CN115076676A - 一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，包括：对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。通过本发明的方法解决目前缓解炉内水冷壁高温腐蚀方法的不足的问题，拟采取在线监测系统的建立并结合精准测量，实现了对水冷壁高温腐蚀的精准防治。

Description

一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，具体涉及一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法。

背景技术

随着大型燃煤机组超净排放的逐步实施，污染物排放水平进一步降低，炉内NOx排放也处于一个较低的水平；同时，炉内的燃烧状况持续恶化，水冷壁高温腐蚀的问题愈发突出，爆管的事故日渐增多。目前，为掌握炉内高温腐蚀情况，考虑水冷壁高温腐蚀还原性气体H₂S与CO浓度呈正相关的规律，通过加装在炉膛水冷壁的CO在线监测系统监测水冷壁区域CO浓度进而了解H₂S的浓度水平，通过运行氧量和燃尽风量的优化调整降低CO浓度，从而缓解水冷壁高温腐蚀，另外，目前通过电化学噪声法、极化曲线法和交流阻抗法实时监测炉内高温腐蚀，实现了受热面高温腐蚀的在线监测，但大部分未涉及水冷壁高温腐蚀的防治措施。现有技术提及了防治水冷壁高温腐蚀的措施，但未提及如何精准控制，仍是一种粗放的控制方式。

发明内容

本申请提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，以至少解决目前缓解炉内水冷壁高温腐蚀方法的不足的问题。

本申请第一方面实施例提出一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，其特征在于，包括：

对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；

在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；

在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；

根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本发明提供了一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，包括：对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。通过本发明的方法解决目前缓解炉内水冷壁高温腐蚀方法的不足的问题，实现了对水冷壁高温腐蚀的精准防治。

本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法的流程图；

图2是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中锅炉炉膛设备布置的正视图；

图3是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器布置的示意图；

图4是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器的结构图；

图5是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃尽风的结构图；

图6是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中一次风道及风量测量的示意图；

图7是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中热二次风道及风量测量的示意图；

图8是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中层二次风道及风量测量的示意图；

图9是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的一次风道及风量测量的示意图；

图10是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的热二次风道及风量测量的示意图；

图11是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的层二次风道及风量测量的示意图；

图12是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中炉膛墙侧水冷壁还原性气体测孔分布图；

图13是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器风量测量装置示意图；

图14是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃尽风风量测量装置示意图；

图15是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中风量在线测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

锅炉炉膛-1；水冷壁-2；燃烧器-3；燃尽风-4；冷渣斗-101；一次风道-5；热二次风道-6；层二次风道-7；导流装置-8；均布格栅-9；风量在线测量装置-10；三次风测量装置-11；二次风挡板-301；二次风旋流器-302；三次风旋流器-303；中心风管-304；二次风管-401；一次风测量装置-402；一次风管-403；；冷风道-501；热风道-502；混合风道-503；第一压力测试截面-504；第一温度测试截面-505；冷风风箱-506；第一弯头-507；扩口结构-5011；水平段-5021；第二压力测试截面-601；第二弯头-602；膨胀节-603；第三压力测试截面-701；第三弯头-702；二次风环形风道入口-1001；二次风环形风道出口-1002；第一静电传感器-1003；第二静电传感器-1004；传感器固定座-1005；环形风道-1006。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请提出的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，包括：对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。通过本发明的方法解决目前缓解炉内水冷壁高温腐蚀方法的不足的问题，拟采取在线监测系统的建立并结合精准测量，实现了对水冷壁高温腐蚀的精准防治。

下面参考附图描述本申请实施例的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法。

实施例1

图1是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法的流程图，如图1所述，所述方法包括：

步骤1：对一次风道5、热二次风道6以及层二次风道7进行结构优化。

图2是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中锅炉炉膛设备布置的正视图，所述锅炉炉膛设备包括锅炉炉膛1、水冷壁2、多个燃烧器3和多个燃尽风4，锅炉炉膛1底部设置有冷渣斗101。

水冷壁2设置在锅炉炉膛1内壁上，且水冷壁2中下部采用螺旋管圈，螺旋管圈同一管带中的各管以相同方式从下到上绕过炉膛的隅部分和中间部分，其中锅炉炉膛1以及水冷壁2是现有技术，在此不做过多赘述。

