探究火檢光纖頻繁燒壞的原因及應(yīng)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(tǒng)中的應(yīng)用情況，探討火檢光纖頻繁燒壞的原因，給出對應(yīng)的預(yù)防措施，觀察分析各措施實(shí)施的效果。

關(guān)鍵詞：火焰;火焰檢測;措施

1 引言：

鳳臺發(fā)電分公司FSSS系統(tǒng)中的火焰檢測裝置采用的是美國福尼（Forney）公司的產(chǎn)品，該公司目前在600MW機(jī)組鍋爐特別是對沖式鍋爐中的應(yīng)用中具有比較好的經(jīng)驗和業(yè)績，我公司現(xiàn)在使用的是福尼公司的新一代更新產(chǎn)品：UNIFLAME-95系列一體化火焰檢測裝置。此產(chǎn)品是根據(jù)爐膛內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的火焰的頻譜特性進(jìn)行設(shè)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(xiàn)象

經(jīng)過現(xiàn)場檢查及分析，發(fā)現(xiàn)火檢光纖的燒壞情況有以下特點(diǎn)：

1.光纖端部（伸入爐膛端）用于保護(hù)光纖的耐高溫強(qiáng)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(shù)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(yīng)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(xiàn)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(kuò)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(huán)境，人為地降低探頭的測量環(huán)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(shù)，即將探頭內(nèi)部如頻率、強(qiáng)度及相關(guān)的門檻閥值進(jìn)行適當(dāng)修改，通過對日后的運(yùn)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(shè)計安裝位置，通過測量參數(shù)的調(diào)整（適當(dāng)降低測量靈敏度和頻率）雖然彌補(bǔ)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(fēng)分配不合理

在HT-NR旋流煤粉燃燒器中，有內(nèi)外二次風(fēng)之分，其中內(nèi)二次風(fēng)（兼作停運(yùn)燃燒器的冷卻風(fēng)）為直流，此風(fēng)量在總風(fēng)量中的份額比例在機(jī)組基建階段做燃燒調(diào)整試驗時就已經(jīng)固定了，是通過燃燒器內(nèi)部拉桿手柄調(diào)節(jié)套筒位置來進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)的，而外二次風(fēng)為旋流，依靠氣動執(zhí)行器機(jī)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)量的調(diào)節(jié)。我廠的外二次風(fēng)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(yīng)風(fēng)量的大小主要是依據(jù)燃燒器廠家的設(shè)計同時結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際燃燒特性進(jìn)行適量調(diào)整而定，從而確保爐內(nèi)各個燃燒器燃燒的經(jīng)濟(jì)性，所以每一個燃燒位置是否在設(shè)計的位置上，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)是否穩(wěn)定可靠，這對于外二次風(fēng)的分配至關(guān)重要。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，此外二次風(fēng)門的位置由于控制壓力改變而產(chǎn)生漂移的比較多，這也是機(jī)械式定位器的缺點(diǎn)之一，控制氣源的三個不同壓力值決定風(fēng)門的位置。聯(lián)系機(jī)務(wù)重新對外二次風(fēng)門的位置進(jìn)行調(diào)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(xiàn)場外二次風(fēng)門所用的機(jī)械式定位器改造為可連續(xù)調(diào)節(jié)的西門子定位器，在DCS邏輯采用脈沖信號實(shí)現(xiàn)煤位55%、油位85%、吹掃位25%的控制，同時設(shè)置操作員干預(yù)按鈕，可以根據(jù)運(yùn)行過程中的具體爐內(nèi)狀況進(jìn)行相應(yīng)的小范圍的調(diào)整。但在邏輯中對操作員的輸出信號進(jìn)行了速率和可操作范圍上下限的限制，保證運(yùn)行操作在可控的范圍內(nèi)，避免由于運(yùn)行人員的過度操作而對燃燒產(chǎn)生擾動，優(yōu)化了燃燒。

