660MW機組冷態啟動的火檢問題分析及優化措施

林紫榮

摘 要：文章介紹某電廠660MW機組在冷態啟動過程中，因為火焰檢測[1]問題多次觸發全爐膛火焰喪失保護，延遲了機組并網時間，增加了機組啟動成本。對機組啟動過程中影響火檢的原因進行分析，進而提出避免觸發全爐膛火焰喪失保護的優化措施。

關鍵詞：冷態啟動；火焰檢測；全爐膛火焰喪失保護

中圖分類號：TM621.3 文獻標志碼：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，機組調峰停機的次數頻繁。機組在冷態啟動時爐膛溫度較低，爐內燃燒不穩定，經常會出現火焰檢測信號閃爍，甚至短暫消失的現象，從而導致機組觸發全爐膛火焰喪失保護。這不僅僅延時了機組并網的時間，還增加了啟動油耗。因此，如何提高爐內燃燒的穩定性和火焰檢測器的可靠性[2]，以及從邏輯角度避免觸發全爐膛保護是保證機組順利啟動的關鍵。

1 機組情況概述

某660MW亞臨界機組鍋爐采用單爐膛“π型”布置，一次中間再熱，燃用煤粉，燃燒制粉系統為6臺中速磨直吹式，由下至上為A、B、C、D、E、F磨煤機，四角布置雙切圓燃燒方式。其中燃燒器設置有12組油槍，布置于鍋爐四角，每角3支，并分布于AB、CD、EF三個輔助風噴嘴中。另外，在B層各煤粉燃燒器上增設了一支氣化微油點火小油槍，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支兩種型號數字火焰掃描器（DFS[3]），分別布置在角置燃燒器的5層輔助風（二次風）噴組中，通過“感覺”從燃料燃燒中發射出的可見光“火焰”特性（頻率和強度）來監視和監測爐內火焰，并向爐膛安全監控系統（FSSS）發送“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視，BC、DE層火焰檢測器功能為爐膛火球監視。

全爐膛火焰喪失保護[4]的作用是防止鍋爐爆燃。如圖1，在任一給煤機運行情況下，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，觸發保護。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。因為當燃燒率少于10%，風量控制30%以下，此時空氣/燃料配比可將爐膛內未點燃的燃料沖淡。而燃燒率大于10%時，小油槍沒法單獨提供爐膛內燃料點燃所需的能量。

2 存在問題

該廠機組冷態啟動的基本過程中，在投入AB層油層和小油槍模式的狀況下通過調節B制粉系統的給煤率進行機組暖機，沖轉，并網。其中，啟動B磨煤機的邏輯為：（各條件關系為“或”）

（1）有AB層油槍運行信號。（2）有CD層油槍運行信號，且C給煤機在運行，其給煤率大于50%。（3）A或者C層的給煤機確認在運行（給煤機運行超過50秒），且給煤率大于50%、鍋爐負荷大于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）

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

情況一：在AB層油槍投入數只有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。而此時燃燒率已超過10%（AB層兩支油槍的燃油量加B制粉系統的最小給煤量對應燃燒率為11%），小油槍火檢信號無作用。AB層火檢無火，而B制粉系統剛啟動，未建立BC層火檢信號，因此觸發全爐膛火焰喪失保護。

情況二：在AB層油槍投入數為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制粉系統進行沖轉前暖機。此時燃燒率大于10%，當沖轉條件滿足時，考慮到節省燃油，退出AB油層，用小油槍和B制粉系統沖轉并網。但在退AB層油槍時，因為燃燒不穩定而使AB、BC層火檢信號消失，觸發全爐膛火焰喪失保護。

情況三：只投入小油槍模式，B制粉系統建立的AB、BC層火檢信號穩定。機組在暖機，沖轉及并網過程中，出現小油槍火檢信號缺角現象。小油槍模式退出，跳B制粉系統。所有油層火檢信號消失，給煤機運行信號存在且延時2s，故觸發全爐膛火焰喪失保護。

3 原因分析

結合圖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制粉系統未完全穩定建立BC火檢信號的前提下，在燃燒率大于10%時是必然觸發全爐膛火焰喪失保護的。其主要原因包括有：（1）冷態啟動過程，爐膛壁溫較低，B制粉系統在投入時免不了有未點燃的煤粉沖刷BC層火檢探頭，致使BC層火檢信號消失。（2）投產初期油槍的油流量比現在油槍的油流量小，當時投入AB層四支油槍的總燃油量與B制粉系統的啟動給煤量之和沒有超過燃燒率10%，所以并不會觸發保護動作。而現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，小油槍模式結合B制粉系統雖然經濟性高，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水，影響燃燒，最終使火檢喪失，同樣會觸發保護動作。

4 優化措施

綜上分析，若要避免觸發全爐膛火焰喪失保護，需要從以下方面進行優化。

4.1 投運B制粉系統的優化措施[5]

首先要使用揮發分較高的煤種作為B磨煤機機組啟動的燃料，盡量減少飛灰可燃物濃度，提高鍋爐燃燒率，保證AB、BC火檢信號的強度。其次，啟動磨煤機時控制磨煤機低風量，高出口溫度，從而提高爐膛溫度，減少煤粉進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，注意空氣/燃料的配比穩定，同時要防止因煤斗堵塞而造成的斷煤現象。最后，在機組沖轉前，可適當延長暖機時間。在機組升溫，升壓速率在允許范圍的前提下，并網后盡快投入第二、第三臺制粉系統，進入機爐協調控制模式。

4.2 裝設一次風暖風器[6]

小油槍投入條件為鍋爐排煙溫度達150℃或一次風溫達120℃。因此，需要加裝暖風器，對一次風溫進行加熱，才能投入小油槍，實現燃燒率低于10%的啟動模式。暖風器可利用相鄰機組的輔助蒸汽作為加熱汽源，這樣就可不采用油槍啟動機組，既節約了開機成本，又避免機組觸發保護的風險。

4.3 加強小油槍火檢監測穩定性

通過檢查火焰檢測儀表及設置參數可靠正確，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回路濾網進行啟動前清洗，確保冷卻風無雜質干擾火檢探頭。冷卻風機啟動后檢查風壓正常。運行人員在機組并網前需檢查小油槍的火焰強度及充滿度等參數，確保燃燒穩定。

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，油流量穩定。故需在鍋爐點火前，檢查小油槍噴嘴，并進行霧化壓縮空氣的充分疏水，防止油路進水。另外，對小油槍系統進行濾網改造，提高過濾精度，防止油槍頭堵塞。

4.5 調整小油槍油流量及助燃風最佳配比

小油槍油壓保持在1.5-1.7Mpa之間。調整助燃風風量，若助燃風過小，燃油不能充分燃燒；若助燃風過大，小油槍火焰會被吹滅。因此，通過手動調節各角助燃風手動蝶閥，盡量配平各角助燃風，保證小油槍滿足點火允許。

5 結束語

通過對該電廠機組冷態啟動過程的優化，使其在加裝鍋爐暖風器之后，以小油槍模式和B制粉系統投運的啟動方式，實現AB、BC油層及小油槍油層的火檢信號穩定，避免了因火檢信號消失而觸發全爐膛火焰喪失保護，同時節約了燃油成本，提高機組的安全性和經濟性。

參考文獻：

[1]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，2001，16（1）.

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

[3]吳孚輝.ABB DFS新型火焰檢測器及應用[J].華東電力，2002

（7）：50-52.