[发明专利]一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，具体为一种在线监测的电站锅炉水冷壁及其监测方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明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。

本发明是通过以下技术方案来实现：

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；

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；

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；

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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。