[发明专利]一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法

说明书

一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，属于燃用高硫煤锅炉在线监控技术领域，该方法包括实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H₂S、CO、O₂气体浓度；锅炉壁温包括水冷壁管壁温度以及水冷壁附近区域炉膛辐射温度；根据集散控制系统DCS获取的锅炉实时工况数据以及所述实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H₂S、CO、O₂气体浓度数据，构建还原性气氛场模型，用于模拟燃烬风与燃烧区之间的气体浓度和温度分布关系，进而根据炉膛内H₂S、CO、O₂气体组分的浓度分布来判断高温腐蚀对炉膛水冷壁的影响；根据还原性气氛场模型，分析配风与烟气成分规律，找出最优风门控制策略，对风门进行优化控制。通过本发明的方法使锅炉运行参数处于最优状态。

技术领域

本发明涉及燃用高硫煤锅炉在线监控技术领域，尤其是涉及一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法。

背景技术

我国煤炭资源较为丰富，存储总量居世界第3位，同时亦是世界上最大的煤炭生产国和消费国。随着我国电站锅炉掺烧煤种种类的日益丰富，高硫煤作为一类重要的煤炭资源，其使用也越来越普遍。含硫量高于3％的煤种称之为高硫煤，炉内燃烧时会释放大量的污染性气体(如二氧化硫、一氧化氮等)，二氧化硫的大量排放对我国环境造成巨大的负面影响。对炉膛的影响主要是产生H₂S气体，使得水冷壁近壁区域还原性气氛增强，加剧了水冷壁高温腐蚀和管壁过热，引起爆管，以及产生更多的NOx。这是影响锅炉安全运行的主要因素之一，对电网的稳定运行影响很大。

高温腐蚀问题已引起广泛重视，水冷壁高温腐蚀以硫化物型腐蚀为主，造成这种腐蚀的根本原因在于水冷壁近壁区域存在强还原性气氛并伴有体积浓度较高的H₂S气体，水冷壁管的腐蚀速度与烟气中的H₂S体积浓度成正比。要解决水冷壁高温腐蚀的问题，就必须降低水冷壁壁面区域的还原气氛和H₂S体积浓度。相关研究表明，锅炉烟气中的H₂S浓度大于220mg/Nm³时，且CO浓度在30000uL/L以上，使还原性气氛强烈，高温腐蚀加剧。

国内目前发现高硫煤的危害后在水冷壁鳍片上安装了大量的引出测量管，定期通过电科院或相关检测部分进行炉内H₂S，CO等气体的检测工作，在机组停运时对炉内水冷壁及换热器进行大量的腐蚀点排查，耗费了大量的检测和人工成本，及对于水冷壁及相关炉内高硫燃烧产生的腐蚀气体检测上目前还停留在定期检测阶段，在线实时监测系统还未发现有成形的案例。

目前，解决水冷壁高温腐蚀的主要技术措施有：(1)运行优化调整，优化风粉分配，避免水冷壁近壁区域出现强还原氛围；(2)加装贴壁风，使水冷壁壁面形成氧化气氛，贴壁风可以明显改善壁面气氛，但会导致炉膛中间区域缺风使火焰中心上移，进而发生屏式过热器、高温过热器受热面超温、飞灰含碳量升高和CO体积分数升高等问题，该方式属于被动防护，费用相对较高。(3)对水冷壁进行防腐防磨热喷涂，使还原氛围与水冷壁金属材质隔离，水冷壁热喷涂的效果受喷涂材质和施工工艺的影响较大，且有效期受壁面环境影响较大(4)降低入炉煤质硫分，减少H₂S的生成。(5)锅炉切圆直径较大，也是导致水冷壁高温腐蚀的原因之一，因此燃烧器优化应从强化煤粉着火，减小炉内切圆直径着手，具体对喷口进行技术改造。以上技术应用情况只能对固定高硫煤种进行对比试验后，才会进行技术改造方案的落实，但在改造前后不能对炉内燃烧状态进行有效的实时监控和数据验证。

这些措施中，在无法改变燃料的前提下，通过运行优化调整是解决水冷壁高温腐蚀首要考虑的技术措施。如何进行运行优化调整，对高硫煤的在线监控就成为优化运行指导的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，其特征在于，包括如下步骤：