残灰颗粒取样管的入口与补充气管的颗粒物出口相连通，残灰颗粒取样管的出口用于输出颗粒物；补充气管设置有气体流量控制阀。

进一步的，残灰颗粒取样管部分套装于补充气管内；补充气管部分套装于携带气引入管内。