一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统及检测方法

摘要

本发明公开了一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统及检测方法，该检测系统包括取样装置、测量装置、辅助装置、pH测试仪和控制器，取样装置包括石棉滤网管路、精密防尘罩管路及电加热管路，电加热管路还旁支空气进气管路；测量装置包括测试箱，测试箱嵌装观察玻璃窗，观察玻璃窗后放置有快拍相机，快拍相机与显示屏相连接，测试箱还内置有吹灰器和冷镜，冷镜正对观察玻璃窗，并且与制冷堆相贴合，制冷堆还与水冷散热单元相接触；辅助装置包括排出管路以及汽水分离器、干燥机和排出管路真空泵，各管路上均设置有阀。该检测系统能够从现场直接获取烟气的酸露点，对电站机组的设计和安全运行都有重要的指导意义。本发明同时公开了其检测方法。

说明书

技术领域

本发明涉及能源电力行业中烟气酸露点的检测设备和方法，具体是指一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统及检测方法。

背景技术

鉴于“十二五”期间国家明确提出要在余热余压资源丰富行业全面推广余热余压回收利用技术，推进低品质热源的回收利用，形成能源的梯级综合利用。而目前制约电站锅炉烟气低温余热利用的关键是金属材料的酸露点腐蚀问题，烟气酸露点作为烟气余热余压回收利用技术设计的重要指标，对于机组的经济性及安全性运行产生重要的影响。

现阶段使用的酸露点检测装置主要是使用电流法对石化行业的高含硫量、低含尘量的烟气进行检测，而针对燃煤电站锅炉尾部低含硫量、高含尘量的烟气则偏差较大。同时，由于烟气酸露点的大小不仅受到机组运行条件的影响，还与燃料的煤质条件密切相关，通过经验公式估算烟气酸露点的大小，得到的酸露点相互之间差异较大，很难起到很好的指导作用。因此通过实验手段，从现场直接获取烟气的酸露点对机组的设计和运行将有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统，该检测系统能够从现场直接获取烟气的酸露点，对电站机组的设计和安全运行都有重要的指导意义。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统，其特征在于：所述的检测系统包括取样装置、测量装置、辅助装置、pH测试仪和控制器，所述的取样装置包括石棉滤网管路、精密防尘罩管路及电加热管路，石棉滤网管路与精密防尘罩管路呈并联设置，石棉滤网管路与精密防尘罩管路各自的一端用于与燃煤电站锅炉烟道相连通，另一端相交汇于电加热管路的进口端，电加热管路还旁支一支空气进气管路，电加热管路与电加热器相连接；所述的测量装置包括测试箱，测试箱与电加热管路的出口端相连通，测试箱与烟气流动方向相平行的一侧嵌装有透明的观察玻璃窗，观察玻璃窗后放置有快拍相机，快拍相机与显示屏相连接，测试箱还内置有吹灰器，测试箱与嵌装观察玻璃窗相对的一侧内置有冷镜，冷镜的下方安装有测温仪，冷镜的正面正对观察玻璃窗，背面与嵌装在测试箱侧面的制冷堆相贴合，制冷堆还与水冷散热单元相接触；所述的辅助装置包括排出管路，排出管路与测试箱相连通，排出管路上沿烟气流动方向依次串联有汽水分离器、干燥机和排出管路真空泵，上述各管路上均设置有阀；所述的控制器分别与所述的电加热器、快拍相机、测温仪、制冷堆、显示屏相连接。

本发明中，所述石棉滤网管路在靠近燃煤电站锅炉烟道的管段内置有石棉滤网，所述精密防尘罩管路在靠近燃煤电站锅炉烟道的管段内置有精密防尘罩。

本发明中，所述的快拍相机优选10倍光学变焦快拍相机。

本发明中，所述的显示屏优选液晶显示屏。

本发明中，所述的吹灰器通过吹灰器管路与所述的电加热管路相连通，所述的吹灰器管路上还设置有吹灰器阀门和吹灰器真空泵。

本发明中，所述的测温仪为PT100铂电阻，PT100铂电阻通过线路与所述的控制器相连接。

本发明中，所述的制冷堆优选三级制冷堆，所述的三级制冷堆由三片大小不同的半导体制冷片堆叠组成。

本发明中，所述的三级制冷堆还安装有过热开关。

本发明中，所述的水冷散热单元包括散热水板、散热水排和水泵，所述散热水板与制冷堆紧密接触，散热水板中流动的水带走制冷堆的热量，散热水排与散热水板相贴紧，用于为散热水板散热，水泵用于驱动水流形成循环。

