[发明专利]内嵌式烧失量测量系统和方法

说明书

相关申请

依据35U.S.C.§§119、120、363、365和37C.F.R.§1.55和§1.78，本申请特此要求了2009年1月26日提交的美国临时申请序列号61/205,961的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及碳氢化合物(例如煤)燃烧设备以及用于测量这类设备的烧失量的系统和方法。

背景技术

在工业发生炉中，燃烧碳氢燃料例如煤以形成用于驱动涡轮发电机的蒸汽。对于有效地工作且产生形成落在环境保护法规和设计约束条件强制执行的规定以内的副产品的可接受的完全燃烧的炉膛，炉膛中的所有独立的燃烧炉必须干净且有效地工作，并且必须正确地平衡和调整所有后燃系统。通常监测未燃碳(即烧失量(LOI)数据)、NOx、一氧化碳和/或其它副产品的排放以确保符合环境保护法规并且确保符合设计约束条件。参见作为参考并入本文的美国专利No.6,389,330。

如’330专利中陈述的，难以在线和持续监测一些排放，例如飞灰中未燃碳的浓度。在大多数情况下，以定期或不定期原则通过提取灰分样本并且把样本送到实验室进行分析来测量这些排放。通常，该飞灰样本是送到现场以外的实验室，在那里称量、燃烧和再称量该样本。这个分析可能花费数天至一周或更久。大多数发电设备不具有现场的化学实验室，并且由于分析占用的时间，设备效率常常不处于最佳级别。’330专利提出监测从炉膛的后火焰带发出的辐射并且响应辐射的波动成分，然后计算一个或多个燃烧参数。

宣传RCA 2000残余碳分析仪(M&W Asketeknik)通过旋风分离器从烟气提取飞灰并且使用光在转换器中分析它。分析结果发送给控制室。

看起来仍没有现有系统能够直接在现场持续自动地(例如不需要操作员干预)测量烧失量(LOI)并且不需要校准。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种新的烧失量测量系统和方法。在一个优选实施例中，上述系统和方法能够直接测量烧失量并且能够在现场以持续和自动的方式在不需要校准的情况下测量烧失量。本发明的另一目的是在一个实施例中，提供自洁式系统和方法。

然而，在其它实施例中，本发明不需要实现所有这些目的，并且其权利要求将不会受限于能够实现这些目的的结构或方法。

本发明的特色在于一种内嵌式烧失量测量系统，其通常包括构造成从碳氢燃料燃烧设备收集燃料或燃烧副产品的提取器和构造成接收收集的物质并且确定设备的烧失量数据的现场分析仪。可以包括一个或多个阀的传送机构构造成把收集的物质从提取器传送至分析仪。控制器显示烧失量数据和/或自动地调整与该设备有关的一个或多个参数。该系统通常用于副产品为飞灰的燃煤设备。

在一个例子中，该分析仪是热重量分析仪，构造成称量飞灰、燃烧飞灰并且再次称量飞灰来确定烧失量。调整的参数可以包括空气-燃料比和/或对粉碎机的调整以改变煤炭粒子的大小。

一个优选提取器伸入排气烟囱中。在一个例子中，该提取器包括含有烟囱内的集尘漏斗和烟囱外表的横向通孔的主体、该主体内的可移动活塞，该活塞具有横向贯穿其中的收集容积孔，当活塞伸出时，该收集容积孔与该集尘漏斗连通以接收飞灰。当该活塞缩回时，该活塞收集容积孔与烟囱外侧的该横向通孔连通。烟囱外侧的芯块腔室在该主体通孔的下方。当该活塞缩回时，夯锤可驱动通过该缸体通孔和该活塞收集容积孔以在该芯块腔室中形成飞灰的芯块。在该例子中，该传送机构通常包括可旋转阀，用于把该芯块从芯块腔室传送至分析仪。热重量分析仪可以包括构造成从该可旋转阀接收飞灰芯块的圆盘传送带。

另一提取器包括静电除尘器。又一个提取器包括电机驱动的旋转螺旋推进器。也可以使用旋风分离器装置。

本发明的特色还在于一种内嵌式烧失量测量方法。收集来自碳氢燃料燃烧设备的燃料或燃烧副产品并且传送至现场分析仪。分析收集的物质来确定该设备的烧失量数据，并且显示该烧失量数据和/或基于该烧失量数据自动调整一个或多个设备参数。在副产品是飞灰的燃煤设备中，分析通常包括称量飞灰、燃烧飞灰并且再次称量飞灰来确定烧失量数据。收集可以包括采用如上所述的提取器。

在一个方案中，内嵌式烧失量测量系统的特色在于旋风提取器，其构造成从碳氢燃料燃烧设备收集燃料或燃烧副产品。现场分析仪构造成接收收集的物质并且通过称量该收集的物质、燃烧该收集的物质和称量燃烧了的收集的物质确定设备的烧失量数据。传送机构可以包括一个或多个阀，构造成把收集的物质从提取器传送至分析仪。控制器显示烧失量数据和/或自动地调整与该设备有关的一个或多个参数。