一种锅炉水冷壁高温腐蚀气氛监测系统及高温腐蚀气氛的监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锅炉水冷壁高温腐蚀气氛监测系统及高温腐蚀气氛的监测方法，属于电站锅炉技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着锅炉向大容量、高参数发展，锅炉水冷壁温度相应提高，导致水冷壁高温腐蚀问题越趋严重；为了降低NOx的生成量，目前大多电厂采用分级送风或低氧燃烧，造成水冷壁附近区域易形成还原性气氛，进而导致水冷壁的高温腐蚀，水冷壁减薄至一定程度将造成锅炉爆管事故，对锅炉机组的安全经济运行构成严重威胁。
[0003]锅炉高温腐蚀主要分为硫酸盐型和硫化物型两种，前者多发生于过热器和再热器，后者多发生于炉膛水冷壁。硫化物型高温腐蚀的主要原因是煤粉在缺氧条件下燃烧产生H2S以及游离态硫[S]，其与管壁铁金属以及铁氧化物发生反应形成铁的硫化物，进一步腐蚀锅炉水冷壁并同时使氧化膜疏松、剥裂甚至脱落。
[0004]某研究表明，当炉膛水冷壁附近出现还原性气氛时，燃煤中的硫以H2S气体的形式释放出来的比例在75 %以上；当⑶/(C0+C02)由8 %上升到24 %时，H2S气体浓度则由0.02 %上升到0.07%，从而引起水冷壁的强烈腐蚀。
[0005]大量的运行分析发现，凡腐蚀严重的炉膛水冷壁，都在相应腐蚀区域的烟气成分中发现还原性气氛和浓度很高的H2S气体。H2S气体具有渗透作用，它可以透过疏松的Fe2O3,与较致密的磁性氧化铁Fe3O4中的FeO反应生成FeS AeO保护膜破坏后，H2S气体还可以与管壁Fe发生反应生成FeS和H2。由于腐蚀产物FeS与FeO结构疏松多孔，不能阻止腐蚀介质的侵入，同时随着炉膛烟尘的冲刷，使得腐蚀不断向基体金属发展，腐蚀由外向内逐渐发展。管壁附近氧化性气氛与还原性气氛交替出现，生成的腐蚀产物重新氧化为铁的氧化物，其又可以继续与腐蚀介质发生反应，腐蚀不断加剧。
[0006]从水冷壁高温腐蚀的机理可知，还原性气氛是发生高温腐蚀的必要条件。因此，对水冷壁易发生高温腐蚀的区域进行还原性气氛监测，有助于运行人员及时发现问题并通过燃烧调整予以解决。但锅炉水冷壁附近烟气温度很高，含有大量粉尘，且需要测量多点，采用常规烟气取样分析系统难以保证连续可靠监测。常规的烟气取样分析系统如中国专利CN200810195414.9公开的内容，该专利公开了一种锅炉水冷壁高温腐蚀在线监测系统，包括采样系统和采样控制与处理系统，所述采样系统包括烟气采样探管，在烟气采样探管之后接设置有温控装置的烟气采样探头保温盒，在探头保温盒之后连接有电伴热管、快速冷却器，之后分为两个支路，其中一路为烟气旁路，另一路依次连接样气隔断电磁阀、样气采样栗、标定/采样三通电磁阀、0.Ιμπι陶瓷过滤器、样气调节针阀及流量计和烟气分析仪表；所述采样控制与处理系统包括:可控制采样系统运行的PLC;与烟气分析仪表通过数据线相接的数据采集器;与数据采集器通过数据线相连接的工控机。上述系统过于复杂，不仅成本非常高，而且整个系统运行可靠性不高，尤其阀门、采样栗等由于内部有活动部件极易受到粉尘的影响。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中烟气取样分析系统存在的过于复杂，不仅成本非常高，而且整个系统运行可靠性不高，尤其阀门、采样栗等由于内部有活动部件极易受到粉尘的影响等缺陷，本发明提供一种锅炉水冷壁高温腐蚀气氛监测系统及高温腐蚀气氛的监测方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0009]—种锅炉水冷壁高温腐蚀气氛监测系统，包括一级烟气稀释采样单元、二级烟气稀释采样单元、稀释烟气分析单元、系统反吹单元和压缩空气单元；
