火電廠對沖燃燒鍋爐煤火焰檢測裝置檢測效果優化

于金楷

摘 ? 要：為了保證火電廠鍋爐安全穩定運行，必須對鍋爐的燃燒情況進行實時監測，以便對鍋爐的燃燒系統進行控制，由于負荷變化、煤質變化等復雜因素，煤火焰檢測裝置檢測結果的準確性也愈發重要。本文針對遼寧大唐國際沈東熱電有限責任公司2x350MW鍋爐煤火焰檢測裝置在運行過程中出現的問題和解決方案進行分析，旨在為同類型機組類似問題提供解決思路。

關鍵詞：火電廠 ?對沖燃燒鍋爐 ?煤火焰檢測裝置 ?優化

中圖分類號：TK22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0044-02

火電廠鍋爐最常用的燃料是煤，煤在燃燒的過程中，通過化學反應釋放出能量，該能量包含熱量、紅外線和可見光等。煤火焰檢測裝置由光纖組件、光電傳感器、信號檢測器、單片機系統等設備組成，通過光纖組件檢測煤燃燒產生的紅外線傳送給光電傳感器，光電傳感器接收紅外線的頻率和強度，并將其轉換為電信號，經過信號放大器放大后將信號分為火焰強度信號和火焰頻率信號，最后傳送至單片機系統，火焰強度信號與設置的強度閾值進行比較，火焰頻率信號與設置的頻率范圍進行比較，當火焰強度高于強度閾值并且火焰頻率信號在設置的頻率范圍內時，判斷為煤粉燃燒器“有火”，并將“有火”信號傳送至FSSS系統做進一步邏輯判斷，當出現“臨界火焰”或者“全爐膛滅火”的情況時及時觸發MFT，并切斷燃料，防止鍋爐爆燃，保證機組安全穩定運行。因此，煤火焰檢測裝置檢測效果的準確性是FSSS系統判斷爐膛是否滅火的重要條件，是機組安全穩定運行的重要依據。

1 ?機組及設備簡介

遼寧大唐國際沈東熱電有限責任公司2×350MW超臨界機組，鍋爐采用超臨界參數變壓運行直流鍋爐，鍋爐型號：DG1128/25.4-Ⅱ6型，配有六臺MPS-HP-II型中速磨煤機，煤粉燃燒器采用前后墻對沖燃燒方式的旋流煤粉燃燒器，共24支，每層8支，分前墻三層和后墻三層對稱布置。煤火焰檢測裝置采用美國進口Forney一體化火焰檢測器，型號為401113-01，煤火焰檢測裝置通過安裝管，利用光纖組件延伸至燃燒器噴口進行火焰檢測。

2 ?煤火焰檢測裝置存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

在鍋爐進行劣質煤配煤摻燒時，煤火焰檢測裝置檢測信號出現信號不穩定、頻繁波動現象，造成微油系統聯鎖投入穩燃、磨煤機跳閘、RB動作等異常情況發生，尤其在低負荷運行階段，磨煤機運行數量少，若煤火焰檢測信號不穩定，存在MFT誤動作進而導致機組非停的安全隱患，嚴重影響機組安全穩定運行。并且限制了劣質煤的配煤摻燒比例，提高了運營的成本，影響機組經濟效益。

2.2 原因分析

（1）煤火焰檢測裝置爐膛安裝管管口結焦：由于煤火焰檢測裝置安裝于燃燒器下部，管口結焦導致煤火焰檢測裝置檢測火焰受阻，造成煤火焰檢測裝置信號不穩定甚至檢測不到火焰信號。

（2）因配煤摻燒，風煤比發生變化，導致燃燒不穩定、不充分，產生大量的黑煙，燃燒器穩燃區位置改變，煤火焰檢測裝置對火焰的檢測受到影響，造成煤火焰檢測裝置檢測信號不穩定。

3 ?煤火焰檢測裝置存在問題的解決方案及效果

3.1 解決方案

（1）將煤火焰檢測裝置安裝位置由燃燒器下部改為燃燒器上部，“消除”可以承載結焦的載體，焦在達到一定重量后自動脫落。并且由于爐膛的負壓效果，燃燒器火焰會有向上偏移的趨勢，可以增大煤火焰檢測裝置觀火探頭的覆蓋面積，最大限度檢測到燃燒器穩燃區，獲得最佳檢測效果。

（2）將煤火焰檢測裝置的光纖組件加粗，由原直徑為2.5mm的光纖組件改為直徑為5mm的光纖組件，增大采光面積，用以降低因配煤摻燒導致燃燒不穩定、不充分而產生黑煙，燃燒器穩燃區位置改變等因素的影響。

（3）根據配煤摻燒的劣質煤煤質，調整煤火焰檢測裝置觀火探頭傾斜角度，使之最大限度看到穩燃區，進而獲得最佳檢測效果。

3.2 效果

該方案實施后（見圖1），在機組不同負荷和不同配煤摻燒比例下進行了燃燒效果檢測試驗，試驗結果達到預期要求，此次改造有效的解決了由于煤火焰檢測裝置爐膛安裝管管口結焦和燃燒不穩定、燃燒器穩燃區改變等諸多因素造成的煤火焰檢測裝置檢測信號不穩定的問題，降低了由于煤火焰檢測裝置檢測信號不穩定造成的微油系統聯鎖投入穩燃、磨煤機跳閘、RB動作等異常情況，提高了機組MFT主保護和輔機保護的可靠性和機組安全運行級別。增加了配煤摻燒比例，降低了標煤單價，提升了機組的經濟效益。

4 ?結語

對于當代大型鍋爐，鍋爐爐膛安全保護至關重要，而煤火焰檢測裝置檢測效果的準確性是FSSS系統判斷爐膛是否滅火的重要依據，是判斷機組安全穩定運行的重要條件。國家各電力公司要求發電廠嚴格執行爐膛防爆燃的相關規程，嚴禁私自退出防止鍋爐爆燃的保護邏輯。但通過調研發現，煤火焰檢測裝置檢測信號不穩定的問題仍然是電力行業的一個普遍性問題。此優化方案成功解決了遼寧大唐國際沈東熱電有限責任公司由于配煤摻燒導致煤火焰檢測裝置檢測信號不穩定的問題，提高了機組安全性和經濟性的同時，為部分同類型機組類似問題提供了新的解決思路。

參考文獻

[1] 李國才，李春風，陶姬.600MW機組鍋爐火焰檢測裝置存在的問題分析與改進[J].應用科技，2004，31（5）：15-18.

[2] 華彥平，鄒煜，呂震中.現代燃煤電站鍋爐火焰檢測綜述[J].熱能動力工程，2001（1）：1-5.

[3] 何暢.電站鍋爐火焰檢測系統功能的實現與完善[J].浙江電力，2006（2）：66-68.

[4] 周懷春.爐內火焰可視化檢測原理與技術[M].北京：科學出版社，2005.