CN112326738A - 一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置 - Google Patents

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周永莉
黄锦阳
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党莹樱
严靖博
尹宏飞
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Abstract

本发明公开了一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,包括电阻探针、数据采集模块、温度控制模块及数据终端。其中,采用与待监测受热面合金相同材质的合金制备空心冷却电阻探针,并将电阻探针安装在锅炉相同材质合金的服役位置,利用数据采集模块在线连续测试电阻探针电阻的变化,并有线或无线传输至数据终端,换算出电阻探针合金的腐蚀减薄量,从而达到真实反映受热面合金高温腐蚀程度的目的。本发明结构简单,受热面烟气侧的腐蚀深度可在线连续监测,能够真实反映受热面不同位置锅炉管的具体腐蚀减薄量,同时可为锅炉燃烧优化及受热面服役性能评价提供依据。

Description

一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置
技术领域
本发明属于锅炉燃烧诊断领域,与锅炉安全运行密切相关,具体涉及一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,用于实现锅炉运行过程中受热面烟气侧腐蚀在线监测的目的。
背景技术
锅炉受热面(水冷壁、过热器、再热器和省煤器,又称锅炉“四管”)为锅炉中负责回收燃煤烟气能量、加热蒸汽、实现能量转化的关键部件。受热面所遭受到的腐蚀主要来自炉管内部高温蒸汽氧化腐蚀和炉管外部因煤粉燃烧造成的烟气腐蚀。因锅炉设备结构材料、运行方式和燃烧煤种的差别,导致烟气侧高温腐蚀较为复杂。近年来报道锅炉事故中,由于烟灰(气)而引起的金属腐蚀(氧化层剥落、点蚀、硫腐蚀、飞灰吹损和应力腐蚀等)严重影响了锅炉运行的安全性、可靠性与经济性。
燃煤锅炉烟气侧高温腐蚀与燃烧环境中的气体温度、气体成分、煤灰组成及煤粉颗粒的运动等诸多因素相关,其中煤灰(Fe2O3、Na2SO4、K2SO4、CaSO4、SiO2、Al2O3等)和烟气(H2S、SO2、SO3、COx、NOx等)是最主要的影响因素。锅炉受热面管子,在高温情况下,烟气侧和蒸汽侧均有发生腐蚀的可能性。烟气对管壁的高温腐蚀,主要是灰中的碱金属在高温下升华,与烟气中的SO3生成复合硫酸盐,在550-710℃范围内呈液态凝结在管壁上,破坏管壁表面的氧化膜,即发生高温腐蚀。另外,灰中的钒在高温下升华,并生成V2O5,在550—660℃时凝结在管壁上起催化作用,使烟气中的SO2及O2生成Na2SO4及原子氧(O),对管壁也有强烈的腐蚀作用。高温腐蚀是反复进行的,它将氧化膜破坏、生成、再破坏,管壁逐渐减薄,最后导致爆管。另外,锅炉尾部受热面(省煤器、空气预热器)的硫酸腐蚀,因为尾部受热面区域的烟气和管壁温度较低。燃料中的硫燃烧生成二氧化硫(S+O2→SO2),二氧化硫在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫(2SO2+O2→2SO3),SO3与烟气中的水蒸气生成硫酸蒸气。硫酸蒸气的存在使烟气的露点显著升高。由于空气预热器下部空气的温度较低,预热器下部的烟气温度不高,壁温常低于烟气露点。硫酸蒸气会凝结在预热器受热面上,造成了硫酸腐蚀。低温腐蚀常发生在空气预热器上,但是当燃料含硫量较高,过量空气系数较大,以致烟气中SO3含量较多,露点较高,且给水温度较低(如高压给水加热器停用)时,省煤器管也有可能发生低温腐蚀。
目前,针对锅炉烟气侧腐蚀的监测技术,普遍采用通过定期割管,利用金相或者电镜技术判断腐蚀减薄量,该方法需要对锅炉进行切割取样,实验及换装费用较高,且不能连续检测。适用于锅炉受热面高温腐蚀在线监测装置主要通过实时测量烟气中CO、O2、H2S、SO2等气体浓度来实现炉膛高温腐蚀速率在线监测。例如,专利CN200810195414.9公开了一种锅炉水冷壁高温腐蚀在线监测***,包括采样***和采样控制与处理***,通过烟气采样探管采集烟气组分,来预测腐蚀程度,从而达到在线监测锅炉水冷壁高温腐蚀速率的目的;专利CN201210087830.3为避免大颗粒未燃尽煤粉和渣块进入烟气取样探头,在烟气取样探头内部布置绞龙,绞龙一端伸出烟气取样探头的小端,另一端穿过密封盖接减速电机,该发明不仅避免大颗粒未燃尽煤粉和渣块进入烟气取样探头,还把进入过滤冷凝器的细颗粒通过反吹和绞龙的共同作用送回炉膛,保证高温腐蚀气氛的连续监测。但是,这些连续监测的技术都是通过间接途径(腐蚀气氛浓度)反映腐蚀减薄量,考虑到受热面管子材质的不同,无法给出具体材质锅炉管的腐蚀减薄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,以解决无法测量不同材质锅炉管的腐蚀减薄问题,可为锅炉燃烧优化及受热面服役性能评价提供依据。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,包括电阻探针、数据采集模块、温度控制模块及数据终端;其中,
该电阻探针具有空心腔体,电阻探针的一端***相同材质锅炉管的服役位置,另一端固定在炉墙外,电阻探针的空心腔体与冷却用压缩空气相连,并通过温度控制模块自动控制连接管路上的阀门开关;数据采集模块用于实时测量电阻探针的电阻及温度数据,并将数据传输给数据终端,同时将温度数据传送给温度控制模块。
本发明进一步的改进在于,电阻探针采用与待监测受热面合金相同材质的合金制备而成。
本发明进一步的改进在于,数据采集模块通过有线或无线形式将数据传输给数据终端。
本发明进一步的改进在于,温度控制模块用于根据电阻探针温度的变化自动加载压缩空气对电阻探针冷却,以匹配锅炉同部位炉管的服役温度。
本发明进一步的改进在于,数据采集模块在线连续测试电阻探针电阻的变化,并传输至数据终端,换算出电阻探针合金的腐蚀减薄量。
本发明进一步的改进在于,数据终端根据接受的电阻数据转换成电阻探针的腐蚀减薄量,并利用界面显示。
本发明进一步的改进在于,锅炉管的材质为12Cr1MoV。
本发明至少具有如下有益的技术效果:
本发明利用数据采集模块在线连续测试电阻探针电阻的变化,并有线或无线传输至数据终端,换算出电阻探针合金的腐蚀减薄量,从而达到真实反映受热面合金高温腐蚀程度的目的。本发明结构简单,受热面烟气侧的腐蚀深度可在线连续监测,能够真实反映受热面不同位置锅炉管的具体腐蚀减薄量,同时可为锅炉燃烧优化及受热面服役性能评价提供依据。概括来说,本发明具有如下优点:
(1)不用割管即可获得锅炉管的腐蚀数据;
(2)能够实时监测锅炉受热面合金的腐蚀速率;
(3)通过改变探针材质,可适用于锅炉不同部位合金的腐蚀损失监测。
附图说明
图1为本发明一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置的结构示意图。
图中:1-电阻探针,2-数据采集模块,3-温度控制模块,4-数据终端,5-炉墙。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示,本发明提供的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,包括电阻探针1、数据采集模块2、温度控制模块3及数据终端4。
其中,该电阻探针1具有空心腔体,电阻探针1的一端***相同材质锅炉管的服役位置,另一端固定在炉墙5外,电阻探针1的空心腔体与冷却用压缩空气相连,并通过温度控制模块3自动控制连接管路上的阀门开关;数据采集模块2用于实时测量电阻探针1的电阻及温度数据,并将数据传输给数据终端4,同时将温度数据传送给温度控制模块3。
所述的电阻探针1采用与待监测受热面合金相同材质的合金制备而成。
所述的数据采集模块2通过有线或无线形式将数据传输给数据终端4。
所述的温度控制模块3用于根据电阻探针1温度的变化自动加载压缩空气对电阻探针1冷却,以匹配锅炉同部位炉管的服役温度。
所述的数据终端4根据接受的电阻数据转换成电阻探针1的腐蚀减薄量,并利用界面显示。
实施例
以某锅炉水冷壁管12Cr1MoV材质为例,采用12Cr1MoV合金加工成空心高温电阻探针1,并将探头一侧***炉墙5内部待监测的水冷壁位置。利用信号导线将温度信号与电阻信号连接至数据采集模块2。根据炉墙5外温度设置在数据采集模块中设计探针的温度补偿参数,开启探针供电开关,设置采集频率及超温报警。检测运行过程中,数据采集模块2将获得的电阻信号与温度信号传输至数据终端4,数据终端可根据实时传输的电阻值换算具体合金的减薄量,进而确定待测试锅炉水冷壁管12Cr1MoV材质的减薄量。为防止探针在运行期间超温,温度控制模块3将根据数据采集模块2中反馈的温度值自动开启空气冷却功能。