本发明中，所述的pH测试仪优选3-star便携式pH仪。

本发明的目的之二是提供一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测方法，该检测方法操作简单，能够从现场直接获取烟气的酸露点，检测结果准确。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测方法，其特征在于，该检测方法包括如下步骤：

预检测步骤：

(1)关闭石棉滤网管路和精密防尘罩管路，开通空气进气管路和排出管路上的真空泵，通过电加热器接通电加热管路对空气进行加热，热空气通过流动对系统进行预热，待冷镜温度超过120℃，完成系统预热；

(2)关闭空气进气管路，打开石棉滤网管路抽取烟气，待冷镜温度与周围烟气温度达到换热平衡，稳定在120℃时，通过控制器调节制冷堆功率对冷镜进行降温，设定冷镜初始温度为75℃，然后再通过控制器调节制冷堆功率对冷镜降温，每次对冷镜降温5℃，同时开启快拍相机对冷镜表面进行拍照，若观察冷镜上有飞灰沉积，启动吹灰器对冷镜进行表面吹灰，快拍相机通过控制器将图片传输至显示屏，待烟气持续冲刷冷镜30min，观察冷镜表面酸凝结引起的飞灰粘附，若没有发现有飞灰黏附冷镜表面，则继续降低冷镜温度，每次对冷镜降温5℃，直到发现冷镜表面有飞灰黏附，取出冷镜，用pH测试仪检测冷镜表面黏附飞灰的酸碱性，如检测不到酸碱性，则继续降低冷镜温度，每次对冷镜降温5℃，直至检测到酸性；如检测到酸性，则记录下此时的冷镜温度为T1，由此粗略判断烟气酸露点温度范围在T1～T1+5℃范围内，完成预检测，然后进行如下的精确检测；

精确检测步骤：

(1)将冷镜取出擦拭干净重新装回，开通空气进气管路，关闭石棉滤网管路，通过电加热器接通电加热管路对空气进行加热，热空气通过流动对系统进行预热，待冷镜温度超过120℃，完成系统预热；

(2)关闭空气进气管路，开打精密防尘罩管路抽取烟气，待冷镜温度与周围烟气温度达到换热平衡，稳定在120℃时，通过控制器调节制冷堆功率对冷镜进行降温，将冷镜温度设定为T1+3℃，然后再通过控制器调节制冷堆功率对冷镜降温，每次对冷镜降温5℃，同时开启快拍相机对冷镜表面进行拍照，当观察到冷镜表面有液滴凝结时，待烟气持续冲刷冷镜30min，记录下此时的冷镜温度，用pH测试仪检测冷镜表面凝结液滴的酸碱性，如检测到酸性，则表明该温度下有酸液凝结；如检测结果不是酸性，则继续降低冷镜温度，每次对冷镜降温1℃，直至冷镜表面有酸液凝结，记录此时的温度为TA，当检测到有酸液凝结后，以该酸凝结的温度点TA为基础温度，对冷镜进行升温，每次升温1℃，继续观察冷镜表面酸液的凝结状况，直至冷镜表面无酸液凝结为止，记录此时的温度为TB，从而得到烟气酸露点温度的范围在TA至TB的范围内，温度TB点即为烟气酸露点温度的上限值。

与现有技术相比，本发明所提供的燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统及检测方法，能够直接抽取锅炉尾部烟气进行检测，从现场直接获取烟气的酸露点，可以解决燃煤电站锅炉尾部低温烟气酸露点预测问题，对机组的设计和安全运行都将有重要意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

附图1为本发明燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统的整体结构俯视图；

附图2为本发明燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统中测量装置的俯视图。

附图标记说明：

1、石棉滤网；2、精密除尘罩；3、石棉滤网管路；4、精密除尘罩管路；

5、石棉滤网管路阀门；6、精密除尘罩管路阀门；7、空气进气阀门；

8、吹灰器阀门；9、吹灰器真空泵；10、电加热管路；11、观察玻璃窗；

12、快拍相机；13、显示屏；14、吹灰器；15、测试箱；16、冷镜；

17、三级制冷堆；171、过热开关；18、水冷散热单元；181、散热水板；

19、汽水分离器；20、干燥机；21、排出管路真空泵；22、排出管路阀门；

23、PT100铂电阻；101、空气进气管路；102、吹灰器管路；103、排出管路；

具体实施方式

本发明一种燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统如图1、图2所示，该检测系统包括取样装置、测量装置、辅助装置、pH测试仪和控制器，pH测试仪采用3-star便携式pH仪,取样装置、测量装置、辅助装置整体呈串联状设置。

