一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统及方法与流程

本发明涉及发电，具体为一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统及方法。

背景技术：

1、在国家节能减排愈加严格的背景下，为了使大型燃煤锅炉达到减少煤耗和超低排放的要求，同时又确保机组安全可靠运行，需要对煤粉锅炉的水冷壁区域高温腐蚀状态进行严格控制。一般而言，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀可以分为硫酸盐型、硫化物型和氯化物型。大量研究数据表明：对高温腐蚀下来的水冷壁外侧垢样送检，检测结果中硫酸酐占比较高，说明腐蚀类型为硫化物腐蚀，而此类腐蚀主要是由于在强还原性气氛下水冷壁管金属材质fe被h2s气体流化而引起的。

2、大多数电厂仅通过科研院所等单位试验期间进行贴壁气氛测试，或停机检修期间测试管壁减薄情况，以反映水冷壁区域真实的腐蚀情况，根据腐蚀情况对机组进行维护，这样虽然能够降低机组的运行风险，但是该方法属于维护补救措施，这样会大大降低机组的运行寿命，增加了发电机组的运行成本，同时腐蚀情况会随着机组运行年限的增加而加剧，这样也增加了机组热态运行过程中水冷壁爆管和大面积换管的风险。

3、针对上述问题，有必要设计一种火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，实现对水冷壁区域的腐蚀情况实时监测并进行维护。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统及方法，对水冷壁的腐蚀气氛实时监测并能够进行有效的防护。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，包括控制单元以及与其连接的采样装置和贴壁风装置；

4、所述采样装置包括烟气取样孔、过滤装置和成分检测装置；烟气取样孔布置在炉膛水冷壁侧墙上，烟气取样孔通过过滤装置与成分检测装置连接，成分检测装置与控制单元连接；

5、所述贴壁风装置包括贴壁风喷嘴和贴壁风管路，多个贴壁风喷嘴安装在锅炉内部，用于对水冷壁输出气流，并且该气流的射流方向与水冷壁侧墙平行，贴壁风喷嘴的控制端与控制单元连接；

6、所述控制单元，用于根据烟气成分控制贴壁风装置的工作状态。

7、优选的，所述烟气取样孔设置在锅炉的主燃烧器和燃尽风燃烧器之间的区域。

8、优选的，所述过滤装置包括滤灰装置和干燥装置；

9、所述烟气取样孔通过取样管与滤灰装置连接，滤灰装置的出口与干燥装置连接，干燥装置通过抽风装置与成分检测装置连接。

10、优选的，所述贴壁风管路包括贴壁风母管，以及与其连通的贴壁风支管；

11、多个贴壁风支管沿贴壁风母管的轴线对称布置在其两侧，每个贴壁风支管的出口均连接一个贴壁风喷嘴，多个贴壁风喷嘴输气的气流在水冷壁侧墙形成风幕。

12、优选的，所述贴壁风喷嘴包括喷嘴导流片和支撑结构，喷嘴导流片通过支撑结构固定在锅炉炉膛水冷壁侧墙上，喷嘴导流片与水冷壁侧墙之间形成多个出风口，出风口的与水冷壁侧墙平行。

