660MW机组冷态启动的火检问题分析及优化措施

林紫荣

摘 要：文章介绍某电厂660MW机组在冷态启动过程中，因为火焰检测[1]问题多次触发全炉膛火焰丧失保护，延迟了机组并网时间，增加了机组启动成本。对机组启动过程中影响火检的原因进行分析，进而提出避免触发全炉膛火焰丧失保护的优化措施。

关键词：冷态启动；火焰检测；全炉膛火焰丧失保护

中图分类号：TM621.3 文献标志码：A 文章编号：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

近年来，机组调峰停机的次数频繁。机组在冷态启动时炉膛温度较低，炉内燃烧不稳定，经常会出现火焰检测信号闪烁，甚至短暂消失的现象，从而导致机组触发全炉膛火焰丧失保护。这不仅仅延时了机组并网的时间，还增加了启动油耗。因此，如何提高炉内燃烧的稳定性和火焰检测器的可靠性[2]，以及从逻辑角度避免触发全炉膛保护是保证机组顺利启动的关键。

1 机组情况概述

某660MW亚临界机组锅炉采用单炉膛“π型”布置，一次中间再热，燃用煤粉，燃烧制粉系统为6台中速磨直吹式，由下至上为A、B、C、D、E、F磨煤机，四角布置双切圆燃烧方式。其中燃烧器设置有12组油枪，布置于锅炉四角，每角3支，并分布于AB、CD、EF三个辅助风喷嘴中。另外，在B层各煤粉燃烧器上增设了一支气化微油点火小油枪，小油枪耗油量为0.25吨t/h，同时配有小油枪火焰检测器。

该锅炉使用的是20支两种型号数字火焰扫描器（DFS[3]），分别布置在角置燃烧器的5层辅助风（二次风）喷组中，通过“感觉”从燃料燃烧中发射出的可见光“火焰”特性（频率和强度）来监视和监测炉内火焰，并向炉膛安全监控系统（FSSS）发送“火焰”或“无火焰”逻辑信号。其中AB、CD、EF层火焰检测器功能为油枪火焰和炉膛火球监视，BC、DE层火焰检测器功能为炉膛火球监视。

全炉膛火焰丧失保护[4]的作用是防止锅炉爆燃。如图1，在任一给煤机运行情况下，若各火焰检测器同时显示层无火，而小油枪无火检或其油阀闭合的情况下，触发保护。值得注意的是，小油枪在燃烧率大于10%时，小油枪火检对炉膛火焰丧失信号不起作用。因为当燃烧率少于10%，风量控制30%以下，此时空气/燃料配比可将炉膛内未点燃的燃料冲淡。而燃烧率大于10%时，小油枪没法单独提供炉膛内燃料点燃所需的能量。

2 存在问题

该厂机组冷态启动的基本过程中，在投入AB层油层和小油枪模式的状况下通过调节B制粉系统的给煤率进行机组暖机，冲转，并网。其中，启动B磨煤机的逻辑为：（各条件关系为“或”）

（1）有AB层油枪运行信号。（2）有CD层油枪运行信号，且C给煤机在运行，其给煤率大于50%。（3）A或者C层的给煤机确认在运行（给煤机运行超过50秒），且给煤率大于50%、锅炉负荷大于30%。（4）小油枪模式下，小油枪火焰正常。（小油枪4/4有火建立火检信号）

但由于机组设备老化，在冷态启动时AB层部分油枪投入过程中经常发生卡涩或点火不成功的情况，同时油枪喷嘴口径因磨损而增加，使油流量增加至7t/h。从安全性和经济性考虑，启动过程要求少使用油枪。一般启动过程触发全炉膛火焰丧失保护分为以下三种情况：

情况一：在AB层油枪投入数只有1/4或2/4，AB层火检信号不存在的情况下（如图2），投入小油枪模式，然后投入B制粉系统。而此时燃烧率已超过10%（AB层两支油枪的燃油量加B制粉系统的最小给煤量对应燃烧率为11%），小油枪火检信号无作用。AB层火检无火，而B制粉系统刚启动，未建立BC层火检信号，因此触发全炉膛火焰丧失保护。

情况二：在AB层油枪投入数为3/4或4/4，AB层火检信号建立的情况下，投入小油枪模式，然后投入B制粉系统进行冲转前暖机。此时燃烧率大于10%，当冲转条件满足时，考虑到节省燃油，退出AB油层，用小油枪和B制粉系统冲转并网。但在退AB层油枪时，因为燃烧不稳定而使AB、BC层火检信号消失，触发全炉膛火焰丧失保护。