3.3 鍋爐的燃燒調(diào)整不佳

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

A.就單臺燃燒器而言，外二次風(fēng)壓力影響煤粉通過燃燒器向爐膛內(nèi)噴射的距離，即火焰的剛度，風(fēng)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(tǒng)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(dān)30MW的負(fù)荷。二次風(fēng)門的大小影響到煤粉旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度，在一定壓力和旋轉(zhuǎn)角度下，火焰沿垂直角度噴出，在引風(fēng)機(jī)的作用下向上旋轉(zhuǎn)燃燒，旋轉(zhuǎn)火焰外側(cè)的包裹二次風(fēng)保證火焰盡量不發(fā)散，在旋流的中心區(qū)域形成煙氣回流區(qū)，當(dāng)燃燒器各風(fēng)量配合不佳時，回流煙氣有燒到光纖的可能。當(dāng)然，從磨煤機(jī)內(nèi)出來的攜帶煤粉的一次風(fēng)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(fēng)配合不當(dāng)將造成火焰在水平方向上產(chǎn)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(cè)或B側(cè)偏移，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱ο噜彽墓饫w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(qiáng)度的影響，而且受到對應(yīng)下層的影響，在調(diào)峰變負(fù)荷階段，正常情況下對上層的磨煤機(jī)進(jìn)行切換運(yùn)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(chǎn)生影響;

D.磨煤機(jī)出口風(fēng)粉管內(nèi)煤粉分配不均，也是造成爐膛內(nèi)火焰中心發(fā)生偏移影響光纖壽命的原因之一。

3.4 火檢冷卻風(fēng)量不足

火檢冷卻風(fēng)由兩臺并列運(yùn)行的火檢冷卻風(fēng)機(jī)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(fēng)量，同時冷卻風(fēng)對光纖的鏡頭起到一定的清潔作用，風(fēng)量是否充足，能否對探頭起到冷卻作用非常重要。協(xié)同機(jī)務(wù)對火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，對冷卻風(fēng)機(jī)出口的濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，對風(fēng)箱外部冷卻風(fēng)管道上可能存在的漏氣點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，確保火檢冷卻風(fēng)機(jī)出口母管壓力達(dá)到10KPa以上，滿足相關(guān)工藝的要求;在2號機(jī)組C修時，進(jìn)入風(fēng)箱從外二次風(fēng)門處對火檢探頭的外套管進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)用于保護(hù)探頭，同時作為冷卻風(fēng)通道的軟波紋管發(fā)生了嚴(yán)重的磨損造成冷卻風(fēng)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(yù)器漏灰，導(dǎo)致二次風(fēng)帶灰，加之喇叭口的獨(dú)特形狀使得此處的風(fēng)速增加，在縮放形式的燃燒器喇叭口處產(chǎn)生摩擦所致，經(jīng)過相關(guān)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(fēng)箱內(nèi)燃燒器中部預(yù)留了一定長度的波紋管來吸收爐墻膨脹所產(chǎn)生的位移量，這樣以來，提高了套管的耐磨性，增強(qiáng)了冷卻風(fēng)對探頭及光纖的冷卻效果。經(jīng)過長期的運(yùn)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(fēng)的冷卻通道，造成冷卻效果不佳，最終燒壞火檢光纖;

4 結(jié)束語

經(jīng)過上述對應(yīng)措施的逐一實(shí)施，CCS系統(tǒng)的不斷優(yōu)化調(diào)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(shí)施，不僅節(jié)省開支近10萬元，還大大減少了現(xiàn)場檢修人員的因光纖燒壞而來的工作量，同時也減少了運(yùn)行人員的工作量，使FSSS系統(tǒng)的功能得到了有效的發(fā)揮，也將為機(jī)組的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)！

參考文獻(xiàn)：

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[2]駱劍勇.美國COEN智能一體化火檢系統(tǒng)在600MW鍋爐的應(yīng)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(fēng)縣，本科，工程師，研究方向：自動控制。