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300MW锅炉火焰检测系统使用情况及改进 |
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| 300MW锅炉火焰检测系统使用情况及改进 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:01:54  |
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彭城发电厂2×300MW机组锅炉为东方锅炉厂制造的亚临界自然循环汽包炉，配有五台ZGM—95G型中速磨煤机，采用四角切圆直流燃烧方式。每角的燃烧器分为上下两组，上组由4层二次风喷嘴和2层一次风（煤粉）喷嘴组成，下组由4层二次风喷嘴和3层一次风喷嘴组成，每角燃烧器配有三层轻油油枪，放在相应的二次风喷嘴中。火焰监视系统使用的是美国FORNEY公司提供的DETECTOR型火检。采用二级点火（三层轻油直接点燃煤粉）。相应火焰检测设备为：五层煤20个红外线煤火检，三层油12个紫外线油火检。煤火检探头外罩位于二次风箱喷嘴内，并直接焊在离喷嘴端面1英寸的喷嘴上。油火检探头外罩位于带油枪的二次风风箱喷嘴内。检测器探头的冷却风由两台火检冷却风机提供，每台风机出口风压为7963pa，设计流量为850立方米/小时，火检及火检冷却风机都由美国供应商配套供给。火检安装位置由锅炉厂家提供有关燃烧数据，由火检供应商确定。自96年投入使用以来，火检检测器件虽然均能检测锅炉燃烧状况，灭火保护动作正确率100%，未发生过误动与拒动，较好地实现了防止锅炉灭火爆炸的功能,但是由于火检系统还存在一些缺陷，影响了运行安全，增加了维修工作量。
⒈火检的组成及工作原理
每个角的火检由两个部分组成，安装在锅炉上的探头部分和位于FSSS逻辑柜的电子处理机架。
探头部分由探头头、刚性管、扰性金属管及探头板安装室组成。探头组件由探头罩、凸透镜片、石英光纤、火检筒体、火检控制板、冷却风管、锁紧件等组成。
火检工作原理如下：凸透镜头、光纤将火焰发出的光信号传递到火检探头的光电二极管上，光电二极管将包含火焰强度与频率的光信号转变成电压信号后由火检探头板内的鉴频鉴幅电路处理，经过放大、滤波、比较后输出一个0-10V直流电压信号给火检控制板，火检控制板除为火检探头提供电源外，还将火检探头送来的直流电压信号与其内部设定值比较，若信号值大于设定值则输出一个有火的开关量信号，否则不输出信号。送出的有火信号进入FSSS逻辑柜的检测器机架。对于煤粉，当一层四个角中有三个角或三个角以上检测不到火焰时，则认为该层无火。所有层都无火时，全炉膛灭火保护动作，MFT信号发出。
⒉调试及使用情况
1996年9月1号机组调试期间，发现锅炉冷态启动时，投入油枪后，紫外线检测器检测不到火焰。虽然反复对频率及强度的设置值进行调整，效果仍不理想，后分析认为凸透镜头、光纤采集的火焰光过强而造成火检探头放大电路过饱和，检测不到火焰，后通过采用调节凸透镜头焦点与光纤端面距离,降低光通量以及加装遮光片，增大放大电路输入阻抗等措施后，油火检可以检测到火焰，但是其灵敏度不高，当工况发生变化或油枪着火不良时，有时仍不能检测到火焰。与此相反，煤火检之间及煤火检对油火焰偷看现象比较严重，只要炉膛存在火焰，或相邻的油枪运行时，大多能检测到火焰。
⒊主要问题分析及改进
经过几年的运行使用，热控维修人员对火焰检测系统有了较深入的了解，加强了检测器的维护，确保了炉膛灭火检测是正确性，有效地防止了炉膛灭火爆炸事故。
①火检频繁烧毁的原因及改进
