超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置和方法制造方法及图纸

超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置和方法，物理模型模块利用监测模块采集的烟气中CO、H2S浓度和位置信号，拟合H2S浓度函数，预测模型模块基于神经网络算法搭建壁厚参数预测模型，利用H2S浓度函数、位置信号、原煤硫含量、水冷壁管壁厚参数变化率对预测模型进行训练；预测结果输出模块，基于预测模型输出的水冷壁管最薄位置的壁厚参数，对锅炉高温腐蚀程度进行预测。用CO浓度表示H2S浓度的物理模型，避免使用H2S测量元件，降低成本，稳定性高，适合长期运行；监测燃烧区和燃尽区的气流管路简单可行；监测装置方便运行人员组织燃烧过程，合理安排检修计划；节约电站锅炉的运营成本和检修成本，利于电厂推广。利于电厂推广。利于电厂推广。

【技术实现步骤摘要】
超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置和方法


[0001]本专利技术涉及电站锅炉节能环保
，更具体地，涉及超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置和方法。

技术介绍

[0002]随着环保要求越来越严格，要求电站锅炉系统满足超低排放标准。为了节约环保设备的运行成本，要求电站锅炉本体的炉膛出口的污染物排放，比如NOx、SO2等，越来越低。为了降低炉膛出口的NOx的排放浓度，大部分电站锅炉通过空气分级或燃料分级的手段提高燃烧区的还原性气氛，然后在燃尽区增加燃尽风补充氧量以提高飞灰的燃尽率，达到降低NOx排放和提高锅炉效率的双重目的。不管在以该手段设计的新建电站锅炉上还是在以该手段进行改造的现有电站锅炉上，燃烧区附近到燃尽风区之间的水冷壁出现了严重的高温腐蚀问题，更加严重的，还出现了水冷壁管变薄导致水冷壁泄漏造成锅炉机组停机的现象。
[0003]因此，每个大修期间对水冷壁管厚度的检查变成一个十分重要而繁琐的工作，大修期间往往因为发现水冷壁高温腐蚀比较严重，需临时增加检修工作量，进而延长检修计划，造成锅炉机组并网时间的延误，给电厂带来经济损失。但是，在锅炉热态运行中无法对水冷壁管厚度进行检查，也无从判断水冷壁厚度的状态，进而及时安排检修计划。因此，需要一种新的监测手段判断水冷壁的状态。
[0004]现有技术中，电站锅炉热态运行参数的监测主要关注运行参数和尾部烟道的经济参数。运行参数有给煤量、给粉机转速、一次风温、二次风量、二次风门开度、二次风箱温度等。尾部烟道的经济参数有烟温、氧量、CO、飞灰、烟气量等。对燃烧区到燃尽区的监测参数相对较少。
[0005]研究表明，水冷壁管的高温腐蚀与H2S浓度直接相关。但高温腐蚀程度与H2S浓度的关系基本依靠经验来判断，其实高温腐蚀程度还与位置、原煤含硫量等因素相关。现有技术中，尚无有效模型以反映H2S与高温腐蚀程度或水冷壁厚之间的规律。
[0006]部分电厂通过在热态运行状态下的H2S浓度测量试验，监控高温腐蚀的程度。H2S浓度测量试验周期长，当试验间隔过长时，不能及时发现某一运行状态下高温腐蚀程度，当检测点少时，往往也不能有效发现高温腐蚀严重的区域。另一方面，H2S浓度测量试验成本高，H2S的测试元件价格昂贵，测试系统要求高，国内无法生产，只能依赖进口。目前H2S的测量大部分基于电化学的方法，要求测试气体处于低还原性气氛，当气体处于高还原性气氛下，容易造成试验结果误差增大，且缩短测试元件的寿命。在实际的水冷壁附近高温腐蚀区域恰恰是高还原性气氛，其中CO浓度高达20000ppm以上，在测试中会严重影响H2S测试元件的寿命和试验精度。
[0007]因此，迫切需要一种能在热态运行状态下监测电站锅炉高温腐蚀程度的方法和装置。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置和方法，可对水冷壁管的高温腐蚀程度进行预测，有利于指导运行人员进行调整，并根据预测结果合理安排检修计划。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置包括：监测模块、物理模型模块、预测模型模块、预测结果输出模块。
[0011]监测模块，用于采集烟气中CO浓度、H2S浓度和各浓度值对应的位置信号x，并将CO浓度、H2S浓度输出至物理模型模块中、当CO浓度大于设定值时将CO浓度和位置信号x输出至预测模型模块中。
[0012]物理模型模块，用于基于大数据分析方法拟合位置信号x对应的表征CO浓度与H2S浓度关系的H2S浓度函数f
x
(H2S)，并将H2S浓度函数f
x
(H2S)输出至预测模型模块中。
[0013]预测模型模块，基于神经网络算法搭建壁厚参数δ的预测模型，利用H2S浓度函数f
x
(H2S)、位置信号x、原煤硫含量S
ar
、水冷壁管壁厚参数变化率Δ
δ
建立预测数据集，使用预测数据集对壁厚参数δ的预测模型进行训练，以确定壁厚参数δ的预测模型中的映射关系。
[0014]预测结果输出模块，用于基于预测模型输出的水冷壁管最薄位置的壁厚参数，输出锅炉高温腐蚀程度参数。
[0015]优选地，锅炉高温腐蚀程度参数包括：水冷壁管最薄位置的壁厚参数、水冷壁管最薄位置的壁厚参数与电厂设定的水冷壁管壁厚报警值之间的差值、保持现有运行状态下达到水冷壁管壁厚报警值所需的最短时间。
[0016]优选地，监测模块布置在锅炉内燃烧区到燃尽区的水冷壁上；监测模块包括多套监测气流管路单元和一套控制平台，从燃烧区到燃尽区的水冷壁管鳍片每层均匀布置多个监测孔，每个监测孔连接一套监测气流管路单元；