13、优选的，所述喷嘴导流片为伞面状。

14、优选的，所述各贴壁风支管上设置有风门执行机构和膨胀节；

15、所述风门执行机构、膨胀节和贴壁风喷嘴依次设置在管路上，风门执行机构与控制单元连接。

16、一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统的方法，包括以下过程：

17、将锅炉炉膛水冷壁侧墙区域的烟气气氛实时通过烟气取样孔输入至成分检测装置，获取所述烟气气氛的气体成分；

18、控制单元将获取的气体成分与预设的阈值进行比较，并输出腐蚀等级的信号；

19、根据腐蚀信号启动贴壁风装置，冷一次风自壁风喷嘴喷出，驱除锅炉炉膛水冷壁侧墙区域的腐蚀气氛，直至腐蚀气氛下降至安全等级。

20、优选的，所述腐蚀等级包括四级，评判方法如下：

21、腐蚀等级ⅰ级，o2＜2％、co＞3％且h2s＞0.02％；

22、腐蚀等级ⅱ级，o2＜2％、0.1％＜co≤3％或0.01％＜h2s＜0.02％；

23、腐蚀等级ⅲ级，o2≤0.1％或h2s＜0.01％；

24、腐蚀等级ⅳ级，安全等级，o2＞2％。

25、优选的，所述o2采用电化学法检测，co采用红外窄带吸收法检测，h2s组分采用紫外线光谱吸收法检测。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、本发明提供的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，利用气体分析仪对贴壁腐蚀性气氛进行实时监测，当腐蚀性气体达到一定浓度后，发出预警信号，指导运行调整贴壁风开度，降低贴壁腐蚀性气氛浓度，针对不同燃烧方式均可适应，无论是机组稳态运行还是升降负荷，均可指导运行人员及时调整、了解当前腐蚀状况，贴壁风喷嘴独特的设计结构，避免了传统贴壁风吹扫存在盲区，防止了机组运行过程中发生爆管、停机检修期间大面积换管等事故的发生。该腐蚀监测防治系统解决了水冷壁区域高温腐蚀监测不及时、预警机制不健全、传统贴壁风覆盖盲区等难题，其系统简单、改造工程量低、技术成熟，为机组水冷壁高温腐蚀防治提供了借鉴。该系统不仅能够实现机组稳态运行或升降负荷时高温腐蚀防治要求，同时适应于入炉高、中、低硫分燃煤及多种燃烧方式。

28、进一步，贴壁风喷嘴采用独特的风帽结构设计，适用于墙式对冲燃烧、四角切圆燃烧、w火焰燃烧方式，针对腐蚀位置的不同，加装贴壁风喷嘴，具有针对性强、防治效果好、施工安装简易等优点。

技术特征：

1.一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，包括控制单元以及与其连接的采样装置和贴壁风装置；

2.根据权利要求1所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述烟气取样孔(7)设置在锅炉的主燃烧器(2)和燃尽风燃烧器(3)之间的区域。

3.根据权利要求1所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述过滤装置包括滤灰装置(9)和干燥装置(10)；

4.根据权利要求1所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述贴壁风管路包括贴壁风母管(5)，以及与其连通的贴壁风支管(6)；

5.根据权利要求1所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述贴壁风喷嘴(18)包括喷嘴导流片(21)和支撑结构，喷嘴导流片(21)通过支撑结构固定在锅炉炉膛水冷壁侧墙(1)上，喷嘴导流片(21)与水冷壁侧墙之间形成多个出风口，出风口的与水冷壁侧墙平行。

6.根据权利要求5所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述喷嘴导流片(21)为伞面状。

7.根据权利要求4所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统，其特征在于，所述各贴壁风支管(6)上设置有风门执行机构(16)和膨胀节(17)；

8.一种权利要求1-7任一项所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统的方法，其特征在于，包括以下过程：

9.根据权利要求8所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统的方法，其特征在于，所述腐蚀等级包括四级，评判方法如下：

10.根据权利要求9所述的一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统的方法，其特征在于，所述o2采用电化学法检测，co采用红外窄带吸收法检测，h2s组分采用紫外线光谱吸收法检测。

技术总结本发明公开了一种用于火力发电机组水冷壁高温腐蚀监测防治系统及方法，包括控制单元以及与其连接的采样装置和贴壁风装置；采样装置通过抽风机实时获取水冷壁区域的烟气气氛，并通过成分检测装置对烟气进行分析，控制单元根据分析的腐蚀气氛输出对应的报警信号，同时启动贴壁风装置，将冷一次风通过贴壁风喷嘴输出至水冷壁并形成风幕，进而驱散该区域的腐蚀气氛，避免腐蚀气氛对水冷壁的腐蚀，该系统从贴壁气氛实时在线监测、发出预警信号、调整风门开度、贴壁腐蚀气氛浓度下降和腐蚀预警等级降低，同时形成实时监测、及时预警和有效防治的闭环式治理手段，从而达到防治高温腐蚀目的。技术研发人员：郝震彪,张小锋,罗建科,刘志华,王彪,李闯,李楚渊,王小辉受保护的技术使用者：陕西君创智盈能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15