多个燃烧器3分层设置于锅炉前墙和后墙，图3是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器布置的示意图；如图3所示，锅炉前墙和后墙上均设置三层燃烧器3，每层包括5～8个燃烧器3；多个燃尽风4也分层设置于锅炉前墙和后墙，在本实施例中，锅炉前墙和后墙上均设置1～2层燃尽风4，每层包括5～8个燃尽风4。在本发明的其他实施例当中，不对燃烧器3和燃尽风4在锅炉上的安装位置以及安装数量进行限制。

图4是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器3的结构图，如图4所示，燃烧的空气被分为三股风，三股风分别为一次风、二次风和三次风，其中，一次风由一次风由一次风机提供，一次风机产生的一次风进入磨煤机中携带煤粉，形成一次风粉混合物，一次风粉混合物经燃烧器3的一次风管送入锅炉炉膛1。在一次风管靠炉膛一侧的端部设有铸造的煤粉浓缩器(煤粉浓缩器在图4中未显示)，煤粉浓缩器用以在带煤粉的一次风粉混合物进入锅炉炉膛1之前对其进行浓缩。浓缩的煤粉气流同二次风、三次风的配合，以保证在靠近燃烧器3喉口处维持一个稳定的火焰。

锅炉炉膛1前后水冷壁上设置有风箱，位于锅炉炉膛1前后水冷壁2上的风箱向每个燃烧器3供给二次风和三次风，二次风和三次风通过燃烧器3内同心的环形通道，二次风和三次风在燃烧的不同阶段进入锅炉炉膛1，有助于NOx的降低和燃料的燃尽。

燃烧器3和燃尽风4上均设置有二次风挡板301，燃烧器3上的二次风挡板301用以调节每个燃烧器3的二次风量和三次风量间的比例。二次风挡板301的调整杆穿过燃烧器3的燃烧器面板可以在燃烧器3外部调整二次风挡板301的位置。二次风由二次风旋流器302产生必要的旋转，三次风由三次风旋流器303产生必要的旋转，通常三次风旋流器303在燃烧器3装配期间就被固定在燃烧器3出口最前端的位置，以便产生最强烈的旋转。在一些特殊的场合，通过燃烧器3面板上的操纵杆来调整三次风旋流器303的位置也是可能的。二次风的旋流强度可以通过调节二次风旋流器302的轴向位置进行调整，二次风旋流器302的调整杆穿过燃烧面板可以从燃烧器3外面调整旋流器的位置。

除了一次风、二次风和三次风这三股风之外，每个燃烧器3还有一股中心风，向燃烧器3中心供给适量的中心风以稳定油火焰，防止油火焰冲刷中心风管304和油燃烧器旋流器(油燃烧器旋流器在图4中未显示)。同时，一股连续的气流通过中心风管304流过油枪，油喷嘴和油燃烧器旋流器以防止油滴和粉煤灰沉积在中心风管304。

需要注意的是，风箱、燃烧器3的结构、燃尽风4的结构、二次风挡板301、二次风挡板301的调整杆、旋流器以及旋流器在燃烧器3上的安装和调节等均是现有技术，在此不做过多赘述。

图5是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃尽风4的结构图，燃料完全燃烧所要求的风量的差额通过处于锅炉炉膛1上的多层燃烧器3中位于最上层的燃烧器3上方的燃尽风4补充。燃尽风4喷口以二股气流高速进入锅炉炉膛1，其中第一股以较高的轴向速度的二次风气流冲出以保证穿透锅炉炉膛1气流，称之为一次风；第二股二次风气流在外围旋流进入锅炉炉膛1以保证空气与燃烧产物中的未燃颗粒充分混合，称之为二次风。

