专利名称：煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置及方法
技术领域：
本发明属于电厂锅炉运行与检测技术领域，涉及ー种煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置及方法。
背景技术：
水冷壁高温腐蚀问题是煤粉锅炉常见的安全问题之一，对锅炉的安全经济运行存在较大危害。产生高温腐蚀的原因主要是水冷壁附近形成了较强的还原性气氛，在缺氧的环境下，煤中的硫和水冷壁发生反应，导致水冷壁减薄，増加了水冷壁爆管的可能性。近年来，随着环保要求的提高，空气分级技术作为一项有效降低NOx排放的方法得到了广泛的应用。空气分级技术的原理是将燃烧所需的空气分级送入炉膛，炉膛下部呈欠氧燃烧，这样更进ー步加剧了高温腐蚀的倾向性。因此，寻找有效的方法来检测水冷壁区域的烟气组分分布情况，据此判断水冷壁高温腐蚀的倾向性，对锅炉安全运行具有重要意义。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供ー种煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置及方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案
煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置，包括多个矩阵式的烟气取样测点，每个烟气取样测点包括烟气取样管、密封螺栓；在烟气取样测点位置的水冷壁鳍片上开孔，开孔直径与烟气取样管的外径大小相同，烟气取样管插入水冷壁鳍片上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片的内壁齐平，将水冷壁鳍片外壁用氩弧焊将烟气取样管与水冷壁鳍片密封焊接，烟气取样管贯穿水冷壁保温层并向外延伸3~ 10cm，烟气取样管外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓将外端密封。煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测方法，包括如下步骤
步骤(I).在锅炉水冷壁上安装多个烟气取样测点，烟气取样测点的布置方式呈矩阵式分布；
所述的呈矩阵式分布区域，以燃烧核心区且煤粉火炬尾迹容易到达的区域为主体区域，水平方向烟气取样测点的布置数量为4 10个；垂直方向烟气取样测点的布置位置与煤粉燃烧器喷ロ位置相对应，烟气取样测点的布置数量与粉燃烧器数量相对应，并在燃烧器上部与燃尽风之间的区域増加I 3个烟气取样测点。步骤(2).在每个烟气取样测点位置的水冷壁鳍片上开孔，开孔直径与烟气取样管的外径大小相同，烟气取样管插入水冷壁鳍片上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片的内壁齐平，将水冷壁鳍片外壁用氩弧焊将烟气取样管与水冷壁鳍片密封焊接，烟气取样管贯穿水冷壁保温层并向外延伸3 10cm，烟气取样管外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓将外端密封，減少炉膛漏风。 步骤(3).将密封螺栓拧下，用耐高温连接软管将烟气取样管与烟气取样装置相连接，通过烟气取样装置将水冷壁附近的烟气抽取到铝箔气体采样袋中；
所述的烟气取样装置，包括干燥器、过滤器、抽气泵、铝箔气体采样袋，且烟气取样装置各设备用连接软管依次连通。步骤(4).通过气体分析仪器分析铝箔气体采样袋中的烟气组分，包括O2浓度、CO浓度、H2S浓度。 步骤(5).通过矩阵式烟气取样装置获得烟气组分浓度后，利用数学绘图软件(如Origin),绘制烟气组分中O2浓度、CO浓度、H2S浓度的等高线分布图。本发明有益效果如下
本发明通过将矩阵式分布烟气取样测点，获得锅炉水冷壁附近的烟气组分浓度分布，利用绘制出的各组分的等高线分布图，直观地显示出水冷壁附近的烟气组分分布情况，进而判断锅炉水冷壁高温腐蚀的倾向性及其区域，为锅炉低NOx燃烧调整提供了參考依据，使锅炉低NOx燃烧和防止高温腐蚀协调控制。


图I是本发明的水冷壁上的矩阵式分布测点 图2是本发明所使用的烟气取样管示意图。图中水冷壁I、烟气取样测点2、燃烧器3、水冷壁鳍片4、烟气取样管5、密封螺栓
6、水冷壁保温层7。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步说明。如图2所示，煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置，包括多个矩阵式的烟气取样测点2，每个烟气取样测点2包括烟气取样管5、密封螺栓6 ;在烟气取样测点2位置的水冷壁鳍片4上开孔，开孔直径与烟气取样管5的外径大小相同，烟气取样管5插入水冷壁鳍片4上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片4的内壁齐平，将水冷壁鳍片4外壁用氩弧焊将烟气取样管5与水冷壁鳍片4密封焊接，烟气取样管5贯穿水冷壁保温层7井向外延伸3 ~ 10cm，烟气取样管5外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓6将外端密封。煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测方法，包括如下步骤