投产以来，火检光纤与凸透镜头被高温烧坏严重，至使维护成本偏高。火检光纤与凸透镜头对环境温度的要求比较高，根据有关资料介绍，火检探头不能连续暴露在超过176℃的温度中，当冷却风温度低于49℃时，每个探头至少需要16.98立方米/小时风量冷却，要求冷却风与炉膛的差压达到足够的数值。经过测试，火检冷却风机出口风压不低于7465Pa,最高一层火检冷却镜头及光纤的冷却风管出口冷却风速不低于30m/s,每根火检的冷却风量为25-30立方米/小时，不低于设计值。虽然火检冷却风机冷却风量是足够的，但实际情况表明在气温较高时各火检冷却风量仍不足。其次火检探头安装位置距煤粉喷嘴较近，距二次风喷嘴端面只有25MM，此外已发现煤粉喷嘴有烧坏的现象，可见此处的温度较高，不能满足探头对温度环境要求。另外目前锅炉用燃煤的品质比设计的煤种不一样，挥发分与低位发热值比设计值偏高，煤粉着火有提前的现象。进一步影响了火检的降温需要。为了解决这个问题，已采取了以下措施：一是对火检进行改型，加大探头冷却通道截面，改进探头结构，将原来阻碍冷却风流通的单面切圆、螺丝固定镜头大半周通风方式改为四条导轨固定镜头、全周通风方式。在探头镜片前形成较厚的冷却风风帘，减少辐射热，防止煤粉回卷进入探头内。二是将冷却风机的滤网的最里层的纸质滤网去除，保留外层海棉和二层钢丝过滤层，降低入口阻力，风机出口风压有了提高。三是根据燃煤现状，适当提高一次风的风速，延缓着火时间，一方面保护煤粉喷嘴，一方面降低火检探头的环境温度。四是将火检探头的位置向里缩25MM左右，进一步改善探头的环境。
②红外线煤火检偷看的原因和对策
火检问题在目前使用的红外线火焰检测器上都存在,只是偷看程度大小不同而已，我厂火检用平凸透镜头能使探头的视角限制在3.5度范围内。从设计思想看，有利于提高火焰信号脉动分量的检测效果。但由于红外线型火焰检测器响应范围比较大，并且凸透镜头距喷嘴出口垂直截面很近(仅25mm)，视角范围内既能收到相邻的喷嘴着火区的火焰，也能收到炉膛中心区的火球火焰信号，这些信号的脉动频率和强度相差不大，难以区分，故偷看比较严重。
为解决红外线型火焰检测器偷看比较严重的问题已采取了以下改造试验措施：一是将原来须进口的石英光纤、凸透镜头由国产玻璃光纤、平镜片代替，不仅缩小了采光的视角范围,并且大大降低维护成本。二是将火检探头的位置向里缩25MM左右，不仅降低探头头处的温度，还可进一步减少偷看严重程度。
③紫外线油火检检测不到油火焰的问题
冷态启动时,燃烧的油火焰发出的紫外线很容易被炉内烟气、水蒸气等散射吸收,并且紫外线辐射主要存在于火焰的初始燃烧区(即火焰根部)。而目前我厂油枪存在雾化不好及根部易脱火现象,所以存在检测紫外线的油火检检测不到油火焰现象。最近结合火检改造，油火检使用的玻璃光纤较原石英光纤粗,光通量加大,检测油火焰效果稍好于改造前。
火检系统经过改造后，经过几个月试运行,发现改造后的国产玻璃光纤、平镜片完全可以取代进口光纤来采集火焰光线,而成本却降低了五分之四。将凸透镜头改为平镜片后,
缩小了采光的视角范围,从而也减小了偷看。但是发现个别煤火检镜头片处存在结焦现象,且探头头内套、镜头片及光纤有高温烧烤痕迹。而与其同在一层二次风喷嘴、仅位于其正上方约40mm的油火检却基本完好。所以个别探头冷却风量偏少，煤粉着火区距喷燃器仍较近，有待于进一步改善。
⒋今后改进打算
除了在今后运行中加强运行调整，控制煤粉着火时间外，在今后锅炉检修中，还要继续对火检改进。如将探头头部冷却风通道扩大一倍，镜头内套出口扩成喇叭型来防止焦渣粘堵在出风口上，并且将煤火检探头沿其检测火焰中心线向后回缩50—100MM（具体视实际情况而定），以减少炉膛火焰辐射热及煤粉燃烧时喷燃器附近被卷吸回来的高温烟气中灰渣影响，保护火检。同时，还可以进一步降低煤火检偷看。另外，根据近四年运行实际情况表明，当有一层油或一层煤粉投入运行时，所有煤火检均能够检测到火焰。而炉膛灭火时，事故追忆显示煤火检是从上层而下依次检测到炉膛无火的。故可只在两层煤喷嘴之间的二次风风箱内设既监视层火焰又监视炉膛内煤粉燃烧球火焰的检测器，而适当地取消部分监视煤层四角火焰的检测器。这样既不影响灭火保护，又可减少部分煤火检设备，从而增大了其它火检的冷却风量，同时减小了维护量，大大降低成本。同时将红外线火焰检测器改为可见光火焰检测器，可进一步减少偷看现象，油火检灵敏度也可进一步提高。
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