华能汕头电厂锅炉火焰检测不稳定原因分析及治理
李毅杰 华能汕头电厂,广东汕头515071
1 治理前设备状况 至1997年,汕头电厂机组投产运行一年了,因设计、安装质量、检修调整、燃烧工况(调整)等诸多问题,炉膛火焰检测信号长期不稳定,多次出现保护误动现象,严重影响了机组的安全稳定运行。一方面火检装置本身存在不稳定因素,另一方面燃烧控制设备可控性差;燃烧调整不当又反过来影响火检的稳定。1997年度,因灭火保护误动达29次之多。
2 影响火检稳定的因素分析 分析火检不稳定原因应从火检装置本身和燃烧变化两个方面进行分析,找出制约火检光(电)信号传输、处理不合理环节和燃烧工况变差的因素,并采取有效的检修对策改进设备、燃烧控制以及改善调整,完全可以消除锅炉火检不稳定现象,这在1号、2号炉大修后64个火检的良好运行工况得到了证明。 2.1 火检光纤的安装位置不合理 包括光纤末端导光管的安装位置、倾角和光纤头在导光管中的相对位置两个问题。由于煤、油燃烧器扩散角、初燃区范围大小的差异,所以油火检光纤与油枪水平安装,煤火检则安装在煤火嘴的正下(上)方的辅助二次风口内,并以一定的倾角对准初燃区中部靠前处,如果导光管没对准初燃区或者因光纤插入困难而没有伸到位影响视角,都会严重影响检光效果。火检信号偏弱,不能正确反映燃烧的实际工况,锅炉负荷较低时,易误发无火信号。 2.2 光纤通光性能变差或积灰 由于光纤冷却效果不好而造成光纤前端温度过高,使光纤过早老化,且探头、光纤头因密封维护不善易积灰,二者都会严重影响通光性能(透光率),使红外光亮度信号在传输过程中大大减弱,从而使火检信号不稳定。 2.3 火检参数调整不合理 处理好灵敏度和分辨能力两个方面的问题,既要有足够的灵敏度保证火检信号的稳定,又要将本身的火焰同与其相邻、相对的焰区分开来。火检参数调整不当主要表现在如下方面: a)在油、煤混烧的工况下调整火检,由于相邻火焰的混烧、串入,调整后火检参数与纯油、纯煤单烧实际工况不符。 b)在调整单台煤火检时没有减少给煤量进行试验、调整。 c)中心频率设定不准,由于初燃区火焰闪烁的频率不仅与煤质有关,而且与煤粉浓度有关,因此中心频率的设定宜在60%~70%额定负荷下进行试验、设定,满负荷和最低负荷下调整、设定中心频率都是不合理的。 d)调整后的火检参数没有进行低负荷、变煤质(种)的试验和长时间的考验,一旦遇到比试验更差的工况,则可能出现大面积火检不稳而产生保护误动。 e)没有处理好灵敏度和分辨能力之间的矛盾关系,存在一定的漏检、误检的隐患。 2.4 煤质(种)的变化及一次风过量 煤质变差或煤挥发分降低,则会使煤粉着火距离后移,使初燃区中心偏离原来火检光纤对准的区域,亮度、频率会因此而发生变化,影响火检信号的稳定,同样磨煤机一次风量过大,未燃区会因一次风速增高、煤粉细度增大而加长,也会使煤粉着火距离后移,典型的情况是锅炉低负荷(低于65%额定负荷)下磨一次风量过大,对火检有明显影响,这种运行工况应尽量避免。 2.5 燃烧控制设备可靠性差及摆动异常 主要是燃烧器摆角和二次风挡板,燃烧器摆角控制异常,部分摆到最高、最低,特别是同一层摆角,因喷口烧损变形卡住原因,使摆角出现有的上摆到顶、有的下摆到底的情况,锅炉正常切向燃烧遭到破坏,尽管光纤导向管跟随摆动,燃烧器初燃区火焰仍然偏离检测区,火焰回流效果差,同时光纤头在导光管中的位置会因摆动相对后移,使火检信号偏弱而不稳,特别是底层煤更明显,不但火检不稳,还会出现煤粉下掉至捞渣池的现象。 二次风挡板开不到位也是严重影响燃烧的因素之一,使燃烧器燃烧配风不够,燃烧工况恶化而使火检不稳。 2.6 磨出口挡板没有开到位 如果磨出口挡板执行器漏气、卡住、或故障损坏,该角挡板开不到位或打不开,对应该出口阀的燃烧器则因一次风量小、煤粉浓度小而使燃烧局部不稳,火检信号自然不稳,而且易造成再热气温的严重偏差,长期过小的一次风使一次风管因风速不够易发生堵管,严重影响制粉系统的安全运行。运行工况方面:磨出口一次风温度、燃油压力、炉膛负压超限都会对火检信号的稳定有一定影响。
