660MW機(jī)組冷態(tài)啟動的火檢問題分析及優(yōu)化措施

林紫榮

摘 要：文章介紹某電廠660MW機(jī)組在冷態(tài)啟動過程中，因?yàn)榛鹧鏅z測[1]問題多次觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)，延遲了機(jī)組并網(wǎng)時間，增加了機(jī)組啟動成本。對機(jī)組啟動過程中影響火檢的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而提出避免觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：冷態(tài)啟動；火焰檢測；全爐膛火焰喪失保護(hù)

中圖分類號：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0125-02

Abstract： In this paper， it is introduced that in the process of cold start-up of 660MW unit in a power plant， flame detection repeatedly triggers the loss of flame protection in the whole furnace， which delays the connection time of the unit and increases the start-up cost of the unit. This paper analyzes the reasons that affect the fire inspection during the start-up of the unit， and then puts forward the optimization measures to avoid triggering the loss of fire protection in the furnace.

Keywords： cold start； flame detection； whole furnace flame loss protection

引言

近年來，機(jī)組調(diào)峰停機(jī)的次數(shù)頻繁。機(jī)組在冷態(tài)啟動時爐膛溫度較低，爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常會出現(xiàn)火焰檢測信號閃爍，甚至短暫消失的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致機(jī)組觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)。這不僅僅延時了機(jī)組并網(wǎng)的時間，還增加了啟動油耗。因此，如何提高爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性和火焰檢測器的可靠性[2]，以及從邏輯角度避免觸發(fā)全爐膛保護(hù)是保證機(jī)組順利啟動的關(guān)鍵。

1 機(jī)組情況概述

某660MW亞臨界機(jī)組鍋爐采用單爐膛“π型”布置，一次中間再熱，燃用煤粉，燃燒制粉系統(tǒng)為6臺中速磨直吹式，由下至上為A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)，四角布置雙切圓燃燒方式。其中燃燒器設(shè)置有12組油槍，布置于鍋爐四角，每角3支，并分布于AB、CD、EF三個輔助風(fēng)噴嘴中。另外，在B層各煤粉燃燒器上增設(shè)了一支氣化微油點(diǎn)火小油槍，小油槍耗油量為0.25噸t/h，同時配有小油槍火焰檢測器。

該鍋爐使用的是20支兩種型號數(shù)字火焰掃描器（DFS[3]），分別布置在角置燃燒器的5層輔助風(fēng)（二次風(fēng)）噴組中，通過“感覺”從燃料燃燒中發(fā)射出的可見光“火焰”特性（頻率和強(qiáng)度）來監(jiān)視和監(jiān)測爐內(nèi)火焰，并向爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）發(fā)送“火焰”或“無火焰”邏輯信號。其中AB、CD、EF層火焰檢測器功能為油槍火焰和爐膛火球監(jiān)視，BC、DE層火焰檢測器功能為爐膛火球監(jiān)視。

全爐膛火焰喪失保護(hù)[4]的作用是防止鍋爐爆燃。如圖1，在任一給煤機(jī)運(yùn)行情況下，若各火焰檢測器同時顯示層無火，而小油槍無火檢或其油閥閉合的情況下，觸發(fā)保護(hù)。值得注意的是，小油槍在燃燒率大于10%時，小油槍火檢對爐膛火焰喪失信號不起作用。因?yàn)楫?dāng)燃燒率少于10%，風(fēng)量控制30%以下，此時空氣/燃料配比可將爐膛內(nèi)未點(diǎn)燃的燃料沖淡。而燃燒率大于10%時，小油槍沒法單獨(dú)提供爐膛內(nèi)燃料點(diǎn)燃所需的能量。

2 存在問題

該廠機(jī)組冷態(tài)啟動的基本過程中，在投入AB層油層和小油槍模式的狀況下通過調(diào)節(jié)B制粉系統(tǒng)的給煤率進(jìn)行機(jī)組暖機(jī)，沖轉(zhuǎn)，并網(wǎng)。其中，啟動B磨煤機(jī)的邏輯為：（各條件關(guān)系為“或”）