图6是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中一次风道5及风量测量的示意图，如图6所示，一次风道5包括冷风道501、热风道502和混合风道503，从一次风机出来的冷一次风分为两股，其中一股风进入一次风道5的冷风道501，用于磨煤机风温的控制；从一次风机出来的冷一次风分为两股中的另一股风进入空预器加热后进入热风道502，从冷风道501输出的冷风与从热风道502输出的热风进行冷热风混合后再进入磨煤机，冷热风混合后的一次风进入磨煤机中携带煤粉，形成一次风粉混合物，一次风粉混合物经燃烧器3的一次风管送入锅炉炉膛1。在混合风道503上设置有第一压力测试截面504和第一温度测试截面505，第一压力测试截面504上布置了多个第一压力测点，第一温度测试截面505上布置了温度测点，用于在线一次风量的测量。具体的，通过压力测点测量得到的静压和温度测点得到的温度再得到气体的密度，最后通过动压和密度计算得到风量。

图7是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中热二次风道6及风量测量的示意图，如图7所示，从送风机出来的冷二次风经过空预器加热后变成热二次风，热二次风通过层二次风道7进入层风箱。热二次风道6上布置有第二压力测试截面601，第二压力测试截面601上布置了多个第二压力测点，用于在线总二次风量的测量。具体的，通过第二压力测点测量的静压得到气体的密度，最后通过动压和密度计算得到总二次风量风量。

另外，热二次风道6内还设置有膨胀节603，用于为膨胀卸力，即为二次风道留有膨胀的空间和余量，所述膨胀节603为现有技术，在此不做过多赘述。

图8是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中层二次风道7及风量测量的示意图，如图8所示，总二次风经过层二次风道在进入燃烧器3前，沿着高度方向分为4～6层，其中2～3层进入燃烧器层，1～2层进入燃尽风层，在层二次风道7上布置有第三压力测试截面701，第三压力测试截面701上布置了多个第三压力测点，用于在线层二次风量的测量。具体的，通过第三压力测点测量的静压得到气体的密度，最后通过动压和密度计算得到层二次风量风量。

以上一次风道5、热二次风道6以及层二次风道7及其每个风道上对应的测量点组成冲燃煤锅炉燃烧需要的一次风和二次风系统。

需要注意的是，图6至图8所示的一次风道5、热二次风道6以及层二次风道7及其对应风量的测量方法是现有技术，在此不做过多赘述。

在本公开实施例当中，对一次风道5、热二次风道6以及层二次风道7进行结构优化，达到准确测量的目标，对一次风道5、热二次风道6以及层二次风道7进行结构优化。具体包括：

G1：对所述一次风道5的冷风道501、所述一次风道5的热风道502以及所述冷风道501与所述热风道502的混合口处进行结构优化。

图9是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的一次风道5及风量测量的示意图，对所述一次风道5的冷风道501、所述一次风道5的热风道502以及所述冷风道501与所述热风道502的混合口处进行结构优化，包括：

A1：将所述冷风道501的出风口处设置为扩口结构5011；

将所述冷风道501的出风口处设置为扩口结构5011，扩大了冷风道501接入热风道502混合口的面积，降低了冷风道501出风口的风速，减小了从冷风道501进入热风道502的冷风对热风道502中的热风的冲击。

A2：将所述冷风道501与所述热风道502的混合口设置在所述热风道502的水平段5021内；

将冷风道501与所述热风道502的混合口由原来设置在一次风道5的垂直段改为设置在所述热风道502的水平段5021，增加了冷风道501输出的冷风以及热风道502输出的热风的混合时间，使混合充分。

A3：在所述冷风道501与所述热风道502的混合口处设置冷风风箱506；

其中，在所述冷风道501与所述热风道502的混合口处设置冷风风箱506包括：

将所述冷风风箱506设置在所述热风道502的水平段5021内，其中所述冷风风箱506在高度方向贯穿所述热风道502；

将所述冷风道501的出风口的扩口结构5011与所述冷风风箱506的进风口连接，所述冷风风箱506在将进入从所述冷风道501进入所述热风道502的气流均分为多股，加速了冷热风的混合。

