探究火檢光纖頻繁燒壞的原因及應對措施

摘 要：論述分析Forney公司的火焰檢測裝置在我公司2號鍋爐FSSS系統中的應用情況，探討火檢光纖頻繁燒壞的原因，給出對應的預防措施，觀察分析各措施實施的效果。

關鍵詞：火焰;火焰檢測;措施

1 引言：

鳳臺發電分公司FSSS系統中的火焰檢測裝置采用的是美國福尼（Forney）公司的產品，該公司目前在600MW機組鍋爐特別是對沖式鍋爐中的應用中具有比較好的經驗和業績，我公司現在使用的是福尼公司的新一代更新產品：UNIFLAME-95系列一體化火焰檢測裝置。此產品是根據爐膛內燃料燃燒產生的火焰的頻譜特性進行設計的，主要可分為檢測煤火檢的紅外線（IR）探頭和檢測油火檢的紫外線（UV）探頭。

2 故障現象

經過現場檢查及分析，發現火檢光纖的燒壞情況有以下特點：

1.光纖端部（伸入爐膛端）用于保護光纖的耐高溫強化玻璃鏡頭被燒白，個別光纖端部的耐高溫密封材料被燒熔;

2.被燒壞的火檢光纖多數集中在前后墻的上層和中層，同時相鄰煤粉燃燒器如1、2或3、4被燒壞的居多。

3 原因分析及應對措施

3.1 探頭的安裝存在問題，如探頭安裝位置比較靠近爐膛中心;

2號爐火檢安裝與1號爐相比較，安裝尺寸一致，但1號爐從未出現過光纖燒壞的情況，考慮到2號爐本身燃燒工況的特殊性，在保證火焰采樣具有足夠的擴展角的情況下，將火檢探頭通過加裝延長管的方法整體向外移動70mm左右，使探頭本身離開原來所處的測量、取樣環境，人為地降低探頭的測量環境溫度，同時也可以避免回流煙氣的沖刷，采用這個方法并配合合適的測量參數，即將探頭內部如頻率、強度及相關的門檻閥值進行適當修改，通過對日后的運行狀況的觀察，此方法起到了一定的作用，減緩了探頭燒壞的速度，但沒有徹底解決問題，探頭后移偏離了設計安裝位置，通過測量參數的調整（適當降低測量靈敏度和頻率）雖然彌補上述不足，但同時又增加了火檢探頭“偷看”的幾率，存在一定的隱患;

3.2 外二次風分配不合理

在HT-NR旋流煤粉燃燒器中，有內外二次風之分，其中內二次風（兼作停運燃燒器的冷卻風）為直流，此風量在總風量中的份額比例在機組基建階段做燃燒調整試驗時就已經固定了，是通過燃燒器內部拉桿手柄調節套筒位置來進行風量調節的，而外二次風為旋流，依靠氣動執行器機構進行風量的調節。我廠的外二次風門中間層有燃煤位、燃油位和吹掃位3個位置（非中間層有燃煤位、吹掃位兩個位置），各個位置的開度所對應風量的大小主要是依據燃燒器廠家的設計同時結合現場實際燃燒特性進行適量調整而定，從而確保爐內各個燃燒器燃燒的經濟性，所以每一個燃燒位置是否在設計的位置上，氣動執行機構的調節是否穩定可靠，這對于外二次風的分配至關重要。經現場檢查發現，此外二次風門的位置由于控制壓力改變而產生漂移的比較多，這也是機械式定位器的缺點之一，控制氣源的三個不同壓力值決定風門的位置。聯系機務重新對外二次風門的位置進行調整后，火檢光纖的燒壞得到了有效的緩解;在2009年的C修中將現場外二次風門所用的機械式定位器改造為可連續調節的西門子定位器，在DCS邏輯采用脈沖信號實現煤位55%、油位85%、吹掃位25%的控制，同時設置操作員干預按鈕，可以根據運行過程中的具體爐內狀況進行相應的小范圍的調整。但在邏輯中對操作員的輸出信號進行了速率和可操作范圍上下限的限制，保證運行操作在可控的范圍內，避免由于運行人員的過度操作而對燃燒產生擾動，優化了燃燒。

