[實用新型]鍋爐水冷壁近壁區煙氣分組在線監測系統

有效

• 申請號: 201720177173.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN206740455U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 陳國慶;劉建民;黃啟龍;李永生;劉銘媛;時偉;陳連軍
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院;南京電力設備質量性能檢驗中心
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/24;G01N21/84;G01N33/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本申請涉及燃煤電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕監控與防治技術，具體涉及一種燃煤鍋爐爐膛水冷壁近壁區煙氣分組在線監測系統及裝置，屬于電力及動力工程技術領域。

背景技術

近年來，伴隨著燃煤電站鍋爐大型化、高參數的發展，鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題逐漸凸現。隨著環保要求的日益嚴格，特別是火電廠NOx排放標準的不斷提高，燃煤電站鍋爐為了控制NOx排放均采用低氮燃燒技術。低氮燃燒技術組織形成的爐內強還原區雖可降低NOx的排放，但加劇了鍋爐水冷壁高溫腐蝕。水冷壁發生高溫腐蝕后，壁厚減薄，強度降低，極易發生爆管，造成機組非停，已成為燃煤電站鍋爐低氮改造后的一個頑疾，嚴重影響機組的安全穩定運行。

燃煤電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕是典型的硫化物腐蝕，是煤粉在特定條件下燃燒形成的H₂S和自由態[S]與壁溫350～500℃的水冷壁發生反應造成的。水冷壁近壁區煙氣中H₂S和自由態[S]的含量取決于主燃區煤粉燃燒過量空氣系數。若煤粉在富氧條件下燃燒，煤中S元素轉化為SO₂，對水冷壁基本沒腐蝕作用。若煤粉在貧氧條件下燃燒，煤中S元素轉化為SO₂的同時，生成部分H₂S和自由態[S]。一般而言，H₂S和自由態[S]的生成量隨著煙氣中氧含量的降低而升高。由此可知，水冷壁壁溫及其近壁區煙氣含氧量是影響高溫腐蝕的兩個關鍵因素。在壁溫設定的條件下，提高近壁區煙氣含氧量是緩解水冷壁高溫腐蝕的有效途徑。實時監測水冷壁近壁區煙氣中O₂、CO及腐蝕性氣體H₂S的濃度，是提高近壁區氧量的前提，也是開展高溫腐蝕在線監測的基礎。

綜上分析可知，實時監測水冷壁近壁區煙氣組分雖對預防和治理水冷壁高溫腐蝕具有重要的意義和價值，但由于爐膛內部煙氣溫度高、組分復雜、含塵量大、水冷壁鰭片寬度小、取樣困難等諸多原因，導致目前已有技術在應用中尚存在以下問題：

(1)煙氣取樣探頭(槍、裝置)燒損

由于爐膛溫度高、輻射換熱強、煙氣取樣流量小、冷卻效果差等原因，安裝在水冷壁上的煙氣取樣探頭，特別是伸入爐膛內部的探頭，極容易被燒損。煙氣取樣探頭一旦燒損，會導致密封不嚴，出現泄露，致使測量結果失真。另外，燒損的探頭前端發生熔融而變形，會導致前端取樣管道堵塞，而此類堵塞采用常規的反吹等措施無法解決，致使系統無法正常工作。

(2)SO₂和H₂S測不準

H₂S氣體是與水冷壁發生反應引發高溫腐蝕的主要氣體。準確監測H₂S對預測和監控水冷壁高溫腐蝕具有重要的意義。由于SO₂和H₂S氣體為酸性氣體，易溶于水。若取樣系統中出現水蒸氣冷凝的現象，部分SO₂和H₂S會被吸收，從而影響測量結果的準確性。現有技術在煙氣分析儀之前均采用多級過濾和冷凝的方式去除煙氣中的水蒸氣，以防其在管道內冷凝堵塞管道，損壞煙氣分析儀。冷凝器雖將冷凝下的水通過蠕動泵排出，但是冷卻在盤管上的水珠在未落入蠕動泵入口前對SO₂和H₂S還是有很強的吸收作用。因此，現有技術在測量H₂S和SO₂存在測不準的問題。

(3)煙氣取樣孔及取樣管路堵塞

現有技術普遍采用鰭片開小孔抽取煙氣的取樣方式。由于水冷壁鰭片尺寸小 (一般寬度<20mm)，開得孔一般直徑較小，極容易被爐膛中呈熔融態的未燃盡灰渣堵塞。

(4)單臺儀器多點測量周期長

采用多管路切換取樣系統雖可實現一套儀器多點取樣測量的目的，但是存在測量時間長的問題。以一個布置30個測量點的截面為例，測量完一個截面至少需要90min(每個測點至少3min(主要為取樣時間))。此種方式得到的測量結果無可比性，失去了“場”分布在線監測的意義。

發明內容

本實用新型的目的是針對上述不足，提供一種能夠多點實時測量、防止取樣管路堵塞的新型鍋爐水冷壁近壁區煙氣分組在線監測系統。

為實現上述目的，本實用新型的具體技術方案如下：