问题分析及改进措施 自我存在问题,原因分析,改进措施

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　国内 300 MW 以上机组锅炉火焰检测系统使用2008‐07‐2001:20:05 伍宇忠 能动信息网 关注：

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　介绍国内省外大机组火焰检测装置的投入情况， 分析存在问题和提出改进措施。关 键 字：

　300MW 锅炉 火焰检测 燃烧工况 传感器 光纤 锅炉燃烧管理系统在大容量火电机组中起到锅炉保护与燃烧管理的作用， 其中最重要的功能即为锅炉灭火保护。

　灭火保护中， 炉膛火焰的监测是通过火焰探头和相应的信号转换放大器实现的， 火焰系统工作的好坏直接关系到锅炉的安全运行。

　目前国内容量在 200MW 以上的机组中， 相当多的火焰检测效果不理想， 有的甚至不能投入正常使用而不得不取消灭火保护功能， 成为影响安全运行的一大隐患。

　因此， 有必要对火检装置的工作情况进行全面分析并找出可行的方法解决当前存在的问题。

　 1 火焰检测装置的种类及安装方式炉膛火焰监视有全炉膛火焰监视和单独的燃烧器火焰监视等方法。

　由于 670t/h 以上容量的燃煤锅炉按防爆规程规定必须安装单火嘴火焰监测器， 因此本文只讨论单火嘴检测系统。

　从原理上分， 传感器有红外线和可见光两种， 其中以红外线传感器为主的检测方式较为理想， 因为可见光容易被油雾、 烟雾及未燃烧的煤粉阻挡和吸收， 而红外线则有一定的穿透能力。

　不同的炉型对火检样头的安装方法有不同要求。

　国内选用的燃煤锅炉主要有三种类型，即 FW 公司的 W 型、 BMW 公司技术的前后墙式和 CE 技术四角喷燃式锅炉。

　但不论哪种锅炉， 煤火检探头在安装时均对准燃烧器的主要燃烧区域， 而油火检探头多数与油枪水平安装。由于四角喷燃锅炉采用摆动式火嘴， 因此必须使用光导纤维将火焰信号传至安装在炉墙外的探头。

　W 型及前后墙式锅炉可以不使用光纤， 维护量较少。

　普通玻璃纤维不适合于红外线传感器， 因为它会吸收红外辐射， 只让可见光通过， 必须使用特制的高洁净度石英材料制成的光导纤维。

　大多数锅炉的油燃烧器与煤燃烧器安装独立的火焰探头， 也有少数锅炉采用一个探头检测煤燃烧器火焰与助燃油火焰， 但这种方式要求火检装置能存放两组以上不同的设定参数并能按运行工况自动切换通道。

　出于火检系统的重要性， 在大机组中普遍选用进口的火焰监测系统， 如 Forney 公司的 IDD‐II型及 DPD 智能型火检， Bailey 公司的 Flameon 火检， CE 公司的 SAFESCAN 火检等。

　2 锅炉保护系统对火检装置的要求对于单火嘴检测方式， 要求火检装置既能稳定地工作， 又具有高的分辨率， 应能区分以下几种火焰：

　a)煤火焰和炉膛内任意其它煤火焰； b)油火焰和其它任意煤火焰； c)油火焰和与它对应的煤火嘴的火焰； d)煤火焰和与它对应的助燃油火焰； e)煤火焰和其它煤火嘴的助燃油火焰； f)油火焰和其它任意油火焰。

