一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法技术

本发明专利技术一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法，水冷壁包括水冷壁管、水冷壁侧管、温度感应器组、水冷壁近壁面烟气取样管、数据传输系统和上位机；水冷壁管相互之间通过设置的鳍片依次连接形成电站锅炉水冷壁；水冷壁侧管垂直设于一个水冷壁管外侧；沿水冷壁侧管轴线方向设有伸入水冷壁管管内的堵头；温度感应器组中的水冷壁向火侧壁温度感应器设在连接水冷壁侧管的水冷壁管上；温度感应器组中的水冷壁管内工质温度感应器沿堵头轴线设在堵头内；水冷壁近壁面烟气取样管入口穿过鳍片设置，出口连接烟气成分分析仪器输入端；水冷壁向火侧壁温度感应器、水冷壁管内工质温度感应器和烟气成分分析仪器输出端通过数据传输系统连接上位机。统连接上位机。统连接上位机。

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法


[0001]本专利技术涉及燃煤发电
，具体为一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法。

技术介绍

[0002]水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周，通常垂直铺设在炉墙内壁面上。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。主要吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量，工质在其中作上升运动，受热蒸发。水冷壁是吸收炉内火焰和高温烟气所放出辐射热的锅炉受热面，是各种现代锅炉蒸发受热面的主要型式，亦为锅炉水循环回路中的基本部件，兼有冷却和保护炉墙的作用。
[0003]水冷壁近壁面高温腐蚀现象导致管壁减薄甚至超温爆管，严重影响电站锅炉运行的安全性。为适应超低排放要求，当前电站锅炉普遍采用空气分级燃烧等低氮燃烧技术，主燃区处于还原性气氛运行，同时，燃煤硫分的增加将加剧水冷壁高温腐蚀的风险。
[0004]研究表明，高温腐蚀的发生主要取决于水冷壁管壁温度和近壁面还原性气氛浓度，高温条件下H2S等腐蚀性气体与水冷壁管材发生化学反应，导致管壁减薄甚至爆管。但目前水冷壁管高温腐蚀情况暂无成熟的在线监测方法，试验测试调整的方法存在明显的滞后性，同时，当运行方式或者燃煤成分发生变化后，试验调整的研究结果多不再适用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法，设计合理，结构简单，有效保障了水冷壁高温腐蚀监控的准确性和及时性，提升水冷壁运行的安全性。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种在线监测的电站锅炉水冷壁，包括水冷壁管、水冷壁侧管、温度感应器组、水冷壁近壁面烟气取样管、数据传输系统和上位机；
[0008]所述水冷壁管相互之间通过设置的鳍片依次连接形成电站锅炉水冷壁；
[0009]所述水冷壁侧管垂直设置于一个水冷壁管的外侧；沿水冷壁侧管轴线方向还设置有伸入水冷壁管管内的堵头；
[0010]所述温度感应器组包括水冷壁向火侧壁温度感应器和水冷壁管内工质温度感应器；所述水冷壁向火侧壁温度感应器设置在连接水冷壁侧管的水冷壁管上；所述水冷壁管内工质温度感应器沿堵头轴线设置在堵头内；
[0011]所述水冷壁近壁面烟气取样管的入口穿过鳍片设置，出口连接烟气成分分析仪器的输入端；所述水冷壁向火侧壁温度感应器、水冷壁管内工质温度感应器和烟气成分分析仪器的输出端通过数据传输系统连接上位机。
[0012]进一步的，所述水冷壁侧管与水冷壁管一体锻制；所述水冷壁侧管在鳍片处向着向火侧方向设置有第一测温孔，第一测温孔内壁与水冷壁管内壁之间的厚度满足最小安全
壁厚，且第一测温孔内安装水冷壁向火侧壁温度感应器。
[0013]进一步的，所述堵头呈T型，其长端沿水冷壁侧管轴线设置，伸入水冷壁管内的一端设置有尖端。
[0014]更进一步的，所述堵头从短端端部垂直向长端尖端处设置有第二测温孔，第二测温孔深度深入水冷壁管内壁，且第二测温孔内安装水冷壁管内工质温度感应器。
[0015]进一步的，所述堵头与水冷壁管材质相同，且与水冷壁侧管焊接固定。
[0016]进一步的，所述水冷壁近壁面烟气取样管与烟气成分分析仪器之间还设置有烟气过滤器和烟气冷却器。
[0017]更进一步的，所述烟气过滤器与水冷壁近壁面烟气取样管通过柔性密封接头相连。
[0018]进一步的，所述烟气成分分析仪器的烟气出口处设置有烟气尾气处理装置。
[0019]一种在线监测的电站锅炉水冷壁的监测方法，包括如下，
[0020]通过上位机监测并储存由数据传输系统输入的水冷壁向火侧壁温度感应器和水冷壁管内工质温度感应器采集的水冷壁温度数据，以及水冷壁近壁面烟气取样管处的HS浓度数据；
[0021]当监测的水冷壁向火侧壁温度感应器的温度超过预设的限值时，上位机发出报警信号；