（1）有AB層油槍運(yùn)行信號。（2）有CD層油槍運(yùn)行信號，且C給煤機(jī)在運(yùn)行，其給煤率大于50%。（3）A或者C層的給煤機(jī)確認(rèn)在運(yùn)行（給煤機(jī)運(yùn)行超過50秒），且給煤率大于50%、鍋爐負(fù)荷大于30%。（4）小油槍模式下，小油槍火焰正常。（小油槍4/4有火建立火檢信號）

但由于機(jī)組設(shè)備老化，在冷態(tài)啟動時AB層部分油槍投入過程中經(jīng)常發(fā)生卡澀或點(diǎn)火不成功的情況，同時油槍噴嘴口徑因磨損而增加，使油流量增加至7t/h。從安全性和經(jīng)濟(jì)性考慮，啟動過程要求少使用油槍。一般啟動過程觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)分為以下三種情況：

情況一：在AB層油槍投入數(shù)只有1/4或2/4，AB層火檢信號不存在的情況下（如圖2），投入小油槍模式，然后投入B制粉系統(tǒng)。而此時燃燒率已超過10%（AB層兩支油槍的燃油量加B制粉系統(tǒng)的最小給煤量對應(yīng)燃燒率為11%），小油槍火檢信號無作用。AB層火檢無火，而B制粉系統(tǒng)剛啟動，未建立BC層火檢信號，因此觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)。

情況二：在AB層油槍投入數(shù)為3/4或4/4，AB層火檢信號建立的情況下，投入小油槍模式，然后投入B制粉系統(tǒng)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)前暖機(jī)。此時燃燒率大于10%，當(dāng)沖轉(zhuǎn)條件滿足時，考慮到節(jié)省燃油，退出AB油層，用小油槍和B制粉系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)。但在退AB層油槍時，因?yàn)槿紵环€(wěn)定而使AB、BC層火檢信號消失，觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)。

情況三：只投入小油槍模式，B制粉系統(tǒng)建立的AB、BC層火檢信號穩(wěn)定。機(jī)組在暖機(jī)，沖轉(zhuǎn)及并網(wǎng)過程中，出現(xiàn)小油槍火檢信號缺角現(xiàn)象。小油槍模式退出，跳B制粉系統(tǒng)。所有油層火檢信號消失，給煤機(jī)運(yùn)行信號存在且延時2s，故觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)。

3 原因分析

結(jié)合圖1、圖2分析，AB油層在無3/4或以上油槍投入的情況下均輸出AB層無火信號，因此在B制粉系統(tǒng)未完全穩(wěn)定建立BC火檢信號的前提下，在燃燒率大于10%時是必然觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)的。其主要原因包括有：（1）冷態(tài)啟動過程，爐膛壁溫較低，B制粉系統(tǒng)在投入時免不了有未點(diǎn)燃的煤粉沖刷BC層火檢探頭，致使BC層火檢信號消失。（2）投產(chǎn)初期油槍的油流量比現(xiàn)在油槍的油流量小，當(dāng)時投入AB層四支油槍的總?cè)加土颗cB制粉系統(tǒng)的啟動給煤量之和沒有超過燃燒率10%，所以并不會觸發(fā)保護(hù)動作。而現(xiàn)在油槍噴嘴因磨損而使燃燒率在10%以上，故微油火檢信號無效。（3）若能保持燃燒率在10%以下的狀態(tài)，小油槍模式結(jié)合B制粉系統(tǒng)雖然經(jīng)濟(jì)性高，但由于小油槍油路管徑較小，霧化壓縮空氣若濕度較高或帶水會使小油槍油路進(jìn)水，影響燃燒，最終使火檢喪失，同樣會觸發(fā)保護(hù)動作。

4 優(yōu)化措施

綜上分析，若要避免觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)，需要從以下方面進(jìn)行優(yōu)化。

4.1 投運(yùn)B制粉系統(tǒng)的優(yōu)化措施[5]

