王永杰

(新疆天電奇臺能源有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831800)

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300?MW機(jī)組火焰檢測系統(tǒng)的故障分析及處理

王永杰

(新疆天電奇臺能源有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831800)

〔摘 要〕介紹了某電廠鍋爐火焰檢測系統(tǒng)組成及其存在的問題，分析了引起故障的原因，提出了加厚鍋爐本體保溫棉、加長火檢光纖組件、改造火檢透鏡探頭套筒結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)等措施，提高了鍋爐火焰檢測系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

〔關(guān)鍵詞〕火焰檢測系統(tǒng)；火檢探頭；鏡片結(jié)焦

0　引言

火焰檢測系統(tǒng)是爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)的重要組成部分，其運(yùn)行可靠性直接影響鍋爐的安全性能。某電廠2×300 MW機(jī)組鍋爐為亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，配有5臺中速磨煤機(jī)，采用四角切圓直流燃燒方式。布置A，B，C，D，E 5層煤燃燒器，配備等離子點(diǎn)火系統(tǒng)；布置AB，BC，DE 3層油燃燒器，配備油槍點(diǎn)火系統(tǒng)。每個燃燒器旁布置1套火焰檢測裝置，1臺鍋爐共有32套火焰檢測裝置，使用美國COEN公司提供的ISCAN型火焰檢測系統(tǒng)，相應(yīng)火焰檢測設(shè)備為：5層煤燃燒器，20個煤火檢探頭；3層油燃燒器，12個油火檢探頭。煤火檢探頭外罩位于二次風(fēng)箱噴嘴內(nèi)，油火檢探頭外罩位于帶油槍的二次風(fēng)風(fēng)箱噴嘴內(nèi)?；鹧鏅z測器探頭的冷卻風(fēng)由2臺火檢冷卻風(fēng)機(jī)提供，每臺風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓為8 kPa，設(shè)計流量為3 000 m3/h。

1　火焰檢測系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)況及存在問題

ISCAN型紅外火焰檢測器的測量檢測頭和信號處理部分設(shè)為一體，自機(jī)組投產(chǎn)以來，煤火檢探頭一直存在“偷看”“漏看”、鏡片結(jié)焦和火檢信號穩(wěn)定性差等問題。

(1)由于該電廠2×300 MW機(jī)組均采用全封閉式鍋爐，且鍋爐本體及各個熱風(fēng)管道保溫不好，當(dāng)夏季環(huán)境溫度太高時，造成大部分火檢探頭長時間在高溫環(huán)境中工作，導(dǎo)致很多火檢探頭損壞或工作狀態(tài)不穩(wěn)定。根據(jù)火焰檢測系統(tǒng)說明書，ISCAN火焰檢測系統(tǒng)的正常工作溫度不能超過75 ℃，但該電廠機(jī)組在夏季運(yùn)行時有19臺火檢探頭運(yùn)行溫度超過火檢探頭的正常工作溫度，比例約為60 %，某些火檢探頭溫度甚至達(dá)到90-100 ℃，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)大部分煤火檢信號頻率較低、強(qiáng)度較弱，并隨機(jī)組負(fù)荷、煤種產(chǎn)地不同而發(fā)生變化，火檢信號波動較大；當(dāng)燃燒器停用后，火檢信號強(qiáng)度反而增強(qiáng)。由于火焰檢測系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，在機(jī)組啟停爐、鍋爐低負(fù)荷或磨煤機(jī)啟動時，仍需要強(qiáng)制火焰信號。為此，工作人員不得不對其進(jìn)行頻繁調(diào)整，但效果不佳，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

(3)光纖及鏡頭組件更換難度大、抽放費(fèi)力，在運(yùn)行中經(jīng)常難以抽出火檢探頭，且一旦抽出火檢探頭后又無法將其歸置原處(此時擺角在水平位置)，給日常檢修維護(hù)工作造成較大困難。

2　燃燒火焰特性及對火檢探頭的基本要求

燃料經(jīng)燃燒器噴入爐內(nèi)燃燒，燃燒火焰分為4部分，從喉口開始依次為黑龍區(qū)、初始燃燒區(qū)、完全燃燒區(qū)和燃燼區(qū)。在燃料燃燒的不同階段，火焰輻射的光譜頻率與光強(qiáng)不斷變化。不同燃料的光譜分布特性是不完全一樣的，油火焰含有大量的紅外線、部分可見光和少量紫外線，而煤火焰含有豐富的可見光、紅外線和少量紫外線。對于單只煤粉燃燒器，在初始燃燒區(qū)不但有較為豐富的可見光和紅外線，且能量輻射率變化劇烈。

因此，要獲得較好的火檢效果，火檢探頭必須對準(zhǔn)燃燒器的初始燃燒區(qū)，這是確保良好火檢效果的基本要求。

3　 原因分析

(1)火檢探頭的檢測視角較小，不能適應(yīng)火焰中心大幅度漂移的檢測要求。為保證信號的可靠性，減少其他燃燒器火焰和背景火焰對信號的干擾，探頭的安裝視角一般為10-15 ℃。但是實(shí)際運(yùn)行中，由于受到煤種變化或鍋爐燃燒工況調(diào)整、配風(fēng)變化等因素的影響，燃燒火焰中心會在較大范圍內(nèi)漂移，造成火焰信號晃動甚至誤動，從而錯發(fā)滅火信號。

