[实用新型]取样测枪及颗粒取样系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及气相中固体颗粒的测量技术，具体地，涉及循环流化床锅炉内颗粒的取样测枪和颗粒取样系统。

背景技术

循环流化床(CFB)锅炉作为一种清洁高效的燃煤发电技术，目前正朝着容量大型化和蒸汽高参数化的方向发展。CFB锅炉炉膛内的颗粒浓度大大高于煤粉锅炉，同时CFB锅炉炉膛内还存在剧烈的颗粒内循环，即颗粒在炉膛水冷壁表面形成絮状颗粒团贴壁下滑。CFB锅炉炉膛内的局部颗粒流动参数主要包括颗粒浓度、颗粒速度和颗粒流率，颗粒流动分布不仅影响着颗粒在炉膛内的停留时间和循环倍率，还影响颗粒与受热面的传热强度，进而影响锅炉的受热面布置。如何在大型电站CFB锅炉开展测试获得炉膛内的颗粒流动分布一直是国内外相关工程技术人员所关注的问题。

在实验室条件下，研究者们研发了多种技术用于测量CFB内的颗粒流动分布，如光纤探针技术、静电感应技术、粒子图像技术和多普勒激光测速技术等，但是这些技术通常设备比较复杂，对测量条件要求比较苛刻，很难在电站CFB锅炉工程中获得普遍的实际应用。

在无法直接测量颗粒浓度和颗粒速度的情况下，颗粒流率是反映炉膛颗粒流动分布的一个重要参数，其数值为颗粒浓度和颗粒速度的乘积，物理意义是在单位时间内通过炉膛单位截面积的颗粒质量。

在众多测量技术中，等速取样法具有设备简单、可靠性和准确性相对较高的特点，被应用于电站锅炉的煤粉、飞灰取样以及颗粒浓度测量方面，如专利申请CN 102749225A。该申请基于等速取样原理提出CFB锅炉水冷飞灰取样装置，在CFB锅炉分离器进、出口高温环境下进行颗粒等速取样，由于该装置需要利用靠背管测量环境气速以调整其抽气流量，而CFB内较高的颗粒浓度容易造成靠背管因颗粒堵塞而损毁，因此该装置很难真正工程应用于CFB锅炉炉膛的颗粒浓度测量。另外，CFB锅炉炉膛内的颗粒流动属于气固快速流化床，其特点是气流与颗粒之间存在较大的气固相对速度，因此采用上述等速取样方法测量颗粒浓度无法得到准确结果。此外，CFB锅炉炉膛内同时存在向上和向下运动的颗粒，因此上述单向的颗粒取样也无法保证所取样品的代表性。

可见，现有技术存在设备复杂，对测量条件要求苛刻的问题，或者测量的准确性不高、设备易损毁的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种颗粒取样装置，该颗粒取样装置可以测量CFB锅炉炉膛的颗粒流率，测量准确性高，结构简单可靠，使用方便。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种取样测枪，该取样测枪包括中空的第一取样管和第二取样管，所述第一取样管的两端分别为第一取样端和第一抽气端，所述第二取样管的两端分别为第二取样端和第二抽气端，所述第一取样端的端面开口的开口方向不同于所述第二取样端的端面开口的开口方向，所述第一抽气端和第二抽气端用于连接抽气装置以分别抽取流入所述第一取样端和第二取样端的取样样本。

优选地，所述第一取样管和所述第二取样管平行并间隔布置。

优选地，所述第一取样端的端面开口和所述第二取样端的端面开口的开口面积相同。

优选地，该取样测枪还包括冷却水套，所述冷却水套包括冷却腔室、进液口和出液口，所述第一取样端和第二取样端从所述冷却水套的一端伸入所述冷却腔室内，并从所述冷却水套的另一端的周壁伸出。

优选地，所述冷却水套包括管径不同且同轴设置的外冷却套管和内冷却套管；所述内冷却套管的一端开口，另一端闭合，所述内冷却套管的所述开口端插入所述外冷却套管的内腔中，所述内冷却套管的所述闭合端露出于所述外冷却套管的管端外；所述第一取样管和第二取样管从所述内冷却套管的所述闭合端插入该内冷却套管内，并从所述内冷却套管的所述开口端伸出，伸出的所述第一取样端和第二取样端分别从所述外冷却套管内向外伸出；所述进液口和出液口分别设置在所述外冷却套管和所述内冷却套管的远离所述取样端的端部的周壁上。

优选地，所述出液口设置有用于监测冷却液温度的温度计。

优选地，所述第一取样端的端面开口的开口方向和所述第二取样端的端面开口的开口方向相反设置。

本实用新型还提供一种颗粒取样系统，该系统包括第一分离器、第二分离器、抽气泵和上述取样测枪，所述第一抽气端连接所述第一分离器，所述第一分离器和所述抽气泵连接的管路中设置有第一抽气阀和第一流量计，所述第二抽气端连接所述第二分离器，所述第二分离器和所述抽气泵连接的管路中设置有第二抽气阀和第二流量计。

优选地，所述抽气泵的排气口连接到锅炉的炉膛内。