首先要使用揮發(fā)分較高的煤種作為B磨煤機(jī)機(jī)組啟動的燃料，盡量減少飛灰可燃物濃度，提高鍋爐燃燒率，保證AB、BC火檢信號的強(qiáng)度。其次，啟動磨煤機(jī)時控制磨煤機(jī)低風(fēng)量，高出口溫度，從而提高爐膛溫度，減少煤粉進(jìn)入爐膛后的著火延遲，使火焰集中在火焰檢測器的可視范圍。再者，給煤率增加過程要保持平穩(wěn)，注意空氣/燃料的配比穩(wěn)定，同時要防止因煤斗堵塞而造成的斷煤現(xiàn)象。最后，在機(jī)組沖轉(zhuǎn)前，可適當(dāng)延長暖機(jī)時間。在機(jī)組升溫，升壓速率在允許范圍的前提下，并網(wǎng)后盡快投入第二、第三臺制粉系統(tǒng)，進(jìn)入機(jī)爐協(xié)調(diào)控制模式。

4.2 裝設(shè)一次風(fēng)暖風(fēng)器[6]

小油槍投入條件為鍋爐排煙溫度達(dá)150℃或一次風(fēng)溫達(dá)120℃。因此，需要加裝暖風(fēng)器，對一次風(fēng)溫進(jìn)行加熱，才能投入小油槍，實(shí)現(xiàn)燃燒率低于10%的啟動模式。暖風(fēng)器可利用相鄰機(jī)組的輔助蒸汽作為加熱汽源，這樣就可不采用油槍啟動機(jī)組，既節(jié)約了開機(jī)成本，又避免機(jī)組觸發(fā)保護(hù)的風(fēng)險。

4.3 加強(qiáng)小油槍火檢監(jiān)測穩(wěn)定性

通過檢查火焰檢測儀表及設(shè)置參數(shù)可靠正確，另外在每個角加置一個小油槍火焰探頭，更改邏輯為每個角火焰檢測0/2為無火信號，保證其可靠性。并在對小油槍火檢探頭的冷卻風(fēng)回路濾網(wǎng)進(jìn)行啟動前清洗，確保冷卻風(fēng)無雜質(zhì)干擾火檢探頭。冷卻風(fēng)機(jī)啟動后檢查風(fēng)壓正常。運(yùn)行人員在機(jī)組并網(wǎng)前需檢查小油槍的火焰強(qiáng)度及充滿度等參數(shù)，確保燃燒穩(wěn)定。

4.4 保證小油槍油路暢通[7]

在小油槍模式下，小油槍必須保證四角燃燒火焰良好，油流量穩(wěn)定。故需在鍋爐點(diǎn)火前，檢查小油槍噴嘴，并進(jìn)行霧化壓縮空氣的充分疏水，防止油路進(jìn)水。另外，對小油槍系統(tǒng)進(jìn)行濾網(wǎng)改造，提高過濾精度，防止油槍頭堵塞。

4.5 調(diào)整小油槍油流量及助燃風(fēng)最佳配比

小油槍油壓保持在1.5-1.7Mpa之間。調(diào)整助燃風(fēng)風(fēng)量，若助燃風(fēng)過小，燃油不能充分燃燒；若助燃風(fēng)過大，小油槍火焰會被吹滅。因此，通過手動調(diào)節(jié)各角助燃風(fēng)手動蝶閥，盡量配平各角助燃風(fēng)，保證小油槍滿足點(diǎn)火允許。

5 結(jié)束語

通過對該電廠機(jī)組冷態(tài)啟動過程的優(yōu)化，使其在加裝鍋爐暖風(fēng)器之后，以小油槍模式和B制粉系統(tǒng)投運(yùn)的啟動方式，實(shí)現(xiàn)AB、BC油層及小油槍油層的火檢信號穩(wěn)定，避免了因火檢信號消失而觸發(fā)全爐膛火焰喪失保護(hù)，同時節(jié)約了燃油成本，提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]華彥平，鄒煜，呂震中.現(xiàn)代燃煤電站鍋爐火焰檢測綜述[J].熱能動力工程，2001，16（1）.

[2]呂震中，沈炯.電站鍋爐火焰檢測及燃燒診斷技術(shù)[J].鍋爐技術(shù)，1997：8-14.

[3]吳孚輝.ABB DFS新型火焰檢測器及應(yīng)用[J].華東電力，2002

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