情况三：只投入小油枪模式，B制粉系统建立的AB、BC層火检信号稳定。机组在暖机，冲转及并网过程中，出现小油枪火检信号缺角现象。小油枪模式退出，跳B制粉系统。所有油层火检信号消失，给煤机运行信号存在且延时2s，故触发全炉膛火焰丧失保护。

3 原因分析

结合图1、图2分析，AB油层在无3/4或以上油枪投入的情况下均输出AB层无火信号，因此在B制粉系统未完全稳定建立BC火检信号的前提下，在燃烧率大于10%时是必然触发全炉膛火焰丧失保护的。其主要原因包括有：（1）冷态启动过程，炉膛壁温较低，B制粉系统在投入时免不了有未点燃的煤粉冲刷BC层火检探头，致使BC层火检信号消失。（2）投产初期油枪的油流量比现在油枪的油流量小，当时投入AB层四支油枪的总燃油量与B制粉系统的启动给煤量之和没有超过燃烧率10%，所以并不会触发保护动作。而现在油枪喷嘴因磨损而使燃烧率在10%以上，故微油火检信号无效。（3）若能保持燃烧率在10%以下的状态，小油枪模式结合B制粉系统虽然经济性高，但由于小油枪油路管径较小，雾化压缩空气若湿度较高或带水会使小油枪油路进水，影响燃烧，最终使火检丧失，同样会触发保护动作。

4 优化措施

综上分析，若要避免触发全炉膛火焰丧失保护，需要从以下方面进行优化。

4.1 投运B制粉系统的优化措施[5]

首先要使用挥发分较高的煤种作为B磨煤机机组启动的燃料，尽量减少飞灰可燃物浓度，提高锅炉燃烧率，保证AB、BC火检信号的强度。其次，启动磨煤机时控制磨煤机低风量，高出口温度，从而提高炉膛温度，减少煤粉进入炉膛后的着火延迟，使火焰集中在火焰检测器的可视范围。再者，给煤率增加过程要保持平稳，注意空气/燃料的配比稳定，同時要防止因煤斗堵塞而造成的断煤现象。最后，在机组冲转前，可适当延长暖机时间。在机组升温，升压速率在允许范围的前提下，并网后尽快投入第二、第三台制粉系统，进入机炉协调控制模式。

4.2 装设一次风暖风器[6]

小油枪投入条件为锅炉排烟温度达150℃或一次风温达120℃。因此，需要加装暖风器，对一次风温进行加热，才能投入小油枪，实现燃烧率低于10%的启动模式。暖风器可利用相邻机组的辅助蒸汽作为加热汽源，这样就可不采用油枪启动机组，既节约了开机成本，又避免机组触发保护的风险。

4.3 加强小油枪火检监测稳定性

通过检查火焰检测仪表及设置参数可靠正确，另外在每个角加置一个小油枪火焰探头，更改逻辑为每个角火焰检测0/2为无火信号，保证其可靠性。并在对小油枪火检探头的冷却风回路滤网进行启动前清洗，确保冷却风无杂质干扰火检探头。冷却风机启动后检查风压正常。运行人员在机组并网前需检查小油枪的火焰强度及充满度等参数，确保燃烧稳定。

4.4 保证小油枪油路畅通[7]

在小油枪模式下，小油枪必须保证四角燃烧火焰良好，油流量稳定。故需在锅炉点火前，检查小油枪喷嘴，并进行雾化压缩空气的充分疏水，防止油路进水。另外，对小油枪系统进行滤网改造，提高过滤精度，防止油枪头堵塞。

4.5 调整小油枪油流量及助燃风最佳配比

小油枪油压保持在1.5-1.7Mpa之间。调整助燃风风量，若助燃风过小，燃油不能充分燃烧；若助燃风过大，小油枪火焰会被吹灭。因此，通过手动调节各角助燃风手动蝶阀，尽量配平各角助燃风，保证小油枪满足点火允许。

5 结束语

通过对该电厂机组冷态启动过程的优化，使其在加装锅炉暖风器之后，以小油枪模式和B制粉系统投运的启动方式，实现AB、BC油层及小油枪油层的火检信号稳定，避免了因火检信号消失而触发全炉膛火焰丧失保护，同时节约了燃油成本，提高机组的安全性和经济性。

参考文献：

[1]华彦平，邹煜，吕震中.现代燃煤电站锅炉火焰检测综述[J].热能动力工程，2001，16（1）.

[2]吕震中，沈炯.电站锅炉火焰检测及燃烧诊断技术[J].锅炉技术，1997：8-14.

[3]吴孚辉.ABB DFS新型火焰检测器及应用[J].华东电力，2002

（7）：50-52.