有利于快速判断热力发电厂高温受热面是否超温的系统的制作方法

本实用新型属于热力发电温控技术领域，特别涉及一种有利于快速判断热力发电厂高温受热面是否超温的系统。

背景技术：

我国是燃煤大国，随着以煤作为燃料的热力发电技术高速发展，锅炉受热面的温度越来越高，二次再热超超临界锅炉蒸汽最高温度已达到623℃，为到达更高的热力发电机效率，我国正在研究耐700℃的高温锅炉蒸汽管道。

锅炉运行过程中当受热面管材、给水异常变化影响受热面安全时最先从温度表现出来，所以快速、准确判断锅炉受热面是否超温非常重要，直接关系到锅炉的安全运行。但在锅炉运行过程中运行中，因为受热面较多，面积比较大，监测点更多，运行人员对锅炉受热面温度的监视不可能全面连续监视。

传统的受热面壁温监测装置为常规热传感器，检测到温度超过dcs设定值时报警系统触发,但热传感器不可能对锅炉受热面的每一个点进行监测，换言之，热传感器所测到的锅炉受热面壁温只能代表某个点的温度，并不能完全代表炉内实际壁温，因此存在检测不全面和信号延时的缺点。并且壁温监测系统工作环境恶劣，温度极高，容易烧坏测点，检修需停炉，但热力发电厂因为一个壁温监测点而停炉并不现实，这就导致了被烧坏的测点成为了监测盲点，对锅炉安全运行带来很大的隐患。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种有利于快速判断热力发电厂高温受热面是否超温的系统，包括水冷壁、一级过热器、末级过热器、一级再热器、末级再热器等内设有受热面的单元，各个内设有受热面的单元的出口处的集箱或母管上独立连接有取样管道，各取样管道分别延伸穿过冷却设备，各取样管道上分别安装有氢气浓度检测装置用于对取样管道中的氢气浓度进行检测，各氢气浓度检测装置分别系统连接于dcs控制系统(dcs控制系统中自带一套与每一路的氢气浓度检测装置独立系统连接的报警系统)，

从各单元的出口处输出的部分水或蒸汽(气化后的水，下同)，通过与该单元的出口处的集箱或母管相连接的取样管道先经冷却设备冷却，再流经安装于该取样管道上的氢气浓度检测装置，

氢气浓度检测装置包括氢气浓度检测仪。

现代高参数、大容量锅炉其蒸汽参数均在亚临界以上，而在高温条件下水蒸汽对金属表现为强氧化性，水分子与铁元素等其它金属元素发生氧化还原反应，称为蒸汽氧化，金属在高温高压水蒸汽环境中的蒸汽氧化反应方程式为：xm+yh2o→mxoy+yh2，现代高参数、大容量锅炉管材均为合金钢材质，金属中含有cr等金属，锅炉受热面与高温高压水蒸汽的反应可以用如下化学方程式表示：

4h2o+3fe→fe3o4+4h2

fe+2cr+4h2o→fecr2o4+4h2

可见，锅炉受热面会被高温高压水蒸汽氧化产生氢气，这部分氢气溶解在水中或与蒸汽混合，

根据相关理论，受热面的高温蒸汽氧化速率与温度呈一定的线性关系，温度越高，氧化速率越高，则蒸汽中氢量就越高，当温度平稳时反应速率一定，水或蒸汽中的溶解氢含量平稳，高温水或高温蒸汽溶解氢的含量对其通道温度的反映非常灵敏、迅速，因此可以通过监测锅炉各段受热面内蒸汽的氢含量的峰值变化，判断锅炉受热面是否超温或热负荷异常波动。

本方案通过取样管道取样后，先经过冷却，再经过氢气浓度检测仪，这样一方面避免了高温蒸汽损坏氢气浓度检测仪表，另一方面，把不同参数的蒸汽(不同工作单元内的受热面的蒸汽温度不一致)冷却成同一参数，便于测量的统一性和准确性，

