[發明專利]一種在線監測的電站鍋爐水冷壁及其監測方法

在審

• 申請號: 202110897396.4
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113503563A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王洋;汪華劍;房凡;馬翔;吳慶龍;陳煜;劉笑
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23M5/08
• 分類號: F23M5/08;F23M11/04;F23J15/02;F23J15/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明一種在線監測的電站鍋爐水冷壁及其監測方法，水冷壁包括水冷壁管、水冷壁側管、溫度感應器組、水冷壁近壁面煙氣取樣管、數據傳輸系統和上位機；水冷壁管相互之間通過設置的鰭片依次連接形成電站鍋爐水冷壁；水冷壁側管垂直設于一個水冷壁管外側；沿水冷壁側管軸線方向設有伸入水冷壁管管內的堵頭；溫度感應器組中的水冷壁向火側壁溫度感應器設在連接水冷壁側管的水冷壁管上；溫度感應器組中的水冷壁管內工質溫度感應器沿堵頭軸線設在堵頭內；水冷壁近壁面煙氣取樣管入口穿過鰭片設置，出口連接煙氣成分分析儀器輸入端；水冷壁向火側壁溫度感應器、水冷壁管內工質溫度感應器和煙氣成分分析儀器輸出端通過數據傳輸系統連接上位機。

技術領域

本發明涉及燃煤發電技術領域，具體為一種在線監測的電站鍋爐水冷壁及其監測方法。

背景技術

水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數排鋼管組成，分布于鍋爐爐膛的四周，通常垂直鋪設在爐墻內壁面上。它的內部為流動的水或蒸汽，外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。主要吸收爐膛中高溫燃燒產物的輻射熱量，工質在其中作上升運動，受熱蒸發。水冷壁是吸收爐內火焰和高溫煙氣所放出輻射熱的鍋爐受熱面，是各種現代鍋爐蒸發受熱面的主要型式，亦為鍋爐水循環回路中的基本部件，兼有冷卻和保護爐墻的作用。

水冷壁近壁面高溫腐蝕現象導致管壁減薄甚至超溫爆管，嚴重影響電站鍋爐運行的安全性。為適應超低排放要求，當前電站鍋爐普遍采用空氣分級燃燒等低氮燃燒技術，主燃區處于還原性氣氛運行，同時，燃煤硫分的增加將加劇水冷壁高溫腐蝕的風險。

研究表明，高溫腐蝕的發生主要取決于水冷壁管壁溫度和近壁面還原性氣氛濃度，高溫條件下H₂S等腐蝕性氣體與水冷壁管材發生化學反應，導致管壁減薄甚至爆管。但目前水冷壁管高溫腐蝕情況暫無成熟的在線監測方法，試驗測試調整的方法存在明顯的滯后性，同時，當運行方式或者燃煤成分發生變化后，試驗調整的研究結果多不再適用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種在線監測的電站鍋爐水冷壁及其監測方法，設計合理，結構簡單，有效保障了水冷壁高溫腐蝕監控的準確性和及時性，提升水冷壁運行的安全性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種在線監測的電站鍋爐水冷壁，包括水冷壁管、水冷壁側管、溫度感應器組、水冷壁近壁面煙氣取樣管、數據傳輸系統和上位機；

所述水冷壁管相互之間通過設置的鰭片依次連接形成電站鍋爐水冷壁；

所述水冷壁側管垂直設置于一個水冷壁管的外側；沿水冷壁側管軸線方向還設置有伸入水冷壁管管內的堵頭；

所述溫度感應器組包括水冷壁向火側壁溫度感應器和水冷壁管內工質溫度感應器；所述水冷壁向火側壁溫度感應器設置在連接水冷壁側管的水冷壁管上；所述水冷壁管內工質溫度感應器沿堵頭軸線設置在堵頭內；

所述水冷壁近壁面煙氣取樣管的入口穿過鰭片設置，出口連接煙氣成分分析儀器的輸入端；所述水冷壁向火側壁溫度感應器、水冷壁管內工質溫度感應器和煙氣成分分析儀器的輸出端通過數據傳輸系統連接上位機。

進一步的，所述水冷壁側管與水冷壁管一體鍛制；所述水冷壁側管在鰭片處向著向火側方向設置有第一測溫孔，第一測溫孔內壁與水冷壁管內壁之間的厚度滿足最小安全壁厚，且第一測溫孔內安裝水冷壁向火側壁溫度感應器。

進一步的，所述堵頭呈T型，其長端沿水冷壁側管軸線設置，伸入水冷壁管內的一端設置有尖端。

更進一步的，所述堵頭從短端端部垂直向長端尖端處設置有第二測溫孔，第二測溫孔深度深入水冷壁管內壁，且第二測溫孔內安裝水冷壁管內工質溫度感應器。

進一步的，所述堵頭與水冷壁管材質相同，且與水冷壁側管焊接固定。

進一步的，所述水冷壁近壁面煙氣取樣管與煙氣成分分析儀器之間還設置有煙氣過濾器和煙氣冷卻器。