探究火检光纤频繁烧坏的原因及应对措施

摘 要：论述分析Forney公司的火焰检测装置在我公司2号锅炉FSSS系统中的应用情况，探讨火检光纤频繁烧坏的原因，给出对应的预防措施，观察分析各措施实施的效果。

关键词：火焰;火焰检测;措施

1 引言：

凤台发电分公司FSSS系统中的火焰检测装置采用的是美国福尼（Forney）公司的产品，该公司目前在600MW机组锅炉特别是对冲式锅炉中的应用中具有比较好的经验和业绩，我公司现在使用的是福尼公司的新一代更新产品：UNIFLAME-95系列一体化火焰检测装置。此产品是根据炉膛内燃料燃烧产生的火焰的频谱特性进行设计的，主要可分为检测煤火检的红外线（IR）探头和检测油火检的紫外线（UV）探头。

2 故障现象

经过现场检查及分析，发现火检光纤的烧坏情况有以下特点：

1.光纤端部（伸入炉膛端）用于保护光纤的耐高温强化玻璃镜头被烧白，个别光纤端部的耐高温密封材料被烧熔;

2.被烧坏的火检光纤多数集中在前后墙的上层和中层，同时相邻煤粉燃烧器如1、2或3、4被烧坏的居多。

3 原因分析及应对措施

3.1 探头的安装存在问题，如探头安装位置比较靠近炉膛中心;

2号炉火检安装与1号炉相比较，安装尺寸一致，但1号炉从未出现过光纤烧坏的情况，考虑到2号炉本身燃烧工况的特殊性，在保证火焰采样具有足够的扩展角的情况下，将火检探头通过加装延长管的方法整体向外移动70mm左右，使探头本身离开原来所处的测量、取样环境，人为地降低探头的测量环境温度，同时也可以避免回流烟气的冲刷，采用这个方法并配合合适的测量参数，即将探头内部如频率、强度及相关的门槛阀值进行适当修改，通过对日后的运行状况的观察，此方法起到了一定的作用，减缓了探头烧坏的速度，但没有彻底解决问题，探头后移偏离了设计安装位置，通过测量参数的调整（适当降低测量灵敏度和频率）虽然弥补上述不足，但同时又增加了火检探头“偷看”的几率，存在一定的隐患;

3.2 外二次风分配不合理

在HT-NR旋流煤粉燃烧器中，有内外二次风之分，其中内二次风（兼作停运燃烧器的冷却风）为直流，此风量在总风量中的份额比例在机组基建阶段做燃烧调整试验时就已经固定了，是通过燃烧器内部拉杆手柄调节套筒位置来进行风量调节的，而外二次风为旋流，依靠气动执行器机构进行风量的调节。我厂的外二次风门中间层有燃煤位、燃油位和吹扫位3个位置（非中间层有燃煤位、吹扫位两个位置），各个位置的开度所对应风量的大小主要是依据燃烧器厂家的设计同时结合现场实际燃烧特性进行适量调整而定，从而确保炉内各个燃烧器燃烧的经济性，所以每一个燃烧位置是否在设计的位置上，气动执行机构的调节是否稳定可靠，这对于外二次风的分配至关重要。经现场检查发现，此外二次风门的位置由于控制压力改变而产生漂移的比较多，这也是机械式定位器的缺点之一，控制气源的三个不同压力值决定风门的位置。联系机务重新对外二次风门的位置进行调整后，火检光纤的烧坏得到了有效的缓解;在2009年的C修中将现场外二次风门所用的机械式定位器改造为可连续调节的西门子定位器，在DCS逻辑采用脉冲信号实现煤位55%、油位85%、吹扫位25%的控制，同时设置操作员干预按钮，可以根据运行过程中的具体炉内状况进行相应的小范围的调整。但在逻辑中对操作员的输出信号进行了速率和可操作范围上下限的限制，保证运行操作在可控的范围内，避免由于运行人员的过度操作而对燃烧产生扰动，优化了燃烧。

