[發明專利]一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕氣氛監測系統及高溫腐蝕氣氛的監測方法

有效

• 申請號: 201610031662.4
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105675810B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 韋紅旗;何長征;石偉偉
• 申請（專利權）人: 南京博沃科技發展有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 李建芳

技術領域

本發明涉及一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕氣氛監測系統及高溫腐蝕氣氛的監測方法，屬于電站鍋爐技術領域。

背景技術

近年來，隨著鍋爐向大容量、高參數發展，鍋爐水冷壁溫度相應提高，導致水冷壁高溫腐蝕問題越趨嚴重；為了降低NOx的生成量，目前大多電廠采用分級送風或低氧燃燒，造成水冷壁附近區域易形成還原性氣氛，進而導致水冷壁的高溫腐蝕，水冷壁減薄至一定程度將造成鍋爐爆管事故，對鍋爐機組的安全經濟運行構成嚴重威脅。

鍋爐高溫腐蝕主要分為硫酸鹽型和硫化物型兩種，前者多發生于過熱器和再熱器，后者多發生于爐膛水冷壁。硫化物型高溫腐蝕的主要原因是煤粉在缺氧條件下燃燒產生H₂S以及游離態硫[S]，其與管壁鐵金屬以及鐵氧化物發生反應形成鐵的硫化物，進一步腐蝕鍋爐水冷壁并同時使氧化膜疏松、剝裂甚至脫落。

某研究表明，當爐膛水冷壁附近出現還原性氣氛時，燃煤中的硫以H₂S氣體的形式釋放出來的比例在75％以上；當CO/(CO+CO₂)由8％上升到24％時，H₂S氣體濃度則由0.02％上升到0.07％，從而引起水冷壁的強烈腐蝕。

大量的運行分析發現，凡腐蝕嚴重的爐膛水冷壁，都在相應腐蝕區域的煙氣成分中發現還原性氣氛和濃度很高的H₂S氣體。H₂S氣體具有滲透作用，它可以透過疏松的Fe₂O₃，與較致密的磁性氧化鐵Fe₃O₄中的FeO反應生成FeS。FeO保護膜破壞后，H₂S氣體還可以與管壁Fe發生反應生成FeS和H₂。由于腐蝕產物FeS與FeO結構疏松多孔，不能阻止腐蝕介質的侵入，同時隨著爐膛煙塵的沖刷，使得腐蝕不斷向基體金屬發展，腐蝕由外向內逐漸發展。管壁附近氧化性氣氛與還原性氣氛交替出現，生成的腐蝕產物重新氧化為鐵的氧化物，其又可以繼續與腐蝕介質發生反應，腐蝕不斷加劇。

從水冷壁高溫腐蝕的機理可知，還原性氣氛是發生高溫腐蝕的必要條件。因此，對水冷壁易發生高溫腐蝕的區域進行還原性氣氛監測，有助于運行人員及時發現問題并通過燃燒調整予以解決。但鍋爐水冷壁附近煙氣溫度很高，含有大量粉塵，且需要測量多點，采用常規煙氣取樣分析系統難以保證連續可靠監測。常規的煙氣取樣分析系統如中國專利CN200810195414.9公開的內容，該專利公開了一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕在線監測系統，包括采樣系統和采樣控制與處理系統，所述采樣系統包括煙氣采樣探管，在煙氣采樣探管之后接設置有溫控裝置的煙氣采樣探頭保溫盒，在探頭保溫盒之后連接有電伴熱管、快速冷卻器，之后分為兩個支路，其中一路為煙氣旁路，另一路依次連接樣氣隔斷電磁閥、樣氣采樣泵、標定/采樣三通電磁閥、0.1μm陶瓷過濾器、樣氣調節針閥及流量計和煙氣分析儀表；所述采樣控制與處理系統包括：可控制采樣系統運行的PLC；與煙氣分析儀表通過數據線相接的數據采集器；與數據采集器通過數據線相連接的工控機。上述系統過于復雜，不僅成本非常高，而且整個系統運行可靠性不高，尤其閥門、采樣泵等由于內部有活動部件極易受到粉塵的影響。

發明內容

為了解決現有技術中煙氣取樣分析系統存在的過于復雜，不僅成本非常高，而且整個系統運行可靠性不高，尤其閥門、采樣泵等由于內部有活動部件極易受到粉塵的影響等缺陷，本發明提供一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕氣氛監測系統及高溫腐蝕氣氛的監測方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕氣氛監測系統，包括一級煙氣稀釋采樣單元、二級煙氣稀釋采樣單元、稀釋煙氣分析單元、系統反吹單元和壓縮空氣單元；

一級煙氣稀釋采樣單元包括兩個以上并聯的一級煙氣稀釋采樣管路以及一個混合分流器，所有的一級煙氣稀釋采樣管路均匯合至混合分流器；

二級煙氣稀釋采樣單元包括相互連通的二級煙氣稀釋采樣管路和集氣罩，二級煙氣稀釋采樣管路與混合分流器相連通；

系統反吹單元一端與壓縮空氣單元相接、另一端與混合分流器相接；

一級煙氣稀釋采樣管路和二級煙氣稀釋采樣管路均與壓縮空氣單元相接；

稀釋煙氣分析單元與集氣罩相接。

上述系統適于高溫腐蝕氣氛的監測，且結構簡單，成本低廉，整個系統運行可靠性，不易受到粉塵的影響。