步骤(I).如图I所示，在锅炉水冷壁I上安装多个烟气取样测点2，烟气取样测点2的布置方式呈矩阵式分布；
所述的呈矩阵式分布区域，以燃烧核心区且煤粉火炬尾迹容易到达的区域为主体区域，水平方向烟气取样测点2的布置数量为4 ~ 10个；垂直方向烟气取样测点2的布置位置与煤粉燃烧器3喷ロ位置相对应，烟气取样测点2的布置数量与粉燃烧器3数量相对应，并在燃烧器3上部与燃尽风之间的区域増加I 3个烟气取样测点2。步骤(2).在每个烟气取样测点2位置的水冷壁鳍片4上开孔，开孔直径与烟气取样管5的外径大小相同，烟气取样管5插入水冷壁鳍片4上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片4的内壁齐平，将水冷壁鳍片4外壁用氩弧焊将烟气取样管5与水冷壁鳍片4密封焊接，烟气取样管5贯穿水冷壁保温层7井向外延伸3 10cm，烟气取样管5外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓6将外端密封，減少炉膛漏风。
步骤(3).将密封螺栓6拧下，用耐高温连接软管将烟气取样管5与烟气取样装置相连接，通过烟气取样装置将水冷壁I附近的烟气抽取到铝箔气体采样袋中； 所述的烟气取样装置，包括干燥器、过滤器、抽气泵、铝箔气体采样袋，且烟气取样装置各设备用连接软管依次连通。步骤(4).通过气体分析仪器分析铝箔气体采样袋中的烟气组分，包括O2浓度、CO浓度、H2S浓度。步骤(5).通过矩阵式烟气取样装置获得烟气组分浓度后，利用数学绘图软件(如Origin),绘制烟气组分中O2浓度、CO浓度、H2S浓度的等高线分布图。
权利要求
1.煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置，其特征在于包括多个矩阵式的烟气取样测点(2)，每个烟气取样测点(2)包括烟气取样管(5)、密封螺栓(6);在烟气取样测点(2)位置的水冷壁鳍片(4)上开孔，开孔直径与烟气取样管(5)的外径大小相同，烟气取样管(5)插入水冷壁鳍片(4)上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片(4)的内壁齐平，将水冷壁鳍片(4)外壁用氩弧焊将烟气取样管(5)与水冷壁鳍片(4)密封焊接，烟气取样管(5)贯穿水冷壁保温层(7)井向外延伸3 10cm，烟气取样管(5)外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓(6)将外端密封。
2.采用权利要求I所述煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置的检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤 步骤(I).在锅炉水冷壁(I)上安装多个烟气取样测点(2)，烟气取样测点(2)的布置方式呈矩阵式分布； 所述的呈矩阵式分布区域，以燃烧核心区且煤粉火炬尾迹容易到达的区域为主体区域，水平方向烟气取样测点(2)的布置数量为4~ 10个；垂直方向烟气取样测点(2)的布置位置与煤粉燃烧器(3)喷ロ位置相对应，烟气取样测点(2 )的布置数量与粉燃烧器(3 )数量相对应，并在燃烧器(3 )上部与燃尽风之间的区域増加I 3个烟气取样测点(2)； 步骤(2).在每个烟气取样测点(2)位置的水冷壁鳍片(4)上开孔，开孔直径与烟气取样管(5)的外径大小相同，烟气取样管(5)插入水冷壁鳍片(4)上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片(4)的内壁齐平，将水冷壁鳍片(4)外壁用氩弧焊将烟气取样管(5)与水冷壁鳍片(4)密封焊接，烟气取样管(5)贯穿水冷壁保温层(7)井向外延伸3 10cm，烟气取样管(5)外端开有内螺纹，不使用时用密封螺栓(6)将外端密封，减少炉膛漏风； 步骤(3).将密封螺栓(6)拧下，用耐高温连接软管将烟气取样管(5)与烟气取样装置相连接，通过烟气取样装置将水冷壁(I)附近的烟气抽取到铝箔气体采样袋中； 所述的烟气取样装置，包括干燥器、过滤器、抽气泵、铝箔气体采样袋，且烟气取样装置各设备用连接软管依次连通； 步骤(4).通过气体分析仪器分析铝箔气体采样袋中的烟气组分，包括O2浓度、CO浓度、H2S浓度； 步骤(5).通过矩阵式烟气取样装置获得烟气组分浓度后，利用数学绘图软件，绘制烟气组分中O2浓度、CO浓度、H2S浓度的等高线分布图。
全文摘要
本发明公开了一种煤粉锅炉水冷壁烟气组分分布矩阵式检测装置及方法。现有水冷壁高温腐蚀问题是煤粉锅炉常见的安全问题之一，且检测不易。本发明通过在矩阵式分布的烟气取样测点位置的水冷壁鳍片上开孔，烟气取样管插入水冷壁鳍片上的开孔，待插入末端与水冷壁鳍片的内壁齐平，将水冷壁鳍片外壁用氩弧焊将烟气取样管与水冷壁鳍片密封焊接，烟气取样管贯穿水冷壁保温层并向外延伸3～10cm，且用密封螺栓将外端密封；利用烟气取样装置通过烟气取样管抽取水冷壁附近烟气，进行烟气组分分析并绘制等高线分布图。本发明直观地显示锅炉水冷壁高温腐蚀倾向性严重的关键区域，实现锅炉低NOx燃烧与防止高温腐蚀协调控制。
文档编号G01N1/24GK102645514SQ20121006845
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者冯国华, 刘舟平, 吴光华, 李敏, 杨建国, 沈利, 王美树, 蒋狄希, 赵虹, 郦宜进, 陈统钱 申请人:浙江大学, 浙江浙能乐清发电有限公司, 浙江浙能兰溪发电有限责任公司