Claims (8)

1.一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,包括电阻探针(1)、数据采集模块(2)、温度控制模块(3)及数据终端(4);其中,
该电阻探针(1)具有空心腔体,电阻探针(1)的一端***相同材质锅炉管的服役位置,另一端固定在炉墙(5)外,电阻探针(1)的空心腔体与冷却用压缩空气相连,并通过温度控制模块(3)自动控制连接管路上的阀门开关;数据采集模块(2)用于实时测量电阻探针(1)的电阻及温度数据,并将数据传输给数据终端(4),同时将温度数据传送给温度控制模块(3)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,电阻探针(1)采用与待监测受热面合金相同材质的合金制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,数据采集模块(2)通过有线形式将数据传输给数据终端(4)。
4.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,数据采集模块(2)通过无线形式将数据传输给数据终端(4)。
5.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,温度控制模块(3)用于根据电阻探针(1)温度的变化自动加载压缩空气对电阻探针(1)冷却,以匹配锅炉同部位炉管的服役温度。
6.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,数据采集模块(2)用于在线连续测试电阻探针(1)电阻的变化,并传输至数据终端(4),换算出电阻探针合金的腐蚀减薄量。
7.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,数据终端(4)根据接受的电阻数据转换成电阻探针(1)的腐蚀减薄量,并利用界面显示。
8.根据权利要求1所述的一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置,其特征在于,锅炉管的材质为12Cr1MoV。
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CN113358699A (zh) * 2021-05-20 2021-09-07 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种基于信号群延迟测量的锅炉管老化程度快速评估方法
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