后石电厂#5、#6机组600MW锅炉火焰检测系统改造介绍

1 前言

福建漳州后石电厂原规划10×600MW进口超临界机组, 目前已投产7部机组, 其中#5、#6机组锅炉由ALSTOM-CE设计供货的变压运行、辐射、一次中间再热、全燃煤或煤油混烧、单炉膛超临界直流锅炉, 原使用火焰检测系统为锅炉厂商配套供货的ABB DFS“可见光”型火检系统。因在机组启动点火阶段及300MW以下低负荷运行时, 部分火焰检测器检测不到火焰, 后改造为ABB Uvisor系列“红外线型”火焰检测系统, 问题得以彻底解决。

2 火焰检测系统的原理

2.1 火焰检测系统主要检测燃料燃烧产生的瞬间能量, 分析火焰信号中光的强度及闪烁频率, 来确认火焰检测状态。

强度检测代表火焰亮度, 是对火焰信号的直流分量进行检测, 火焰强度越强, 则信号的直流分量就越大。

频率检测是测量信号的闪烁频率, 即每秒的信号斜率变化, 主要为了区别不同燃料燃烧 (不同燃料燃烧火焰的闪烁频率是不同的, 这是燃料的固有特性, 如煤粉火焰闪烁频率约为10-30Hz, 油火焰约为30Hz以上) 及滤除热的烟尘、炉壁产生的红外线信号干扰 (热的烟尘、炉壁的红外辐射频率一般不超过2Hz, 可通过设置频率信号下限来过滤干扰信号) 。

2.2 依火焰发光种类可分为“可见光型”、“红外线型”及

“紫外线型”火焰检测器, 其功能特点如下表:

3 火焰检测器信号异常原因分析及处理对策

#5、#6机组原火焰检测系统采用锅炉厂商配套供货的ABB公司DFS“可见光”型火检系统, 单个火焰检测器工作原理为同时检测相应燃烧器的火焰强度、频率及火焰检测系统工作状态信号, 当火焰强度信号大于31%、频率大于5Hz且火焰检测系统检测回路无故障时, 三个信号“与”逻辑, 输出该燃烧器“有火焰”信号。

#5、#6机组自投产以来, 偶尔会出现因部分火焰检测器检测不到火焰, 而引起全炉膛火焰丧失, 机组MFT误动作之异常, 统计所有火焰检测系统异常情况并测量各火焰检测器信号分析, 异常一般在机组启动点火阶段或300MW以下低负荷运行时, 炉内燃烧不稳定期间发生, 期间火焰强度信号基本大于35% (满足条件) , 而部分火焰频率信号低至3Hz (不满足大于5Hz的条件) 。

针对以上情况, 本厂检修人员首先怀疑火焰检测器灵敏度降低或视线被异物阻挡, 并采取一些应对措施, 如对火焰检测器镜头进行清洁, 机组停机期间检查火焰检测器安装管末端是否存在结焦现象、清除结焦体, 调整异常火焰检测器视线角度, 更换火焰检测器等, 但仍无法消除上述异常。

进一步检查火焰检测器安装情况, 发现其视线角度偏向“稳燃区” (靠近锅炉中心区域) , 视线距离较远, 当机组启动或低负荷炉内燃烧不稳定时, 因可见光穿透力一般, 易受炉内油雾、烟雾、煤粉的阻挡干扰, 这才是导致部分火焰频率信号偏低的根本原因。若将视线调整至“初始燃烧区” (靠近火焰根部区域) , 因燃烧温度较“稳燃区”低, 可见光检测强度则变弱, 同样易出现检测不到火焰之异常。

经检讨并咨询国内其它电厂火焰检测器使用情况, 决定选用ABB Uvisor系列SF810“红外线型”火焰检测器及FAU810火焰分析单元, 因“红外线”较“可见光”穿透性强, 受油雾、煤粉等阻挡干扰影响较小, 且可将火焰检测器视线对准“初始燃烧区”, 缩短监视距离, 便可彻底解决炉内燃烧不稳定时火检检测异常之问题。同时FAU810火焰分析单元较原有分析单元功能更完备, 计算能力更突出, 调试方法更先进。辅以专用调试软件可在电脑上进行数据组态, 记录, 分析, 提高了火检系统运行的可靠性及方便性。

本厂利用机组停机检修时机, CP5机组于2010/07/06、CP6机组于2010/12/24将火焰检测系统改造完毕, 运行至今效果理想, 火焰信号检测准确可靠, 特别是在机组启动及低负荷运转时也能发出稳定准确的见火信号 (经检测, 锅炉正常运行时, 火焰强度信号大于35%, 火焰频率信号大于15Hz) , 为锅炉的安全燃烧提供了有力保障。

4 结束语

火焰检测器是锅炉炉膛安全监控系统极其重要的组成设备, 它的功能是对火焰进行检测和监视, 以防止锅炉灭火和发生炉内爆炸事故, 确保锅炉安全稳定运行。后石电厂#5、#6机组火焰检测系统由DFS“可见光型”改造为Uvisor“红外线型”智能火焰检测系统后, 使得锅炉火检系统工作可靠、动作准确, 保证了机组后续的安全稳定运行。