本实施例中的取样装置包括石棉滤网管路3、精密防尘罩管路4及电加热管路10，石棉滤网管路3与精密防尘罩管路4呈并联设置，石棉滤网管路3上设置有石棉滤网管路阀门5，精密防尘罩管路4上设置有精密除尘罩管路阀门6，石棉滤网管路3在靠近燃煤电站锅炉烟道的管段内置有石棉滤网1，精密防尘罩管路4在靠近燃煤电站锅炉烟道的管段内置有精密防尘罩2，石棉滤网管路3与精密防尘罩管路4各自的一端用于与燃煤电站锅炉烟道相连通，另一端相交汇于电加热管路10的进口端，电加热管路10还旁支一支空气进气管路101，电加热管路10与电加热器相连接。现场检测时，打开石棉滤网管路阀门5进行检测，粗略得到烟气酸露点温度范围后切换管路，然后打开精密除尘罩管路阀门6，在含尘量较小的烟气环境下进行精确的检测。

测量装置包括测试箱15，测试箱15与电加热管路10的出口端相连通，测试箱15除了两端分别与电加热管路10和排出管路103相连通外，其余均为封闭箱体，测试箱15与烟气流动方向相平行的一侧嵌装有透明的观察玻璃窗11，观察玻璃窗11也可以选用材质为透明塑料的塑料窗，观察玻璃窗11后放置有快拍相机12，快拍相机12与显示屏13相连接，快拍相机12为10倍光学变焦快拍相机，显示屏13为液晶显示屏，测试箱15还内置有可调节角度的吹灰器14，吹灰器14通过吹灰器管路102与电加热管路10相连通，吹灰器管路102上还设置有吹灰器阀门8和吹灰器真空泵9，测试箱15与嵌装观察玻璃窗11相对的一侧内置有冷镜16，冷镜16的下方安装有测温仪，测温仪为PT100铂电阻23，PT100铂电阻23通过线路与控制器相连接，冷镜16的正面正对观察玻璃窗11，背面与嵌装在测试箱15侧面的制冷堆相贴合，制冷堆还与水冷散热单元18相接触。

本实施例在测试箱15箱体的侧面安装观察玻璃窗11，另一侧面安装冷镜16，快拍相机12置于观察玻璃窗11后，现场检测时通过快拍相机12对冷镜16进行连续拍照，可以避免现场检测时机器振动对冷镜16表面观察造成的影响，同时将冷镜16及观察设备于测试箱15的侧面安放而不是放置于顶部和底部，可以防止烟气中飞灰沉降在冷镜表面，避免对检测造成干扰。需要时，通过吹灰器14对观察玻璃窗11及冷镜16的表面进行吹扫，以防积尘对酸凝结的观察造成影响。

本实施例中的制冷堆为三级制冷堆17，三级制冷堆17由三片大小不同的半导体制冷片堆叠组成，三级制冷堆17还安装有过热开关171。三级制冷堆17也嵌装在测试箱15的一个侧面箱体上，其前面、后面分别与冷镜16和水冷散热单元18贴紧面接触。水冷散热单元18包括散热水板181、散热水排和水泵，散热水板181与制冷堆紧密接触，散热水板181中流动的水带走制冷堆的热量，散热水排与散热水板181相贴紧，用于为散热水板181散热，水泵用于驱动水流形成循环。

辅助装置包括排出管路103，排出管路103与测试箱15相连通，排出管路103上沿烟气流动方向依次串联有汽水分离器19、干燥机20和排出管路真空泵21，排出管路103上设置有排出管路阀门22，通过汽水分离器19和干燥机20对排出的烟气进行净化处理。