(2)火檢信號檢測器調(diào)節(jié)參數(shù)的靜態(tài)整定，不能有效滿足火焰動態(tài)變化的需求。一般情況下，在火焰檢測系統(tǒng)調(diào)試過程中，應(yīng)分不同工況和不同負(fù)荷階段進(jìn)行，按步調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使其能夠正確表征燃燒器火焰的有無，最大程度地避免“偷看”現(xiàn)象。一旦功能調(diào)試正常后，系統(tǒng)參數(shù)就一次性整定結(jié)束，不再調(diào)整。然而，當(dāng)機(jī)組煤種頻繁變化或機(jī)組運(yùn)行方式變化時，對火檢探頭信號的檢測頻率、強(qiáng)度等參數(shù)就有不同的要求，固定參數(shù)不能實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，降低了火檢的可靠性。

(3)火檢探頭正常工作溫度超過了75 ℃，造成火檢效果不佳及火檢探頭損壞。

(4)在鍋爐運(yùn)行過程中，因操作不當(dāng)造成爐膛正壓，灰塵會逐漸覆蓋到火檢鏡片上，在高溫下容易結(jié)焦，使檢測到的火焰強(qiáng)度大幅度下降，從而造成火焰檢測信號微弱或檢測不到火焰。

4　 解決措施

針對火焰檢測系統(tǒng)存在的問題，提出并實(shí)施了以下改造方案。

4.1優(yōu)化火檢探頭安裝角度和位置

因?yàn)槊夯鹧娴娜紵匦?，火檢探頭的安裝角度需對準(zhǔn)火焰的高頻區(qū)，該區(qū)域的紅外信號釋放最為豐富。為此，需根據(jù)一、二次風(fēng)配比情況和燃燒火焰的實(shí)際情況，將探頭對焦點(diǎn)定為從燃燒器噴口沿一次風(fēng)筒邊緣往爐膛內(nèi)延伸約1.5 m處。為避免內(nèi)二次風(fēng)筒對探頭的遮擋和適當(dāng)增大探頭的視角，提高對不同火焰的適應(yīng)性，應(yīng)在保證充分冷卻的情況下適當(dāng)前移火檢探頭的安裝位置，并根據(jù)不同燃燒器而靈活把握尺度。

4.2全面整定系統(tǒng)參數(shù)

在火焰檢測系統(tǒng)調(diào)試過程中，應(yīng)分不同工況和不同負(fù)荷階段進(jìn)行，需要分別設(shè)置每個火焰探測器的參數(shù)，模擬高負(fù)荷時爐膛的背景火焰強(qiáng)度，對被調(diào)燃燒器對應(yīng)的火焰探測器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，確保不“偷看”。模擬低負(fù)荷時爐膛非常暗弱的背景強(qiáng)度，最好只投用被調(diào)燃燒器，停用其他所有的燃燒器，調(diào)整火焰探測器的參數(shù)，確保不“漏看”。若經(jīng)多次調(diào)整，火檢效果仍然不理想，可適當(dāng)調(diào)整火焰檢測器的靈敏度，采用對油火檢“寧漏不偷”、對煤火檢“寧偷不漏”的原則。這是因?yàn)橥队蜁r，鍋爐爐溫比較低，必須保證爐膛安全；投煤時，鍋爐爐溫一般較高，煤粉幾乎都能燃燒。經(jīng)過上述細(xì)致的調(diào)試工作后，能夠最大程度提高火焰檢測系統(tǒng)的可靠性。

4.3全面檢查鍋爐本體的保溫情況

在機(jī)組停運(yùn)或者機(jī)組檢修期間，全面檢查鍋爐本體的保溫情況，特別是熱一次風(fēng)管道裸露部分和火焰檢測系統(tǒng)周圍區(qū)域。對保溫不合格的部位重新進(jìn)行保溫處理，避免鍋爐本體的輻射熱造成溫度升高，影響火焰檢測系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

要徹底解決火檢高溫問題，除了完善鍋爐保溫外，還應(yīng)改造光纖組件，將其加長500-800 mm。目前，火檢探頭距離爐壁太近，只有200-300 mm，很容易造成火焰檢測器溫度過高。

4.4其他措施

改造并調(diào)整火檢探頭套筒結(jié)構(gòu)，使冷卻風(fēng)從鏡頭前面四周出風(fēng)，風(fēng)向鏡片中心吹，然后風(fēng)向轉(zhuǎn)90°吹入爐膛，在鏡頭前產(chǎn)生高靜壓區(qū)，相當(dāng)于1個風(fēng)幕?？朔嘿|(zhì)不好、燃燒不穩(wěn)定、爐膛正壓等因素對鏡頭的干擾，解決鏡頭結(jié)焦造成日常維護(hù)量大、火檢光纖和鏡頭損壞率高等問題。

5　 結(jié)束語

機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與火焰檢測系統(tǒng)的可靠性確性。總之，通過上述改造措施，確保該電廠火焰檢測系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，基本上杜絕了火檢在正常運(yùn)行過程中的“偷看”“漏看”現(xiàn)象。密切相關(guān)，因此必須十分重視火焰檢測系統(tǒng)。該電廠通過對爐本體保溫棉的加厚處理和火檢光纖組件的加長措施，解決了火焰檢測器因受爐膛輻射熱而造成的火檢探頭長期超溫運(yùn)行問題，確保了火焰檢測器處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)；通過對火檢透鏡探頭套筒結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)的改造，確保火檢探頭不易積灰，解決了鏡頭表面結(jié)焦問題，從而保證了火檢探頭對火焰檢測的靈敏度；通過全面整定火焰檢測系統(tǒng)參數(shù)，優(yōu)化探頭安裝角度，確保了火檢檢測火焰狀態(tài)的準(zhǔn)

王永杰(1976-)，男，工程師，主要從事火電廠鍋爐檢修及維護(hù)工作，email：yongjie818@163.com。

作者簡介：

收稿日期：2015-11-02。