经过冷却后，高温水蒸汽转化为了液态水，而由于所能产生的氢气的量本身就非常少，因此这部分量的氢气是溶解于冷却所形成的液态水中的，对此本专利中使用美国hach公司的orbisphere510溶解氢分析仪(测量范围为0～500μg/l，测量精度为0.1μg/l)对取样管道内的氢气浓度进行检测；

作为优选：在各工作单元上分别安装有用于检测该工作单元内的受热面温度的传统壁温监测系统，即常规热传感器，常规热传感器中包括用于和受热面接触的测温探针和显示器，

氢气浓度检测装置能够客观准确地反应出受热面是否真的超温，避免了检测不全面的问题，但是氢气浓度检测装置无法给出具体的温度值，而通过常规热传感器却能够直接获知受热面上监测点的具体温度值，本方案中将常规热传感器与氢气浓度检测装置配合使用，这样一旦氢气浓度检测装置驱动报警器报警，此时操作人员可以通过观察常规热传感器获取具体的温度值，再根据这一具体的温度超过上限温度的值，可及时对热力发电设备的参数或操作进行调整，

虽然常规热传感器所显示的是其测温探针与受热面接触点这一点的温度，但是由于氢气浓度检测装置驱动报警器发生了报警，这说明受热面整体确实是超温的，因此此时常规热传感器上所显示的温度准确率相对比较高，本方案中正是利用了这一点，来通过常规热传感器快速、准确地获知超温度数。

实际应用中，先将某段受热面温度上调至接近上限，并记录此时氢气浓度检测装置检测到的氢气数据，并把此数据作为报警值，实际运行过程中，一旦dcs控制系统接收到氢气浓度检测装置发来的数据超过该报警值时，便发出相应的警报。

通过本方案可以快速判断锅炉受热面是否超温，监测到传统壁温监测器检测不到的盲区，便于运行人员快速、正确处理，防止受热面超温爆管；整个检测投资费用低、占地面积小、方便安装、可靠稳定，可分段监测锅炉各受热面的受热情况和热负荷，适用于热电厂锅炉受热面壁温监测系统，尤其适合现代的高参数、大容量超(超)临界锅炉，也有利于监测锅炉受热面的高温氧化情况，减缓氧化皮的生长周期，延长锅炉大修周期和化学清洗周期。

附图说明

图1为本实用新型中有利于快速判断热力发电厂高温受热面是否超温的系统的组成示意图，

其中，1—工作单元，11—水冷壁，12—一级过热器，13—末级过热器，14—一级再热器，15—末级再热器，2—取样管道，3—冷却设备，4—氢气浓度检测装置(氢气浓度检测仪)，5—dcs控制系统，6—常规热传感器，7—母管。

具体实施方式

如附图1所示，本实用新型中有利于快速判断热力发电厂高温受热面是否超温的系统包括热力发电系统中的多个内设有受热面的工作单元1，具体为水冷壁11、一级过热器12、末级过热器13、一级再热器14、末级再热器15，各工作单元1出口处的母管上独立连接有取样管道2，各取样管道2分别延伸穿过冷却设备3，各取样管道2上分别安装有氢气浓度检测装置4(美国hach公司的orbisphere510溶解氢分析仪，其测量范围为0～500μg/l，测量精度为0.1μg/l)用于对对应的取样管道2中的氢气浓度进行检测，各氢气浓度检测装置4分别系统连接于dcs控制系统5(dcs控制系统5中自带一套与每一路的氢气浓度检测装置4独立系统连接的报警系统)，

从各工作单元1的出口处输出的部分水或蒸汽，通过与该工作单元1的出口处的母管相连接的取样管道2先经冷却设备3的冷却，再流经安装于该取样管道2上的氢气浓度检测装置4，

各工作单元1上还分别安装有用于检测该工作单元1内的受热面温度的常规热传感器6，常规热传感器中包括用于和受热面接触的测温探针和显示器。

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