A4：在所述热风道的第一弯头507处设置导流装置8，导流装置8用于平顺通过一次风道5的气流，使得对一次风风量的测量更加准确。

需要注意的是，图6所示的冷热一次风混合后，由于现场管道布置的限制，磨煤机入口一次风测量管道布置不符合GB/T10184-2015中对测量截面位置的规定(测试截面前直管段应不小于8～10倍当量直径，截面后直管段不小于1～3倍当量直径)。磨煤机入口的冷热一次风混合后，测试截面前直管段较短，两股风密度、温度以及速度相差很大，且有涡流、回流等现象存在，测试截面处温度场和速度场分布不均。采取上述A1-A4措施后，第一压力测试截面504处的流速分布相对标准偏差降低至6.3％，气流速度范围由10.0m/s～28.0m/s缩小至20.1m/s～24.5m/s；磨煤机入口截面处的气流温度场相对偏差降至1.6％，混合气流温度区间为500K～522K，高温区与低温区温度差值由130℃缩小至20℃左右。磨煤机入口风量外部流场环境已具备精确测量的条件。对一次风道5优化改造完成后，热态下，通过选取标准毕托管或经过标定的S型毕托管、靠背管，采用等截面网格法用电子微压计和温度计进行一次风动压、静压和温度的测量，并与多组表盘值进行比对，得出风量修正系数，进而对分布式控制系统一次风量计算公式系数进行修改，从而达到精准测量的目的。

G2：在所述热二次风道6的多个第二弯头602处设置导流装置8。

图10是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的热二次风道及风量测量的示意图，如图10所示，为使二次风气流平顺，在热二次风道6的三个第二弯头602处均增加了导流装置8，安装导流装置8后，第二压力测试截面601处的总二次风速度相对标准偏差降低至5.5％，流场均匀性得到了极大提升，完全能够满足测量元件对流场条件的要求。

在本公开实施例当中，导流装置8包括多个导流板，本实施例，第二弯头602处安装的导流装置8包括3至4块导流板，在本发明的其他实施例当中，不对导流装置8包括的导流板个数进行限制，利用预设定的导流板得多组测试安装位置以及安装角度，从多组测试安装位置以及安装角度中调整确定导流板的安装位置以及安装角度，即导流板的位置和角度需经过数值模拟软件详细设计和计算，达到风量测量准确的目的。

G3：在所述层二次风道的多个第三弯头702处设置导流装置8和均布格栅9。

图11是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中优化后的层二次风道及风量测量的示意图；通过在第三弯头702处加装导流装置8和均流格栅9的方式均衡速度场分布。其中导流装置8在高度方向上分布3～4块，导流装置8位置和角度需经数值模拟后确定，均流格栅9在高度方向上将对应风道划分成3段，宽度方向上将对应风道划分成4段。实施后，第三压力测试截面701最大相对标准偏差降低至38.8％，流场明显改善。但常规的多点式压差毕托管仍无法满足测试的要求，再结合新型静电法风量测量装置改造，达到层二次风道7风量准确测量的目的。

步骤2：在锅炉炉膛1侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置。

在本公开实施例当中，所述在锅炉炉膛1侧墙加装多个水冷壁2还原性气体在线监测装置，包括：

确定锅炉炉膛内1的腐蚀度；

根据所述锅炉炉膛内1的腐蚀度将锅炉炉膛分为第一区域和第二区域，其中，所述第一区域的腐蚀度大于所述第二区域的腐蚀度；

在所述第一区域安装N个水冷壁还原性气体在线监测装置，在所述第二区域内安装M个水冷壁2还原性气体在线监测装置，其中，N>M。

具体的，为实时了解对冲燃烧方式侧墙水冷壁2还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO或高温腐蚀速率，根据冷态下检查的炉内高温腐蚀情况，制定在线监测装置位置的方案，即高温腐蚀严重的区域测点应多一些，腐蚀相对轻的区域测点可少一点。

图12是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中炉膛墙侧水冷壁还原性气体测孔分布图，还原性气体在线监测装置主要布置在炉膛侧墙冷渣斗101至燃尽风4区域之间，高度方向上布置5～8层，每层布置3～5个测点(测孔)不等，具体的，还原性气体在线监测装置安装在图中所示的测孔上。

另外，水冷壁还原性气体在线监测装置可选用现有市场上成熟的产品。

步骤3：在燃烧器3和燃尽风4进风口设置风量在线测量装置10。

图13是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃烧器风量测量装置示意图，图14是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中燃尽风风量测量装置示意图，如图13和图14所示，所述风量在线测量装置10设置有多个，多个在线测量装置10设置在燃烧器3和燃尽风4进风口处。具体的，风量在线测量装置10分别设置在燃烧器3的二次风进风口处以及燃尽风4的二次风管401进风口处，对燃烧器3和燃尽风4进风口处的二次风进行测量。