3.3 鍋爐的燃燒調整不佳

火檢光纖的頻繁損壞，在一定程度上也反映了爐內燃燒的不穩定性，而鍋爐的燃燒調整不佳的具體原因比較復雜，大致有以下原因：

A.就單臺燃燒器而言，外二次風壓力影響煤粉通過燃燒器向爐膛內噴射的距離，即火焰的剛度，風壓太大、太小或是小幅度的階躍擾動，都將給煤粉燃燒器帶來很大的影響，對于一臺600MW帶直吹式制粉系統的對沖式鍋爐而言，額定工況下，5層共20個燃燒器中，每個燃燒器平均要承擔30MW的負荷。二次風門的大小影響到煤粉旋轉的強度，在一定壓力和旋轉角度下，火焰沿垂直角度噴出，在引風機的作用下向上旋轉燃燒，旋轉火焰外側的包裹二次風保證火焰盡量不發散，在旋流的中心區域形成煙氣回流區，當燃燒器各風量配合不佳時，回流煙氣有燒到光纖的可能。當然，從磨煤機內出來的攜帶煤粉的一次風同樣影響著煤粉燃燒器火焰的剛度。

B.對于相鄰的兩臺燃燒器，相鄰二次風配合不當將造成火焰在水平方向上產生平移，同層的四個燃燒器將相互影響，甚至造成火焰中心向鍋爐的A側或B側偏移，燃燒產生的高溫煙氣將對相鄰的光纖造成損壞;

C.對于中層和上層的燃燒器而言，火焰中心的位置不僅受到前后墻同一層的燃 ?燒強度的影響，而且受到對應下層的影響，在調峰變負荷階段，正常情況下對上層的磨煤機進行切換運行，這也將使火焰中心偏向前墻或后墻，對光纖的使用壽命產生影響;

D.磨煤機出口風粉管內煤粉分配不均，也是造成爐膛內火焰中心發生偏移影響光纖壽命的原因之一。

3.4 火檢冷卻風量不足

火檢冷卻風由兩臺并列運行的火檢冷卻風機來提供，主要是為燃燒器和火焰檢測裝置提供足夠的冷卻風量，同時冷卻風對光纖的鏡頭起到一定的清潔作用，風量是否充足，能否對探頭起到冷卻作用非常重要。協同機務對火檢冷卻風系統進行全面檢查，對冷卻風機出口的濾網進行清洗，對風箱外部冷卻風管道上可能存在的漏氣點進行逐一排查，確保火檢冷卻風機出口母管壓力達到10KPa以上，滿足相關工藝的要求;在2號機組C修時，進入風箱從外二次風門處對火檢探頭的外套管進行檢查時發現用于保護探頭，同時作為冷卻風通道的軟波紋管發生了嚴重的磨損造成冷卻風泄漏，使得探頭得不到足夠的冷卻而損壞，究其原因主要是由于空預器漏灰，導致二次風帶灰，加之喇叭口的獨特形狀使得此處的風速增加，在縮放形式的燃燒器喇叭口處產生摩擦所致，經過相關討論，詢問廠家，決定將這段容易造成磨損的波紋外套管更換為具有一定壁厚的不銹鋼管，并在風箱內燃燒器中部預留了一定長度的波紋管來吸收爐墻膨脹所產生的位移量，這樣以來，提高了套管的耐磨性，增強了冷卻風對探頭及光纖的冷卻效果。經過長期的運行試驗，效果非常好，故障率大大下降。

3.5 其他可能的因素：鍋爐在燃燒過程中有正壓燃燒的可能，正壓燃燒使灰堵塞了火檢探頭冷卻風的冷卻通道，造成冷卻效果不佳，最終燒壞火檢光纖;

4 結束語

經過上述對應措施的逐一實施，CCS系統的不斷優化調整，2號爐光纖燒壞的故障得到了有效的解決，前后歷時近3個月，這些措施的有效實施，不僅節省開支近10萬元，還大大減少了現場檢修人員的因光纖燒壞而來的工作量，同時也減少了運行人員的工作量，使FSSS系統的功能得到了有效的發揮，也將為機組的安全、穩定、可靠、經濟運行奠定了基礎！

參考文獻：

[1]郭艷召.外窺式無光纖型火焰檢測探頭應用[J].貴州電力技術，2016，19（12）：28-29.

[2]駱劍勇.美國COEN智能一體化火檢系統在600MW鍋爐的應用[J].廣東科技，2012，21（13）：88-89.

作者簡介：

葛偉（1979-），男，民族：漢，籍貫：陜西省扶風縣，本科，工程師，研究方向：自動控制。