控制器分别与电加热器、快拍相机12、测温仪、制冷堆、显示屏13相连接，用于控制各部件工作。

本实施例中，三级制冷堆17作为冷源，三级制冷堆17具有H桥驱动电路，控制器通过驱动H桥电路，调节三级制冷堆17两端的平均电压来控制三级制冷堆17的电流，从而控制三级制冷堆17的工作功率。控制器通过H桥电路控制三级制冷堆17工作功率的控制方法为本领域的常规技术手段，也可以采用现有的其他常规手段来控制。PT100铂电阻23通过线路与控制器相连，对冷镜16的温度进行精确读数，也是本领域的常规技术手段。

三级制冷堆17由半导体制冷片组成，通过改变直流电流的极性来实现制冷，将半导体制冷片一面与冷镜16相贴，另一面与水冷散热单元18相贴，通电后热量不断地通过散热器散发出去，使得冷镜16的镜面温度迅速下降，通过控制器设定一个温度值，该制冷堆可以对冷镜进行迅速降温。通过控制器控制三级制冷堆的制冷是公知常识。

做为本实施例的变换，水冷散热单元18也可以采用其他结构，只要通过水冷达到给三级制冷堆17冷却散热的结构均可。

本实施例同时公开了采用上述燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统的检测方法，将检测系统中各部件连接，该检测方法包括如下步骤：

预检测步骤：

(1)关闭石棉滤网管路3和精密防尘罩管路4，开通空气进气管路101和排出管路103上的真空泵21，通过电加热器接通电加热管路10对空气进行加热，热空气通过流动对系统进行预热，待冷镜16温度超过120℃，完成系统预热；

(2)关闭空气进气管路101，打开石棉滤网管路3抽取烟气，待冷镜16温度同周围烟气达到换热平衡，稳定在120℃时，通过控制器调节制冷堆功率对冷镜16进行降温，设定冷镜初始温度为75℃，然后再通过控制器调节制冷堆功率对冷镜16进行降温，每次对冷镜降温5℃，同时开启快拍相机12对冷镜16表面进行拍照，若观察冷镜16上有飞灰沉积，启动吹灰器14对冷镜16进行表面吹灰，快拍相机12通过控制器将图片传输至显示屏13，待烟气持续冲刷冷镜30min，观察冷镜16表面酸凝结引起的飞灰粘附，若没有发现有飞灰黏附冷镜16表面，则继续降低冷镜16温度，每次对冷镜降温5℃，直到发现冷镜16表面有飞灰黏附，取出冷镜16，用pH测试仪检测冷镜16表面黏附飞灰的酸碱性，如检测不到酸碱性，则继续降低冷镜16温度，每次对冷镜降温5℃，直至检测到酸性，记录下此时的冷镜16温度为60℃，由此粗略判断烟气酸露点温度范围在60～65℃范围内，完成预检测，然后进行如下的精确检测；

精确检测步骤：

(1)将冷镜16取出擦拭干净重新装回，开通空气进气管路101，关闭石棉滤网管路3，通过电加热器接通电加热管路10对空气进行加热，热空气通过流动对系统进行预热，待冷镜16温度超过120℃，完成系统预热；

(2)关闭空气进气管路101，开打精密防尘罩管路4抽取烟气，待冷镜16温度同周围烟气达到换热平衡，稳定在120℃时，，通过控制器调节制冷堆功率对冷镜16进行降温，将冷镜16温度设定为63℃，然后再通过控制器调节制冷堆功率对冷镜16进行降温，每次对冷镜降温5℃，同时开启快拍相机12对冷镜16表面进行拍照，当观察到冷镜16表面有液滴凝结时，记录下此时的冷镜16温度，用pH测试仪检测冷镜16表面凝结液滴的酸碱性，如检测到酸性，则表明该温度下有酸液凝结；如检测结果不是酸性，则继续降低冷镜16温度，每次对冷镜降温1℃，直至冷镜16表面有酸液凝结，记录此时的温度为59℃，当检测到有酸液凝结后，以该酸凝结的温度点59℃为基础温度，对冷镜16进行升温，每次升温1℃，继续观察冷镜16表面酸液的凝结状况，直至冷镜16表面无酸液凝结为止，记录此时的温度为61℃，从而得到烟气酸露点温度的范围在59℃至61℃的范围内，温度61℃点即为烟气酸露点温度的上限值。

本发明所提供的燃煤电站锅炉烟气酸露点检测系统及检测方法，可以解决燃煤电站锅炉尾部低温烟气酸露点预测问题，进而可以有效避免电站锅炉尾部受热面的低温腐蚀，对机组的设计和安全运行将有重要意义。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。