[0017]一套监测气流管路单元包括：采样管、CO测量仪表、H2S测量仪表、稀释装置；
[0018]在监测孔处焊接采样管，采样管经由稀释装置连接CO测量仪表，CO测量仪表用于监测贴壁区的烟气中的CO浓度并将浓度参数输出至监测模块的控制平台；稀释装置用于根据CO测量仪表的量程，以不同的稀释倍数对烟气进行稀释；
[0019]采样管还连接H2S测量仪表，H2S测量仪表用于周期性测量H2S浓度并将浓度参数输出至监测模块的控制平台。
[0020]进一步，监测孔布置层数的划分原则为在各层燃烧器之间、最上层燃烧器和燃尽风之间。
[0021]进一步，对于前后墙对冲的电站锅炉，监测孔只在左右侧墙上分层均匀布置；对于四角切圆的电站锅炉，监测孔在前墙、后墙、左墙、右墙均需分层均匀布置。
[0022]优选地，控制平台，用于控制对采样管的位置信号x、稀释装置的流量信号、CO测量仪表的信号、H2S测量仪表的信号进行采集，以及向稀释装置输出控制信号；
[0023]在控制平台的操作界面，人工输入CO浓度的设定最高值；
[0024]控制平台内置监测数据库，用于对监测数据进行短期存储和分析处理，其中分析处理的判据如下：
[0025]当任一位置信号对应的CO测量仪表采集的CO浓度不小于CO浓度设定最高值时，存
储当前监测的CO浓度值和对应的CO测量仪表的位置信号，并将两者输出至预测模型模块中。
[0026]优选地，预测模型模块中，周期性输入原煤硫含量S
ar
，由每个运行班组输入一次或直接采集现场DCS系统中的数值。
[0027]超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测方法包括：
[0028]步骤1，采集烟气中CO浓度、H2S浓度和各浓度值对应的位置信号x；
[0029]步骤2，基于大数据分析方法，拟合表征CO浓度和H2S浓度关系的H2S浓度函数f
x
(H2S)；
[0030]步骤3，基于神经网络算法搭建壁厚参数δ的预测模型，利用H2S浓度函数f
x
(H2S)、位置信号x、原煤硫含量S
ar
、水冷壁管壁厚参数变化率Δ
δ
建立预测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，所述监测装置包括：监测模块、物理模型模块、预测模型模块、预测结果输出模块；其特征在于，监测模块，采集位置信号x处的烟气中CO浓度、H2S浓度，将CO浓度、H2S浓度输至物理模型模块中、当CO浓度大于设定值时将CO浓度和位置信号x输至预测模型模块中；物理模型模块，基于大数据法拟合位置信号x对应的H2S浓度函数f
x
(H2S)并将H2S浓度函数输至预测模型模块中；预测模型模块，基于神经网络算法搭建壁厚参数δ的预测模型，使用预测数据集对壁厚参数δ的预测模型进行训练，以确定壁厚参数δ的预测模型中的映射关系；预测结果输出模块，用于基于预测模型输出的水冷壁管最薄位置的壁厚参数，输出锅炉高温腐蚀程度参数。2.根据权利要求1所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，所述H2S浓度函数f
x
(H2S)用于表征位置信号x处的CO浓度与H2S浓度关系。3.根据权利要求1所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，利用H2S浓度函数、位置信号x、原煤硫含量S
ar
、水冷壁管壁厚参数变化率Δ
δ
建立预测数据集。4.根据权利要求1所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，所述锅炉高温腐蚀程度参数包括：水冷壁管最薄位置的壁厚参数、水冷壁管最薄位置的壁厚参数与电厂设定的水冷壁管壁厚报警值之间的差值、保持现有运行状态下达到水冷壁管壁厚报警值所需的最短时间。5.根据权利要求1所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，所述监测模块布置在锅炉内燃烧区到燃尽区的水冷壁上；所述监测模块包括多套监测气流管路单元和一套控制平台；从燃烧区到燃尽区的水冷壁管鳍片每层均匀布置多个监测孔，每个监测孔连接一套监测气流管路单元；一套监测气流管路单元包括：采样管、CO测量仪表、H2S测量仪表、稀释装置；在监测孔处焊接采样管，采样管经由稀释装置连接CO测量仪表，CO测量仪表用于监测贴壁区的烟气中的CO浓度并将浓度参数输出至监测模块的控制平台；稀释装置用于根据CO测量仪表的量程，以不同的稀释倍数对烟气进行稀释；采样管还连接H2S测量仪表，H2S测量仪表用于周期性测量H2S浓度并将浓度参数输出至监测模块的控制平台。6.根据权利要求5所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，所述监测孔布置层数的划分原则为在各层燃烧器之间、最上层燃烧器和燃尽风之间。7.根据权利要求5所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀程度的监测装置，其特征在于，对于前后墙对冲的电站锅炉，所述监测孔只在左右侧墙上分层均匀布置；对于四角切圆的电站锅炉，所述监测孔在前墙、后墙、左墙、右墙均需分层均匀布置。8.根据权利要求5所述的超低排放电站锅炉高温腐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永会，王天龙，闫慧博，李欣，戴喜庆，闫晓沛，汪潮洋，唐广通，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：