3 治理对策 3.1 光导管和光纤头重新定位 煤火检光纤安装在喷口下方的二次风口内,油火检与油枪平行安装。福尼公司根据燃烧器的尺寸、喷口扩散角、额定工况一次风速和燃油压力设计确定了煤火检导光管的上倾角为15°,油火检离油枪的水平距离为225 mm,光纤头的视角为20°左右。 检修时要利用大、小修计划检修工期,对所有光纤安装尺寸进行全面检查、测绘,调整与设计不符的导光管视角。光纤头过于靠前时视角大、灵敏度高,但分辨能力减弱、温度较高易烧坏光纤头;若过于靠后则视角小、灵敏度低,但分辨能力增强、温度较低不易烧坏光纤头,根据投运三年多的经验,光纤头定位到离前端8~10 cm比较适中。 3.2 逐一检查光纤、清洁光纤头 在停炉时对所有光纤全部进行通光性检查,并对探头接口进行有效的密封。对光纤冷却风系统进行检查。 3.3 合理调整火检参数 可利用美国福尼公司提供的火检编程器对火检智能卡进行有关火检参数的编程。从设计原理上看,也就是靠火焰的闪烁频率、亮度、不同火焰的红外光谱特性来调整、区分的。炉内的红外光谱复杂,频带很宽,探头光谱响应波长范围为700~3200 Nm,对火焰响应灵敏度最高。煤火焰的闪烁中心频率为60~70Hz,油火焰的闪烁中心频率150~180Hz。 灵敏度的调整要保证“独立调整”的原则,即在锅炉纯烧油、烧煤的工况下调整油、煤火检参数,在调煤火检时应降低该磨给煤量达到设计满负荷单台煤量的50%下进行调整,单台磨火检调完后,再进行低负荷试验,即在锅炉最低稳燃负荷+ 10%负荷下进行试验,保证75%以上的火检稳定,其它火检基本稳定,最后再进行变煤质(种)试验,即当煤质(种)改变时在60%额定负荷下进行试验,保证75%以上的火检稳定,其它火检基本稳定。在变负荷、煤质(种)试验调整参数时,不必改变中心频率,只对灵敏度进行小范围调整,对于调整后难以稳定的火检,要配合运行查明有无燃烧不良的问题,同时也应检查火检的信号回路,排除故障,使火检信号恢复正常。完成以上调整程序后,若火检信号在各种工况下能基本保持稳定,在燃料、燃烧器没有大改变时一般不需再跟踪调整火检,可以保持火检参数的基本稳定,但对于运行中出现的个别不稳定火检,要及时排除故障,保证火检设备一直处于良好的工况。 3.4 彻底整治燃烧器摆角、二次风挡板执行机构
利用大修机会由锅炉专业更换燃烧器喷口,用特种钢材质喷口更换原易烧损变形的喷口,彻底消除摆角卡塞问题,对所有摆角执行机构全面检查调整,将摆角的机械零位、上摆、下摆角度和执行器严格对应,保证四角平衡摆动、可靠控制,大修后两台炉摆角执行器已全面调整好,四角定位偏差不超过3°,均能平衡、可靠调节。 3.5 彻底治理磨出口阀执行机构 利用小修机会检修其控制回路及执行机构,更换损坏或者漏气的气缸,排除气管路泄漏,消除挡板卡塞等,修理或更换损坏的位置开关。小修后40台磨出口阀均能正常开关,基本没有设备缺陷,完全消除了出口阀对火检的影响。 3.6 开展火检设备的定期维护工作 主要是定期检查光纤的通光性能、火检装置的 运行状态、记录无火检的通道、及时消除报警,作好探头和火检防空插头的防水、防潮工作,将火检冷却风压纳入运行巡检、抄表项目和检修每日的巡检项目,对燃烧控制设备,要求运行、检修部门每天就地检查记录,及时发现并处理设备故障,保证燃烧控制设备处于良好的工况。
4 综合治理效果 4.1 两台炉目前火检设备状况 对火检设备进行长达一年的综合治理并完成机组小修和大修后,两台炉共有64个火检,设备本身缺陷已完全消除,火检装置的参数调整已全面完善,能比较真实地反映锅炉单个燃烧器的燃烧工况,终于实现两台炉火检设备缺陷“0”目标。同时16台摆角执行机构、128个二次风挡板执行机构、40台磨煤机出口挡板执行机构目前也实现了缺陷“0”目标。 4.2 机组大修后火检误动次数的统计 1998年5月~1999年5月,1号、2号机火检误动仅7次,已大大降低误动次数,其中A磨煤机灭火保护误动2次都是大修前A磨断层运行引起,大修后未出现A磨断层运行火检跳磨现象,油枪误动以冷态点炉作为统计范围,误动的原因是油枪喷头有堵燃烧变差和个别火检探头损坏引起。
通过火检综合治理,小修后一年没有发生过锅炉灭火保护误动,大修后半年没有发生过磨灭火保护误动,灭火保护装置的可靠性明显提高。
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