所述燃尽风4的二次风管401内还设置有二次风旋流器302，所述二次风旋流器302用于为进入燃尽风4的二次风产生旋转，所述二次风旋流器302为现有技术，在此不做过多赘述。

图15是根据本申请一个实施例提供的一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法中风量在线测量装置的结构示意图，所述在线测量装置包括环形风道1006、二次风环形风道入口1001、二次风环形风道出口1002、第一静电传感器1003、第二静电传感器1004和传感器固定座1005；

所述二次风环形风道入口1001是所述环形风道1006的入口、所述二次风环形风道出口1002是所述环形风道1006的出口。

所述第一静电传感器1003和所述第二静电传感器1004，沿由环形风道1006的入口至环形风道1006的出口的方向设置于二次风环形风道入口1001的内部，用于测量通过环形风道二次风中携带的粉尘，并通过所述第一静电传感器1003和所述第二静电传感器1004测量出的二次风中携带的粉尘通过第一静电传感器1003和所述第二静电传感器1004的时间差，进而测算出二次风风速，即测算出燃烧器进风量和燃尽风进风量。

其中，所述二次风环形风道入口1001和二次风环形风道出口1002首尾相互呼应，形成环形管路，即环形风道1006。

需要注意的是，所述第一静电传感器1003和第二静电传感器1004为环形结构，用于测量通过整个风环形风道的携带粉尘的二次风；具体的，由于二次风是环形风道，用笔直的传感器单支无法准确测出整个截面的风速，于是就设计出小于360度的环形结构传感器，使传感器几乎覆盖环形风道，大大增加测量的准确性。

所述第一静电传感器1003和第二静电传感器1004分别通过对应的传感器固定座905安装在环形风道内部。

在本公开的实施例中，所述改善对冲燃煤锅炉燃烧状态的方法还包括：

利用风量在线测量装置10测量得到燃烧器3进风量和燃尽风4进风量；

利用风量在线测量装置10测量得到燃烧器3进风量和燃尽风4进风量包括如下步骤：

收集到二次风环形风道入口和二次风环形风道出口中携带的粉尘；

测量得到携带粉尘的二次风通过第一静电传感器的时间K1，测量得到携带粉尘的二次风通过第二静电传感器的时间K2；

对携带粉尘的二次风通过第二静电传感器的时间K2与携带粉尘的二次风通过第一静电传感器的时间K1进行做差处理，得到携带粉尘的二次风通过第一静电传感器和第二静电传感器的时间K2的时间差K3；

通过时间差K3得到燃烧器3进风量和燃尽风4进风量。

具体的，通过在燃烧器和燃尽风进风口采取环形静电法风量测量装置，当二次风通过不同通道经过进风口，静电棒收集到空气中携带的粉尘，通过电荷电压的转化，并通过放大器将信号放大，数据处理后得出风速和粉尘浓度的关系，可在冷态下采用经过校验过的风速仪进行风速的实测，修正在线风量的系数，达到准确测量的目的。

需要注意的是，图13中的燃烧器3为旋流燃烧器，在本发明的其他实施例当中不对燃烧器的类型进行限制。

另外，旋流燃烧器的上的三次风进风口处还设置有三次风测量装置11，用于对三次风进行测量；所述燃尽风4的一次风管403进风口处设置有一次风测量装置402，所述三次风测量装置11以及一次风测量装置402与风量在线测量装置10结构相同，在此不做过多赘述。

步骤4：根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道6进风量、层二次风道7进风量、燃烧器3进风量和燃尽风4进风量进行调配。即依据在线监测数据，对在线风量进行精准手动或自动调配，实现水冷壁2还原性气体的动态调整，缓解水冷壁2高温腐蚀。

在本公开实施例当中，根据所述多个水冷壁2还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道6进风量、层二次风道7进风量、燃烧器3进风量和燃尽风4进风量进行调配，包括：

D1：利用所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度；

D2：当所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体H₂S浓度均大于第一预设浓度阈值，且所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体CO浓度均大于第二预设浓度阈值时，则增大所述热二次风道6进风量；

