[發明專利]一種防堵型水冷壁還原性氣氛雙向取樣系統及取樣方法

在審

• 申請號: 202211519830.6
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN116106085A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 金方舟;邱煜民;周成;丁曉漢;梁魁西;吳楠
• 申請（專利權）人: 蕪湖發電有限責任公司;煙臺龍源電力技術股份有限公司;上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/24;B08B5/02
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 李建芳

本發明公開了一種防堵型水冷壁還原性氣氛雙向取樣系統及取樣方法，雙向取樣系統，安裝在燃煤鍋爐水冷壁外側，水冷壁鰭片上開設有第一取樣口和第二取樣口；一次取樣管路的兩端分別接第一取樣口和第二取樣口，一次取樣管路上設有相背設置的第一氣力輸送器和第二氣力輸送器；第一壓縮空氣管路和第二壓縮空氣管路的一端分別接壓縮空氣氣源、另一端分別接第一氣力輸送器和第二氣力輸送器，第一壓縮空氣管路上設有第一壓縮空氣控制閥，第二壓縮空氣管路上設有第二壓縮空氣控制閥；二次取樣接管與第一氣力輸送器和第二氣力輸送器之間的一次取樣管路交叉連通，取樣探頭插入二次取樣接管中。本發明取樣系統結構簡單可靠，解決了堵塞、安裝不便等問題。

技術領域

本發明涉及一種防堵型水冷壁還原性氣氛雙向取樣系統及取樣方法，屬于電站燃煤鍋爐監測技術領域。

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(一般在水冷壁鰭片上開小孔并直接抽取樣氣進行檢測分析)，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，取樣口也容易出現結焦、堵塞等問題；此外，水冷壁外側可能還布置有風箱、燃燒器等設備，直接把煙氣取樣探頭原位布置，安裝操作方面可能存在困難。

發明內容

本發明提供一種防堵型水冷壁還原性氣氛雙向取樣系統，用于解決現有技術中煙氣取樣分析系統過于復雜導致的成本高、可靠性低等問題，以及取樣口易堵塞、取樣探頭安裝不便等問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種防堵型水冷壁還原性氣氛雙向取樣系統，安裝在燃煤鍋爐水冷壁外側，包括一次取樣管路、第一氣力輸送器、第二氣力輸送器、第一壓縮空氣管路、第二壓縮空氣管路、壓縮空氣氣源、第一壓縮空氣控制閥、第二壓縮空氣控制閥、二次取樣接管和取樣探頭；