[发明专利]一种基于电阻测量技术的锅炉烟气侧腐蚀在线监测装置

说明书

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。

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、CO_x、NO_x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。