D3：当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到所述层二次风道7中的其中一层风道的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度均大于预设的还原性气体H₂S浓度和预设的还原性气体CO浓度时，则增大所述其中一层风道进风量；

D4：当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃烧器的燃烧器区域内的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度均大于预设的还原性气体H₂S浓度和预设的还原性气体CO浓度时，增大所述一个燃烧器3的进风量，减少所有燃烧器3中除所述一个燃烧器3之外的其他燃烧器3的进风量；

D5：当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃尽风4的燃烧风区域内的还原性气体H₂S浓度大于第三预设浓度阈值，且所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃尽风4的燃烧风区域内的还原性气体CO浓度大于第四预设浓度阈值时，增大所述一个燃尽风4的进风量，减少所有燃尽风4中除所述一个燃尽风4之外的其他燃尽风进风量。

具体的，上述一次风量、二次风量、层二次风量以及单只燃烧器3进风量、燃尽风4进风量的精准测量系统的建立，依靠加装的侧墙水冷壁还原性气体在线监测装置，实时了解侧墙还原性气体的变化，对一次风煤比、总风量、层二次风量和单只燃烧器3、燃尽风4的调整，如发现所有层高温腐蚀还原性气体浓厚或高温腐蚀速率较快，即炉内整体处于缺氧状态，可考虑增大总二次风量；如发现某层高温腐蚀气体浓厚或高温腐蚀速率较快，可考虑减少其他层二次风量、增大该层二次风量；如发现某层局部区域高温腐蚀气体浓厚或高温腐蚀速率较快，可考虑加大靠侧墙燃烧器的风量，减少同层其余燃烧器风量并结合一次风煤比的调整，降低侧墙水冷壁还原性气体水平，进而缓解炉内侧墙水冷壁高温腐蚀。

在本公开实施例当中，基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法还包括：

H1：根据所述一次风道5的布置测量得到通过所述一次风道5的一次风温度和一次风风速，并通过所述一次风温度和所述一次风风速计算得到所述一次风道5的当前进风量；

H2：根据所述热二次风道6的布置测量得到通过所述热二次风道6的总二次风温度和总二次风风速，并通过所述总二次风温度和所述总二次风风速计算得到所述热二次风道6的当前进风量；

H3：根据所述层二次风道7的布置测量得到通过所述层二次风道7的层二次风温度和层二次风风速，并通过所述层二次风温度和所述层二次风风速计算得到所述层二次风道的当前进风量；

H4：根据所述一次风道5建立一次风道模型并通过所述一次风道模型进行模拟计算，得到所述一次风道5的一次风模拟温度和一次风道5的一次风模拟风速，计算所述一次风模拟温度与所述一次风温度的第一温度偏差值以及所述一次风模拟风速与所述一次风风速的第一速度偏差值，当所述第一温度偏差值大于预设的第一温度偏差值或所述第一速度偏差值大于预设的第一速度偏差值时，对一次风道5进行结构优化。

具体的，采取与现场风道尺寸1:1的比例建模、划分网格、模拟计算，数值模拟结果表明，测试截面处的速度场相对标准偏差为30.0％，温度场相对标准偏差为10.0％(相对标准偏差越大，表明流场分布的越不均匀，反之亦然)，风量不具备精准测量的外部流场环境，即需要对对一次风道5进行结构优化。

其中，相对标准偏差计算公式如下：

式中：

Xi——测试截面处各点温度值或速度值；

——测试截面处温度或速度的平均值；

δ——温度或速度分布标准偏差；

CV——温度或速度分布相对标准偏差，％

H5：根据所述热二次风道6建立热二次风道模型并通过所述热二次风道模型进行模拟计算，得到所述热二次风道6的总二次风模拟温度和总二次风模拟风速，计算所述总二次风模拟温度与所述总二次风温度的第二温度偏差值以及所述总二次风模拟风速与所述总二次风风速的第二速度偏差值，当所述第二温度偏差值大于预设的第二温度偏差值或所述第二速度偏差值大于预设的第二速度偏差值时，对热二次风道6进行结构优化；

