[發明專利]一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕在線監測方法及監測系統

有效

• 申請號: 201710374497.7
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107167418B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 湯妍;韋紅旗
• 申請（專利權）人: 南京博沃科技發展有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學彪

本發明公開了一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕在線監測方法及其系統。鍋爐水冷壁高溫腐蝕在線監測方法，從鍋爐水冷壁處抽取貼壁煙氣并采用潔凈空氣以不小于10的高倍率稀釋，在線實時測取稀釋煙氣中CO、CO₂濃度值C_CO?Dgas和C_CO2?Dgas，把C_CO?Dgas/C_CO2?Dgas或C_CO2?Dgas/C_CO?Dgas或C_CO?Dgas/(C_CO?Dgas+C_CO2?Dgas)或C_CO2?Dgas/(C_CO?Dgas+C_CO2?Dgas)作為特征值，表征當前水冷壁高溫腐蝕速率，前述倍率為標準體積倍率。本發明能全面了解鍋爐水冷壁高溫腐蝕狀況，為燃燒優化調整提供依據，進而提高電站鍋爐運行的安全性、節約檢修維護費用。

技術領域

本發明涉及一種鍋爐水冷壁高溫腐蝕在線監測方法及監測系統，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。