[0010]一级烟气稀释采样单元包括两个以上并联的一级烟气稀释采样管路以及一个混合分流器，所有的一级烟气稀释采样管路均汇合至混合分流器；
[0011]二级烟气稀释采样单元包括相互连通的二级烟气稀释采样管路和集气罩，二级烟气稀释采样管路与混合分流器相连通；
[0012]系统反吹单元一端与压缩空气单元相接、另一端与混合分流器相接；
[0013]—级烟气稀释采样管路和二级烟气稀释采样管路均与压缩空气单元相接；
[0014]稀释烟气分析单元与集气罩相接。
[0015]上述系统适于高温腐蚀气氛的监测，且结构简单，成本低廉，整个系统运行可靠性，不易受到粉尘的影响。
[0016]为了便于控制，压缩空气单元至少包括一个压缩空气储气罐和与压缩空气储气罐出口连通的一个压缩空气进气阀，压缩空气进气阀与系统反吹单元、一级烟气稀释采样管路和二级烟气稀释采样管路均连通。上述压缩空气进气阀进气阀可以是手动，也可以是电动或电磁控制。
[0017]系统中所有电磁阀的上游均与压缩空气进气阀相连。
[0018]为了提高监测的准确性和可靠性，每一个一级烟气稀释采样管路均包括顺序相接的烟气采样点、粉尘沉降室、一级射流器以及控制一级射流器工作状态的压缩空气一级工控电磁阀；
[0019]—级射流器包括第一引射气体入口、第一工作气体入口和第一混合气体出口，第一引射气体入口、第一工作气体入口和第一混合气体出口通过管道相互贯通，第一引射气体入口接粉尘沉降室，第一工作气体入口接压缩空气一级工控电磁阀，第一混合气体出口汇至混合分流器；
[0020]所有压缩空气一级工控电磁阀的上游均与压缩空气进气阀相连。
[0021]烟气采样点在锅炉水冷壁易发生高温腐蚀的区域呈矩阵布置，相邻两烟气采样点的间距为I?3m。
[0022]本申请在水冷壁鳍片上开孔，接出烟气采样点。
[0023]二级烟气稀释采样管路包括二级射流器和压缩空气二级工控电磁阀；
[0024]二级射流器包括第二引射气体入口、第二工作气体入口和第二混合气体出口，第二引射气体入口、第二工作气体入口和第二混合气体出口通过管道相互贯通，第二引射气体入口接混合分流器，第二工作气体入口接压缩空气二级工控电磁阀，第二混合气体出口接集气罩；
[0025]压缩空气二级工控电磁阀的上游均与压缩空气进气阀相连。
[0026]为了避免粉尘的影响，一级射流器和二级射流器均为环形射流器；
[0027]为了便于设计与制造，一级射流器和二级射流器为同一尺寸。
[0028]上述一级射流器出口流量大于二级射流器进口流量，一级射流器出口的混合气体流至混合分流器，在炉膛负压作用下，大部分都经其它一级烟气稀释采样管路逆流至炉膛，起到一定的反吹和冷却其它烟气取样点处高温采样管头部的作用，避免堵塞或烧毁。
[0029]为了进一步保证系统监测的准确性和使用寿命，系统反吹单元至少包括一个压缩空气反吹电磁阀，压缩空气反吹电磁阀一端连接压缩空气单元、另一端连接混合分流器。
[0030]为了保证监测的准确性，稀释烟气分析单元包括顺序相接的烟气分析仪表、数据采集模块和数据分析处理模块，其中烟气分析仪表连在集气罩上。数据采集模块和数据分析处理模块使用本领域常用相关模块即可，本申请在模块上并无改进，改进在于整个系统的部件组成，确保烟气分析仪表长期稳定获取监测数据。
[0031]本发明锅炉水冷壁高温腐蚀气氛监测系统，可对易发生高温腐蚀区域的多个烟气采样点进行巡测。
[0032]优选，烟气分析仪表为固定式气体检测仪，固定于集气罩上，测量探头伸至隔离筒与中心筒之间的环形低粉尘浓度区域，采用扩散方式检测。
[0033]上述固定