具体的，从总二次风道经过弯头进入到各层二次风道后，由于热二次风道不存在冷风混合的问题，需重点考虑的是测试截面处的速度场分布均匀性问题。采取与现场风道尺寸1:1的比例建模、划分网格、模拟计算。数值模拟结果表明，测试截面处的速度场相对标准偏差为44.0％，风量不具备精准测量的外部流场环境，即需要对热二次风道6进行结构优化。

H6：根据所述层二次风道建立热二次风道模型并通过所述层二次风道模型进行模拟计算，得到所述层二次风道的层二次风模拟温度和层二次风模拟风速，计算所述层二次风模拟温度与所述层二次风温度的第三温度偏差值以及所述层二次风模拟风速与所述层二次风风速的第三速度偏差值，当所述第三温度偏差值大于预设的第三温度偏差值或所述第三速度偏差值大于预设的第三速度偏差值时，对层二次风道7进行结构优化。

具体的，总二次风道经过第二弯头602和第三弯头702弯头进入到各层二次风道7后，由于第三弯头702的影响，气流来不及混合均匀就进入到第三压力测试截面701，且受下游变径的影响，该处的气流分布均匀性极差。采取与现场风道尺寸1:1的比例建模、划分网格、模拟计算。数值模拟结果表明，部分第三压力测试截面701处的速度场相对标准偏差达到了124％，风量不具备精准测量的外部流场环境。

需要注意的是，速度场标准偏差为20％，温度场相对偏差为5％，当测量得到的速度场标准偏差大于20％，温度场相对偏差大于5％，风量不具备精准测量的外部流场环境，即需要对对应的风道进行结构优化。

综上所述，本发明提供了一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，包括：对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。通过本发明的方法解决目前缓解炉内水冷壁高温腐蚀方法的不足的问题，拟采取在线监测系统的建立并结合精准测量，实现了对水冷壁高温腐蚀的精准防治。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于在线精准测量防治水冷壁腐蚀的方法，其特征在于，所述方法包括：

对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化；

在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置；

在燃烧器和燃尽风进风口设置风量在线测量装置；

根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对一次风道、热二次风道以及层二次风道进行结构优化，包括：

对所述一次风道的冷风道、所述一次风道的热风道以及所述冷风道与所述热风道的混合口处进行结构优化；

在所述热二次风道的多个第二弯头处设置导流装置；

在所述层二次风道的多个第三弯头处设置导流装置和均布格栅。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述一次风道的冷风道、所述一次风道的热风道以及所述冷风道与所述热风道的混合口处进行结构优化，包括：

将所述冷风道的出风口处设置为扩口结构；

将所述冷风道与所述热风道的混合口设置在所述热风道的水平段内；

在所述冷风道与所述热风道的混合口处设置冷风风箱；

在所述热风道的第一弯头处设置导流装置。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述冷风道与所述热风道的混合口处设置冷风风箱，包括：

将所述冷风风箱设置在所述热风道的水平段内，其中所述冷风风箱在高度方向贯穿所述热风道；

将所述冷风道的出风口的扩口结构与所述冷风风箱的进风口连接，所述冷风风箱在将进入从所述冷风道进入所述热风道的气流均分为多股。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述导流装置包括多个导流板。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在锅炉炉膛侧墙加装多个水冷壁还原性气体在线监测装置，包括：

确定锅炉炉膛内的腐蚀度；

根据所述锅炉炉膛内的腐蚀度将锅炉炉膛分为第一区域和第二区域，其中，所述第一区域的腐蚀度大于所述第二区域的腐蚀度；

在所述第一区域安装N个水冷壁还原性气体在线监测装置，在所述第二区域内安装M个水冷壁还原性气体在线监测装置，其中，N>M。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风量在线测量装置包括环形风道、二次风环形风道入口、二次风环形风道出口、第一静电传感器和第二静电传感器；

所述二次风环形风道入口是所述环形风道的入口、所述二次风环形风道出口是所述环形风道的出口；

所述第一静电传感器和所述第二静电传感器，沿由环形风道的入口至环形风道的出口的方向设置于二次风环形风道入口的内部，用于测量通过环形风道二次风中携带的粉尘，并通过所述第一静电传感器和所述第二静电传感器测量出二次风中携带的粉尘通过第一静电传感器和所述第二静电传感器的时间差，进而测算出二次风风速，即测算出燃烧器进风量和燃尽风进风量；