[0022]当烟气成分分析仪器传输的HS浓度超过预设的限值时，上位机发出报警信号。
[0023]进一步的，当在水冷壁金属壁温异常升高工况下时，水冷壁管内工质温度感应器监测并储存水冷壁管内工质的温度数据。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]本专利技术水冷壁结合水冷壁高温腐蚀的产生与水冷壁管壁金属温度和近壁面还原性气体浓度(CO、H2S等)直接相关的理论基础，通过设置水冷壁侧管，将水冷壁向火侧壁温度感应器布设在水冷壁管内，而且还设置了水冷壁近壁面烟气取样管，能同时测试并记录水冷壁向火侧金属壁温和水冷壁近壁面还原性气氛浓度，通过数据传输系统、上位机和烟气成分分析仪器，实时监控水冷壁高温腐蚀发生的风险；当系统报警时，运行人员可及时采取有效的燃烧调整或水动力调整措施，降低水冷壁区域的金属壁温或还原性气氛，有助于及时发现并消除水冷壁高温腐蚀的发生，从而缓解或消除水冷壁管高温腐蚀的发生，实现对锅炉水冷壁管高温腐蚀发生状态的实时、准确在线监测和预警的功能；同时还可通过水冷壁管内工质温度感应器在线监测，能及时进行壁温突升原因的分析，为保障水冷壁的安全运行调整提供可靠的数据支持，对电站锅炉水冷壁的安全运行具有重要意义。
[0026]进一步，本专利技术水冷壁通过将水冷壁侧管采用与水冷壁管相同的材质一体锻制，有效保证了系统稳定可靠性，从而进一步提高了数据的准确性；同时，水冷壁侧管在鳍片处向着向火侧方向设置第一测温孔，并保证第一测温孔内壁与管内壁之间的厚度满足最小安全壁厚，安全可靠。
[0027]进一步，本专利技术水冷壁采用堵头从短端端部垂直向长端尖端设置第二测温孔的方式，并使第二测温孔深度深入水冷壁管内壁，能在确保整个水冷壁管密封安全的情况进行管内精确测量，可靠性强。
[0028]进一步，本专利技术水冷壁通过将堵头采用与水冷壁管相同的材质精加工，且将水冷
壁侧管与堵头通过焊接连接固定，能有效增强整个系统的安全稳定性。
[0029]进一步，本专利技术水冷壁采用设置烟气过滤器和烟气冷却器的方式，能有效避免杂质进入烟气分析仪器中和降低进入气体的温度，保证测量准确性，同时能确保烟气分析仪器安全可靠，进一步提高其使用寿命。
[0030]进一步，本专利技术水冷壁通过柔性密封接头连接烟气过滤器和水冷壁近壁面烟气取样管，灵活便捷，密封性能好，能有效保证系统运行的安全可靠性。
[0031]进一步，本专利技术水冷壁采用烟气尾气处理装置对烟气成分分析仪器出口烟气进行处理，环保经济，合理安全。
[0032]本专利技术水冷壁监测方法从高温腐蚀发生的原理和重点监测参数入手，形成同时监测水冷壁向火侧壁温、水冷壁管内工质温度、水冷壁近壁面还原性气体浓度以及上位机在内的在线监测系统，旨在通过实时准确监测锅炉水冷壁向火侧金属壁温和水冷壁近壁面还原性气体浓度，为及时调整消除高温腐蚀现象提供准确、及时的数据支持，有效保障了水冷壁高温腐蚀监控的准确性和及时性，提升水冷壁运行的安全性；同时，监测并存储水冷壁管内工质温度感应器温度，为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线监测的电站锅炉水冷壁，其特征在于，包括水冷壁管(2)、水冷壁侧管(5)、温度感应器组、水冷壁近壁面烟气取样管(10)、数据传输系统(9)和上位机(4)；所述水冷壁管(2)相互之间通过设置的鳍片(1)依次连接形成电站锅炉水冷壁；所述水冷壁侧管(5)垂直设置于一个水冷壁管(2)的外侧；沿水冷壁侧管(5)轴线方向还设置有伸入水冷壁管(2)管内的堵头(7)；所述温度感应器组包括水冷壁向火侧壁温度感应器(3)和水冷壁管内工质温度感应器(8)；所述水冷壁向火侧壁温度感应器(3)设置在连接水冷壁侧管(5)的水冷壁管(2)上；所述水冷壁管内工质温度感应器(8)沿堵头(7)轴线设置在堵头(7)内；所述水冷壁近壁面烟气取样管(10)的入口穿过鳍片(1)设置，出口连接烟气成分分析仪器(14)的输入端；所述水冷壁向火侧壁温度感应器(3)、水冷壁管内工质温度感应器(8)和烟气成分分析仪器(14)的输出端通过数据传输系统(9)连接上位机(4)。2.根据权利要求1所述的一种在线监测的电站锅炉水冷壁，其特征在于，所述水冷壁侧管(5)与水冷壁管(2)一体锻制；所述水冷壁侧管(5)在鳍片(1)处向着向火侧方向设置有第一测温孔，第一测温孔内壁与水冷壁管(2)内壁之间的厚度满足最小安全壁厚，且第一测温孔内安装水冷壁向火侧壁温度感应器(3)。3.根据权利要求1所述的一种在线监测的电站锅炉水冷壁，其特征在于，所述堵头(7)呈T型，其长端沿水冷壁侧管(5)轴线设置，伸入水冷壁管(2)内的一端设置有尖端。4.根据权利要求3所述的一种在线监测的电站锅炉水冷壁，其特征在于，所述堵头(7)从短端端部垂直向长端尖端处设置有第二测温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，汪华剑，房凡，马翔，吴庆龙，陈煜，刘笑，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：