ＩＤＤ－ＩＩＵ系列火检探头在Ｗ型火焰炉的应用

谢超锋　韩志超　李保锋

摘要:本文对美国FONEY公司IDD系列火检探头在W型火焰炉应用中频繁故障的原因进行了较为全面深入的分析,并对照引起故障的各项原因提出了改进措施。

关键词:火检探头 W型火焰炉 原因分析 改进措施

0 引言

某电力公司装机容量为3×300MW,锅炉为东方锅炉厂W型火焰煤粉炉。火焰检测系统为美国FORNEY公司IDD-IIU系列产品。火检按前后墙布置,前后墙各分布有12个油火检和12个煤火检。由于区域环境温度高,燃烧区域穹顶保温薄,探头冷却风量不够,火检信号弱等原因,锅炉投产至今频繁发生火检探头由于超温而损坏和火检信号不能稳定输出等现象,严重影响了机组的正常启停、运行和锅炉炉膛安全监控系统的安全可靠性。为保证安全生产,该公司在火检设备的调试及日常维护方面投入了大量的人力物力。

1 目前存在的问题

由于锅炉炉型设计的原因,锅炉运行时所产生的热量,通过热传导和热辐射的方式导致火检探头经常处于超温工作状态,致使探头内电子元件性能下降造成检测效果不良,甚至损坏探头。虽然已增加冷却风罩,但出口处的风压很低,无法满足冷却需要,具体分析如下:

1.1 热传导是造成火检探头超温工作的原因之一:火检设备的外导管前端安装在炉腔内部,虽然有火检冷却风的保护,但是火检冷却风主要冷却的是内导管和光纤部位,对外导管并没有起到冷却作用,这样,炉腔内的高温通过热传导的方式,将高达80℃-100℃ 多的高温传导到火检探头,而一般产品正常工作温度在65℃以下,这样就容易造成火检设备超温工作,造成元件性能下降,影响使用效果。

1.2 热辐射是造成火检探头检测失灵和损坏的主要原因:对于W型火焰炉来将,火检油枪和整个燃烧器通风效果均比较差,局部温度很高;特别是每年的高温季节,环境温度高达100左右。远远超过65℃的正常工作温度。虽然短期的超温不会影响使用效果,但是长期处于超温状态,会大大缩短设备使用寿命,直至损坏,虽然已增加火检冷却风罩,但出口风压很低,起不到冷却探头的作用,原有的火检冷却风罩的结构为简易型冷却风罩,采取直接在冷却风管道上取风,由于不能完全密封处理,故也会造成冷却风量不足,给火检检测系统带来一定的安全隐患。

1.3 火检信号减弱和不稳定原因分析:①W型炉的燃烧器分布在前墙和后墙,由于燃烧的煤质较差、一次风量配合不适当等原因,导致燃烧器附近常有结焦现象,可能会阻挡火检外导管前端的光纤采集火焰信号,造成火检信号慢慢衰减;②冷却风风量过低,严重影响到内导管中的光纤的冷却和吹扫光纤前端的石英晶片,造成石英晶片内积灰,导致信号减弱;③由于W型炉的燃烧器周围的温度非常高或有时炉膛会冒正压、一次风风压不适当等原因,造成固定外导管前端的不锈钢垫块烧断(停炉检查发现部分外导管前端已被烧坏),外导管会随着炉膛压力的变换而摆动,火焰燃烧不稳定,导致火检检测到的火焰不稳定;④现场火检探头部分采用国产仿制品,可能会造成部分探头与放大器卡件的不匹配,影响火检信号的稳定输出。

1.4 冷却风量过低原因分析:现场勘察发现,冷却风母管出口处压力合适,但到燃烧器中间或再往后的位置火检冷却风量逐渐减小直至没有冷却风输出,造成的原因:①可能在安装火检冷却风管时在母管上气割开孔,有遗留的渣滓,未及时处理;②由于气割开孔不是很标准,造成冷却风管的口径尺寸与开孔尺寸不适当,在焊接时有多余的焊渣遗留在母管内,越往后焊渣越积越多,严重阻挡冷却风输出,直至最后无冷却风输出。

1.5 “偷窥”原因分析:为了得到准确的火焰信号,要求火检探头对准燃烧器火焰着火区。但在实际运行中,由于负荷扰动引起的燃烧变化,煤质,煤粉细度,挥发份,煤质掺配均匀度,煤粉湿度,一次风压力(风煤比)、二次风调节等的影响,使得火焰经常发生飘逸,造成“偷窥”或火焰闪烁不稳定。而安装设计时为了尽量减少其他燃烧器火焰和背景火焰对探头的干扰,探头的视角往往做的都比较小,尽管如此,对于W型火焰炉来讲,由于其燃烧器布置的特殊性,不同火焰之间的干扰变得较为显著,这也是造成该炉型中火焰检测探头“偷窥”的主要原因之一。

3 改进措施

3.1 针对热辐射:80%的超温原因是热辐射导致的。解决的方法:①在探头上加装专用复合型冷却风罩,对探头进行完全屏蔽,隔绝探头对辐射热的吸收。同时在冷却风罩里面通入冷却风(对于冷却风,也要做好管道的保温隔热,减少区域高温对管线的传导加热),可以有效降低探头温度。试验证明,采取此种方式可以将探头温度降低到600C以下,很好的解决超温问题,保证了探头的长期安全稳定的工作,并能防止冷却风散失在炉膛外部;②采用延长内导管,加大火检探头与锅炉外壁间的距离,同时对引导管做好保温隔热措施,尽可能降低火检工作的环境温度。

3.2 针对火检信号衰减和不稳定:解决的方法:及时对火检外导管前端清焦,保证火检检测的信号强度,或在原安装预埋管与外导管间再增加冷却风,冷却风从一次风冷风引入,即用双重冷却的方式。

3.3 对由于炉膛内燃烧器周围温度高等原因造成固定内导管的不锈钢垫块烧断或外导管烧坏,应及时更换焊接,以保证火检系统稳定检测;解决的方法:在锅炉检修时对火检外导管进行检查,将锅炉厂预埋的碳钢管换为不锈钢管,可以有效的防止固定垫块脱落。

3.4 针对冷却风量不足:解决的方法:①对冷却风管道整改检查,对冷却风管道上的焊接点清理,确保无焊渣或无阻挡物,以保证出口处的风压在5.6KPa(可以在冷却风管道末端各加装一块10Kpa压力表,便于监视冷却风压力)。②引一次风冷风来补充火检冷却风量的不足;③将原火检冷却风机由12.6米平台移至21.5米(燃烧层),缩短管程,减少阻力损失。

3.5 针对“偷窥”现象:对于W火焰炉火焰检测的“偷窥”现象,目前尚无比较有效的解决的办法,可以考虑利用DCS的逻辑组态功能,将火检信号与对应的油阀或粉管关断门的开信号取“与”后作为火检信号为“真”的判据。

4 改造后达到的效果

4.1 可以提高火焰检测的稳定性,设备的安全性。

4.2 可以极大地降低现场维护量,较好的控制运行成本。

参考文献:

[1]叶江祺.热工测量和控制仪表的安装.中国电力出版社.

[2]庞亚军.电厂锅炉.中国电力出版社.

[3]肖大维.控制设备及系统.中国电力出版社.

[4]DLG116-1993.火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定.

[5]赵燕平.电厂热工测量装置及控制系统试验技术.中国电力出版社.