火电厂对冲燃烧锅炉煤火焰检测装置检测效果优化
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摘 要：为了保证火电厂锅炉安全稳定运行，必须对锅炉的燃烧情况进行实时监测，以便对锅炉的燃烧系统进行控制，由于负荷变化、煤质变化等复杂因素，煤火焰检测装置检测结果的准确性也愈发重要。本文针对辽宁大唐国际沈东热电有限责任公司2x350MW锅炉煤火焰检测装置在运行过程中出现的问题和解决方案进行分析，旨在为同类型机组类似问题提供解决思路。
关键词：火电厂 对冲燃烧锅炉 煤火焰检测装置 优化
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0044-02
火电厂锅炉最常用的燃料是煤，煤在燃烧的过程中，通过化学反应释放出能量，该能量包含热量、红外线和可见光等。煤火焰检测装置由光纤组件、光电传感器、信号检测器、单片机系统等设备组成，通过光纤组件检测煤燃烧产生的红外线传送给光电传感器，光电传感器接收红外线的频率和强度，并将其转换为电信号，经过信号放大器放大后将信号分为火焰强度信号和火焰频率信号，最后传送至单片机系统，火焰强度信号与设置的强度阈值进行比较，火焰频率信号与设置的频率范围进行比较，当火焰强度高于强度阈值并且火焰频率信号在设置的频率范围内时，判断为煤粉燃烧器“有火”，并将“有火”信号传送至FSSS系统做进一步逻辑判断，当出现“临界火焰”或者“全炉膛灭火”的情况时及时触发MFT，并切断燃料，防止锅炉爆燃，保证机组安全稳定运行。因此，煤火焰检测装置检测效果的准确性是FSSS系统判断炉膛是否灭火的重要条件，是机组安全稳定运行的重要依据。
1 机组及设备简介
辽宁大唐国际沈东热电有限责任公司2×350MW超临界机组，锅炉采用超临界参数变压运行直流锅炉，锅炉型号：DG1128/25.4-Ⅱ6型，配有六台MPS-HP-II型中速磨煤机，煤粉燃烧器采用前后墙对冲燃烧方式的旋流煤粉燃烧器，共24支，每层8支，分前墙三层和后墙三层对称布置。煤火焰检测装置采用美国进口Forney一体化火焰检测器，型号为401113-01，煤火焰检测装置通过安装管，利用光纤组件延伸至燃烧器喷口进行火焰检测。
2 煤火焰检测装置存在的问题及原因分析
2.1 存在的问题
在锅炉进行劣质煤配煤掺烧时，煤火焰检测装置检测信号出现信号不稳定、频繁波动现象，造成微油系统联锁投入稳燃、磨煤机跳闸、RB动作等异常情况发生，尤其在低负荷运行阶段，磨煤机运行数量少，若煤火焰检测信号不稳定，存在MFT误动作进而导致机组非停的安全隐患，严重影响机组安全稳定运行。并且限制了劣质煤的配煤掺烧比例，提高了运营的成本，影响机组经济效益。
2.2 原因分析
（1）煤火焰检测装置炉膛安装管管口结焦：由于煤火焰检测装置安装于燃烧器下部，管口结焦导致煤火焰检测装置检测火焰受阻，造成煤火焰检测装置信号不稳定甚至检测不到火焰信号。
（2）因配煤掺烧，风煤比发生变化，导致燃烧不稳定、不充分，产生大量的黑烟，燃烧器稳燃区位置改变，煤火焰检测装置对火焰的检测受到影响，造成煤火焰检测装置检测信号不稳定。
3 煤火焰检测装置存在问题的解决方案及效果
3.1 解决方案
（1）将煤火焰检测装置安装位置由燃烧器下部改为燃烧器上部，“消除”可以承载结焦的载体，焦在达到一定重量后自动脱落。并且由于炉膛的负压效果，燃烧器火焰会有向上偏移的趋势，可以增大煤火焰检测装置观火探头的覆盖面积，最大限度检测到燃烧器稳燃区，获得最佳检测效果。
（2）将煤火焰检测装置的光纤组件加粗，由原直径为2.5mm的光纤组件改为直径为5mm的光纤组件，增大采光面积，用以降低因配煤掺烧导致燃烧不稳定、不充分而产生黑烟，燃烧器稳燃区位置改变等因素的影响。
（3）根据配煤掺烧的劣质煤煤质，调整煤火焰检测装置观火探头倾斜角度，使之最大限度看到稳燃区，进而获得最佳检测效果。
3.2 效果
该方案实施后（见图1），在机组不同负荷和不同配煤掺烧比例下进行了燃烧效果检测试验，试验结果达到预期要求，此次改造有效的解决了由于煤火焰检测装置炉膛安装管管口结焦和燃烧不稳定、燃烧器稳燃区改变等诸多因素造成的煤火焰检测装置检测信号不稳定的问题，降低了由于煤火焰检测装置检测信号不稳定造成的微油系统联锁投入稳燃、磨煤机跳闸、RB动作等异常情况，提高了机组MFT主保护和辅机保护的可靠性和机组安全运行级别。增加了配煤掺烧比例，降低了标煤单价，提升了机组的经济效益。
4 结语
对于当代大型锅炉，锅炉炉膛安全保护至关重要，而煤火焰检測装置检测效果的准确性是FSSS系统判断炉膛是否灭火的重要依据，是判断机组安全稳定运行的重要条件。国家各电力公司要求发电厂严格执行炉膛防爆燃的相关规程，严禁私自退出防止锅炉爆燃的保护逻辑。但通过调研发现，煤火焰检测装置检测信号不稳定的问题仍然是电力行业的一个普遍性问题。此优化方案成功解决了辽宁大唐国际沈东热电有限责任公司由于配煤掺烧导致煤火焰检测装置检测信号不稳定的问题，提高了机组安全性和经济性的同时，为部分同类型机组类似问题提供了新的解决思路。
参考文献
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