鍋爐高溫腐蝕在線監測系統

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在線監測系統

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1. 概述

火力發電廠煤粉燃燒鍋爐為降低NOx排放均采用空氣深度分級的低氮燃燒方式，這種燃燒方式極易造成主燃區水冷壁附近的煙氣處于缺氧狀態，從而在煙氣中產生較多的CO和H2 S等還原性介質。在部分燃燒方式下也容易產生高溫火焰沖刷水冷壁的情況，鍋爐運行中也會經常因為各種原因造成火焰刷墻。以上情況如出現在高溫區域則會使該區域水冷壁發生高溫腐蝕，使水冷壁壁厚迅速減薄對鍋爐設備的安全運行造成不利影響。

目前，一般以高溫區域水冷壁壁面附近煙氣中的H2 S、CO和O2含量作為衡量水冷壁產生高溫腐蝕傾向的指標，即當H2 S和CO含量越高而O2的含量越低時則水冷壁發生高溫腐蝕的可能性和腐蝕的速度就越大。為改善水冷壁高溫腐蝕，一般多采用貼壁風等“風包粉”的技術，即在防止火焰刷墻的同時，增加高溫腐蝕區域水冷壁壁面附近煙氣中的O2含量以降低H2 S和CO的產生；但若貼壁風風量過大又可能對鍋爐運行造成其他不利影響，因此燃燒風量調整時需要綜合兼顧各方面的相互影響。

本系統通過對高溫腐蝕區域，水冷壁壁面附近煙氣中的H2 S、CO和O2含量進行實時在線巡檢，為貼壁風等燃燒配風的調整提供科學的依據，并可為建立水冷壁腐蝕減薄速度和剩余壽命的判斷模型提供數據支撐。

2.工作原理與功能設計

在爐膛四面墻（四角切圓燃燒鍋爐）或前后墻（對沖燃燒鍋爐）的水冷壁上，布置煙氣取樣探頭（抽煙口）。在每面墻的同一標高上，一般布置2~3個取樣探頭，每層的所有取樣探頭抽取的煙氣送入同一個分析儀中進行在線巡檢（或指定監測），即每層的煙氣在線監測的所有取樣設備組成1套系統。

每臺鍋爐可根據需要確定布置層數（套數），也可將每面墻上所有取樣探頭抽取的煙氣送入同一個分析儀中進行在線巡檢或指定監測，設備組成1套系統。

煙氣在線分析系統能自動、連續、準確、可靠地分析煙氣中CO/H2S/O2氣體的濃度含量。采用PLC可編程序控制器，實現多點位巡檢或指定監測，自動控制系統的采樣、排水、探頭吹掃、故障監測并處理等操作。系統正常運行期間能提供氣體濃度的4~20mA標準輸出信號與RS485（Modbuus-RTU）輸出。該系統的分析儀器的傳感器采用進口光源和檢測器，采取氣室恒溫加熱可避免因外界溫度變化對分析結果的干擾。

該系統技術先進、結構簡明、測量準確、反應速度快、部件性能可靠、自動化程度高、操作簡便、維護量小、自診斷保護功能強，帶有豐富的伴熱溫度報警、缺儀表風報警、采樣堵塞負壓高報警、樣氣流量報警、分析前濕度報警等，可有效監控電加熱溫度、氣路堵塞、流量下降等問題，同時自動連鎖系統運行啟停，故障解除后自動恢復運行。

3.系統組成

本系統主要由：取樣探頭、反吹裝置、煙氣處理裝置、抽氣泵、傳感器、PLC、顯示屏及配套所需的閥門、流量計和伴熱裝置等組成。其中，煙氣處理裝置、抽氣泵、傳感器、PLC級顯示屏等均布置在主控制機柜中。

1）取樣探頭

取樣探頭為煙氣專用采樣器，可有效阻截粉塵顆粒。材料采用316L不銹鋼，耐腐蝕、耐高溫（800℃)。

過濾精度：5um（根據粉塵量而定）

過濾能力：≦100g/Nm3

過濾效率：達到99.9%

由于取樣探頭過濾精度高、效果好，系統只需二級過濾就能達到系統要求從

而維護量小、響應時間短。

2）反吹裝置

鍋爐煙氣的含塵量，一般在20~50g/Nm3，取樣探頭中的過濾器經過一段時間的運行后需要進行反吹以清除積灰；同時抽煙口也可能出現結焦或積灰堵塞的情況，此時需要對抽煙口進行強力吹掃以消除堵塞。反吹裝置主要為取樣探頭和抽煙口提供吹掃氣源，并實現吹掃程序的控制。

取樣探頭采用獨立的空氣吹掃技術，分為內吹掃與外吹掃，徹底把過濾的雜質及堵塞抽煙口的結焦反吹回到爐膛中，達到除塵防結焦效果，維護成本低。