3.3 锅炉的燃烧调整不佳

火检光纤的频繁损坏，在一定程度上也反映了炉内燃烧的不稳定性，而锅炉的燃烧调整不佳的具体原因比较复杂，大致有以下原因：

A.就单台燃烧器而言，外二次风压力影响煤粉通过燃烧器向炉膛内喷射的距离，即火焰的刚度，风压太大、太小或是小幅度的阶跃扰动，都将给煤粉燃烧器带来很大的影响，对于一台600MW带直吹式制粉系统的对冲式锅炉而言，额定工况下，5层共20个燃烧器中，每个燃烧器平均要承担30MW的负荷。二次风门的大小影响到煤粉旋转的强度，在一定压力和旋转角度下，火焰沿垂直角度喷出，在引风机的作用下向上旋转燃烧，旋转火焰外侧的包裹二次风保证火焰尽量不发散，在旋流的中心区域形成烟气回流区，当燃烧器各风量配合不佳时，回流烟气有烧到光纤的可能。当然，从磨煤机内出来的携带煤粉的一次风同样影响着煤粉燃烧器火焰的刚度。

B.对于相邻的两台燃烧器，相邻二次风配合不当将造成火焰在水平方向上产生平移，同层的四个燃烧器将相互影响，甚至造成火焰中心向锅炉的A侧或B侧偏移，燃烧产生的高温烟气将对相邻的光纤造成损坏;

C.对于中层和上层的燃烧器而言，火焰中心的位置不仅受到前后墙同一层的燃  烧强度的影响，而且受到对应下层的影响，在调峰变负荷阶段，正常情况下对上层的磨煤机进行切换运行，这也将使火焰中心偏向前墙或后墙，对光纤的使用寿命产生影响;

D.磨煤机出口风粉管内煤粉分配不均，也是造成炉膛内火焰中心发生偏移影响光纤寿命的原因之一。

3.4 火检冷却风量不足

火检冷却风由两台并列运行的火检冷却风机来提供，主要是为燃烧器和火焰检测装置提供足够的冷却风量，同时冷却风对光纤的镜头起到一定的清洁作用，风量是否充足，能否对探头起到冷却作用非常重要。协同机务对火检冷却风系统进行全面检查，对冷却风机出口的滤网进行清洗，对风箱外部冷却风管道上可能存在的漏气点进行逐一排查，确保火检冷却风机出口母管压力达到10KPa以上，满足相关工艺的要求;在2号机组C修时，进入风箱从外二次风门处对火检探头的外套管进行檢查时发现用于保护探头，同时作为冷却风通道的软波纹管发生了严重的磨损造成冷却风泄漏，使得探头得不到足够的冷却而损坏，究其原因主要是由于空预器漏灰，导致二次风带灰，加之喇叭口的独特形状使得此处的风速增加，在缩放形式的燃烧器喇叭口处产生摩擦所致，经过相关讨论，询问厂家，决定将这段容易造成磨损的波纹外套管更换为具有一定壁厚的不锈钢管，并在风箱内燃烧器中部预留了一定长度的波纹管来吸收炉墙膨胀所产生的位移量，这样以来，提高了套管的耐磨性，增强了冷却风对探头及光纤的冷却效果。经过长期的运行试验，效果非常好，故障率大大下降。

3.5 其他可能的因素：锅炉在燃烧过程中有正压燃烧的可能，正压燃烧使灰堵塞了火检探头冷却风的冷却通道，造成冷却效果不佳，最终烧坏火检光纤;

4 结束语

经过上述对应措施的逐一实施，CCS系统的不断优化调整，2号炉光纤烧坏的故障得到了有效的解决，前后历时近3个月，这些措施的有效实施，不仅节省开支近10万元，还大大减少了现场检修人员的因光纤烧坏而来的工作量，同时也减少了运行人员的工作量，使FSSS系统的功能得到了有效的发挥，也将为机组的安全、稳定、可靠、经济运行奠定了基础！

参考文献：

[1]郭艳召.外窥式无光纤型火焰检测探头应用[J].贵州电力技术，2016，19（12）：28-29.

[2]骆剑勇.美国COEN智能一体化火检系统在600MW锅炉的应用[J].广东科技，2012，21（13）：88-89.

作者简介：

葛伟（1979-），男，民族：汉，籍贯：陕西省扶风县，本科，工程师，研究方向：自动控制。