　在多数情况下， b)和 f)项要求较容易实现， 对于油和煤火嘴分别安装探头的锅炉， 第 c)项要求经过火检装置的适当调整也可达到。

　由于助燃油的火焰亮度比煤火嘴的火焰亮度大，第 d)项的实现很困难， 因此大多数 BMS 系统在助燃油投入期间忽略其对应的煤燃烧器的火焰。

　3 常见问题及其分析3.1 火检装置检测不到火焰或信号太弱造成这种现象有以下几种原因：

　a)煤质不好或锅炉燃烧未调整好， 造成煤粉在主要燃烧区域内燃烧不充分， 从而进入火检传

　感器的光线强度太弱， 放大器无法输出信号。

　这种问题的解决只能从燃烧调整方面考虑， 如山西阳泉电厂 1 号、 2 号机组即为典型例子。

　b)火焰信号太强造成放大器电路饱和。

　一般火检放大器均设有自动增益控制(AGC)功能， 但有时放大器接收的信号强度还是大于其承受能力而不能工作。

　解决的办法是在光学传输通道加减光片， 如果是使用光纤， 可以通过调整增加光纤至感光元件的间距的方法解决。

　c)火球偏离火检的视线。

　这种现象主要是因为锅炉调整不好引起风量过大， 将火球吹离火检的观测范围。

　3.2 火检装置不能稳定工作并误发灭火信号在机组正常运行中， 对由于煤种变化、 负荷变化、 风量改变等因素引起燃烧工况变化，火检装置应有一定的适应能力。

　火检工作是否稳定与调试方法有直接关系。

　经过我们的观察， 引起火检误动作的原因之一是火检装置调试不当， 设定参数的时机掌握不好。

　调试人员只有在对锅炉的运行方式及性能有一定了解的基础上， 才能作出正确判断。

　火检调试的最好时机是在燃烧工况最恶劣的时候， 有许多电厂误以为机组在低负荷时调火检较好， 实际上机组低负荷运行时， 各个燃烧器的燃料量不一定都是最低， 如这时设置所有的火检参数， 当有的燃烧器的给粉量降至更低时对应的火检装置就有可能误发火焰丧失信号。

　对于煤火检， 正确的调试方法是将对应的给煤机(或给粉机)转速降至正常运行的最低限， 再设置其参数(增益、 闪烁频率等)。

　另外， 火检装置经过较长时间的运行后， 探头感光元件表面及光导纤维端部难免受污染， 这也是引起误发信号的因素之一， 因此需定期维护火检系统， 必要时重新整定火检装置的参数。

　如果锅炉燃烧工况变化范围很大， 有条件的话可使用双通道的火检放大器， 对不同的燃烧工况分别设定参数， 通过适当的控制逻辑进行通道切换， 以保证火检系统能适应大的工况变动。

　3.3 火检的分辨率不高火检装置由于分辨率不高而产生“偷看” 现象是目前国内火电厂存在的普遍现象， 也是一个有待解决的难题。

　一般情况下， 在燃煤机组中， 油火检经过仔细调整， 较容易达到所要求的性能， 因为油火焰比起背景火焰或邻近燃烧器的火焰要强得多。

　而对于煤火检则调试难度较大， 原因主要有以下几方面：

　a)容易受到本身或附近的油燃烧器的火焰影响， 特别是四角喷燃锅炉， 其上下层燃烧器相距很近， 容易产生互相干扰； b)煤质不好或风量调整不当引起着火点太远， 探头检测到的火焰强度与背景火焰的强度相比相差无几， 甚至更弱， 当煤燃烧器退出工作后因火检装置灵敏度太高， 不能消除背景火焰信号。

　为了提高火检装置检测的正确性， 可采用如下方法：

　a)对于能设定火焰闪烁中心频率 f 的火检放大器， 尽可能拉开油火焰与煤火焰的闪烁频率，减小油、 煤火焰的互相干扰。

　油火焰闪烁频率通常在 70～120 Hz， 煤火焰闪烁频率通常在20～70Hz。

　b)改变探头的观测角度。

　但由于费用的原因及锅炉本身的局限性， 几乎所有电厂都是使用固定式的火检系统， 从外部无法调节机械角度。

　在这种情况下， 可使用带偏转角度的内窥透镜改变观火角度， 让探头的视线对准被监测的火焰最明亮的区域。

　c)选用雾化效果好的油枪雾化片， 并保持其清洁， 可以显著改善油火检对油火焰响应的正确性。

　油枪经过长期运行或在新机组的试运阶段， 喷嘴容易堵塞， 造成雾化效果变差， 并影响到火检的检测。

　4 结束语燃煤锅炉的燃烧过程相当复杂， 使得火焰监测系统调整起来难度较大。

　在实际应用中，我们必须认识到理想化的火检系统不一定都能实现， 有时火检调整得过于精确反而容易由于锅炉发生扰动引起误跳闸。

　光学火焰检测系统只是燃烧管理系统的一部分， 在一个好的工程系统中， 其它变量如空气流量、 燃料量、 燃油压力等同时也应被监视和连锁， 在燃烧器出现灭火条件前进行修正， 同时在控制逻辑设计上尽可能减少出现燃烧不充分的可能性。

　另外，火检系统从设计和安装阶段就要严格把关， 特别是探头的安装位置及角度不能有大的偏差，这样才能最大限度地发挥火检装置的作用。

　作者单位：

　广东省电力试验研究所， 广州 510600