其中，所述第一静电传感器和第二静电传感器为环形结构，用于测量通过整个风环形风道的二次风的中携带粉尘。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用风量在线测量装置测量得到燃烧器进风量和燃尽风进风量；

利用风量在线测量装置测量得到燃烧器进风量和燃尽风进风量包括如下步骤：

收集到二次风环形风道入口和二次风环形风道出口中携带的粉尘；

测量得到携带粉尘的二次风通过第一静电传感器的时间K1，测量得到携带粉尘的二次风通过第二静电传感器的时间K2；

对携带粉尘的二次风通过第二静电传感器的时间K2与携带粉尘的二次风通过第一静电传感器的时间K1进行做差处理，得到携带粉尘的二次风通过第一静电传感器和第二静电传感器的时间K2的时间差K3；

通过时间差K3得到燃烧器进风量和燃尽风进风量。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到的锅炉内还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度对热二次风道进风量、层二次风道进风量、燃烧器进风量和燃尽风进风量进行调配，包括：

利用所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度；

当所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体H₂S浓度均大于第一预设浓度阈值，且所述多个水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到锅炉内的还原性气体CO浓度均大于第二预设浓度阈值时，则增大所述热二次风道进风量；

当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到所述层二次风道中的其中一层风道的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度均大于预设的还原性气体H₂S浓度和预设的还原性气体CO浓度时，则增大所述其中一层风道进风量；

当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃烧器的燃烧器区域内的还原性气体H₂S浓度和还原性气体CO浓度均大于预设的还原性气体H₂S浓度和预设的还原性气体CO浓度时，增大所述一个燃烧器的进风量，减少所有燃烧器中除所述一个燃烧器之外的其他燃烧器的进风量；

当所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃尽风的燃烧风区域内的还原性气体H₂S浓度大于第三预设浓度阈值，且所述水冷壁还原性气体在线监测装置测量得到一个燃尽风的燃烧风区域内的还原性气体CO浓度大于第四预设浓度阈值时，增大所述一个燃尽风的进风量，减少所有燃尽风中除所述一个燃尽风之外的其他燃尽风进风量。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述一次风道的布置测量得到通过所述一次风道的一次风温度和一次风风速，并通过所述一次风温度和所述一次风风速计算得到所述一次风道的当前进风量；

根据所述热二次风道的布置测量得到通过所述热二次风道的总二次风温度和总二次风风速，并通过所述总二次风温度和所述总二次风风速计算得到所述热二次风道的当前进风量；

根据所述层二次风道的布置测量得到通过所述层二次风道的层二次风温度和层二次风风速，并通过所述层二次风温度和所述层二次风风速计算得到所述层二次风道的当前进风量；

根据所述一次风道建立一次风道模型并通过所述一次风道模型进行模拟计算，得到所述一次风道的一次风模拟温度和一次风道的一次风模拟风速，计算所述一次风模拟温度与所述一次风温度的第一温度偏差值以及所述一次风模拟风速与所述一次风风速的第一速度偏差值，当所述第一温度偏差值大于预设的第一温度偏差值或所述第一速度偏差值大于预设的第一速度偏差值时，对一次风道进行结构优化；

根据所述热二次风道建立热二次风道模型并通过所述热二次风道模型进行模拟计算，得到所述热二次风道的总二次风模拟温度和总二次风模拟风速，计算所述总二次风模拟温度与所述总二次风温度的第二温度偏差值以及所述总二次风模拟风速与所述总二次风风速的第二速度偏差值，当所述第二温度偏差值大于预设的第二温度偏差值或所述第二速度偏差值大于预设的第二速度偏差值时，对热二次风道进行结构优化；

根据所述层二次风道建立热二次风道模型并通过所述层二次风道模型进行模拟计算，得到所述层二次风道的层二次风模拟温度和层二次风模拟风速，计算所述层二次风模拟温度与所述层二次风温度的第三温度偏差值以及所述层二次风模拟风速与所述层二次风风速的第三速度偏差值，当所述第三温度偏差值大于预设的第三温度偏差值或所述第三速度偏差值大于预设的第三速度偏差值时，对层二次风道进行结构优化。

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