COEN火焰检测系统在600MW锅炉的应用

COEN火焰检测系统在600MW锅炉的应用

安徽淮南田集电厂生产技术部张健232098

简介：火焰检测系统是炉膛安全监控系统（FSSS）的重要组成部分，它能否可靠地运行直接影响锅炉的安全。因此，以美国COEN火焰检测系统为例，分析它在安徽淮南田集电厂2*600MW机组锅炉的安装使用和维护。

关键字：火焰检测；锅炉；燃烧器

安徽淮南田集电厂2*600MW机组锅炉为上海锅炉有限责任公司生产的超临界压力螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。设计煤种和校核煤种均为淮南煤，采用四角切圆直流燃烧方式。布置A、B、C、D、E、F五层煤燃烧器，煤燃烧器布置方式为四角六层布置，每层4只燃烧器，共24只煤燃烧器，油燃烧器四角三层布置，每层4只燃烧器，共12台油燃烧器，火焰检测器采用一对一配置。本期工程每台锅炉火焰检测器共计36台火检。火焰检测系统使用的是美国COEN公司提供的ISCAN型火检,相应火焰检测设备为：六层煤24个煤火检，三层油12个油火检。煤火检探头外罩位于二次风箱喷嘴内,油火检探头外罩位于带油枪的二次风风箱喷嘴内。检测器探头的冷却风由两台火检冷却风机提供，冷却风系统母管全压P=6016Pa，设计流量为Q=1447标准立方米/小时，火检及火检冷却风机都由美国供应商配套供给。火检安装位置由锅炉厂家提供有关燃烧数据，由火检供应商确定。

⒈火检的组成及工作原理

在大型锅炉的燃烧过程中，要判断锅炉的燃烧状况，实现燃烧的自动管理和控制，火焰检测装置是必不可少的。而先进的火焰检测装置不但能检测出火焰的燃烧和熄灭，还能检测出火焰的稳定性，有利于提高锅炉的安全水平。火焰检测器能正确监视各种火焰状态（如火焰频率和强度），不发出错误信息。火焰检测回路的灵敏度能对低光度有足够的响应，并有过滤、抑制干扰光的能力。对各种干扰分别进行可靠的逻辑处理，以正确识别。火焰检测器的安装位置能使其相邻的、对面炉膛反射的或相邻火焰的背景干扰处于最小。火焰检测器的视角可调整，以便在全负荷范围内均能观察到火焰。提供的火焰检测器最大视角范围为±5º，最佳视角通过试验确定。

1.1. 火焰检测器具有全电子自检系统,提供直观的火焰信号，确保不会提供一个虚假的“有火焰或逻辑有火焰”信号。

1.2 每只火焰检测器配有前置放大器，火焰检测器-放大器是一个完整的、隔离的系统，该系统包括模拟及数字自检电路、监视管、安装配件、带接插件的预制电缆和集装的供电单元。当检测系统故障时，能发出火检系统故障信号，防止保护系统误动或拒动。

美国COEN公司的ISCAN型系列火焰检测系统主要包括火检探头和信号处理器两部分，火检探头部分由外套管、瞄准管、凸透镜片、光导纤维和冷却风管组成；信号处理器为集成的ISCAN型火检传感器。

火检工作原理如下：

炉膛内燃料燃烧产生的光线穿过火检探头前部的凸透镜片，落在光导纤维的端部，光信号经过光导纤维传输送至炉墙外侧的火检探头，火检探头内的硅光电池将光信号转换成正比于火焰强度的电脉冲信号，在信号处理器内被检测火焰的电脉冲信号分别转换成4—20mA模拟量信号和无源开关量信号经过电缆送往系统模拟量信号在操作员站上作棒状图显示，开关量信号送入FSSS系统用于逻辑运算。

通讯连接图：

2.火焰检测系统有关参数调整：

维护调试人员对有关火检的参数进行调整应该遵循以下几个原则：

1）门坎值（THRESHOLD）绝不能低于-36DB；

2）闪烁频率（FLICKER FREQUENCY）最低不能低于22HZ，带宽（BANDWIDTH）不能低于4HZ。一般情况下，当闪烁频率为24HZ时，带宽则为8HZ；当闪烁频率为26HZ时，带宽则为12HZ。闪烁频率可以设为26HZ以上，但带宽则一般只设为12HZ。就闪烁频率与火焰的关系来讲，闪烁频率越小，越能检测到火焰，感受到的火焰强度也越大，但偷看的概率也越大；带宽值越大，其检测到火焰的稳定性则越强。

3）火检的增益（GAIN）值软件中有2个控制通道，高增益（HIGH）通道可以将原始火焰信号放大到1000倍，低增益（LOW）通道可以将原始火焰信号放大到100倍。

4）火检增益（GAIN）值大小的确定是根据不同燃烧器的不同工况条件来进行的。我们的软件中设有手动（MANUAL）和自动（AUTOMATI）两种。

A：手动（MANUAL）设置火检增益：绝大多数情况下，我们选用手动方式。

B：自动（AUTOMATI）设置火检增益：一般只在单台燃烧器锅炉中使用或在多台燃烧器锅炉中的特殊情况下使用。例如，由于某台燃烧器的工况极不稳定，火焰经常发生偏移，使的监测该燃烧器的火检信号变化很大，火焰信号忽高忽低，时有时无，在这种情况下，我们选择自动增益方式，火检就能根据锅炉内的实际工况相应地调整增益值的大小，近似0 DB的信号。其主要缺点是当目标燃烧器关闭后，该火检仍然会自动追踪其它燃烧器的火焰并发出有火信号，但对安全保护没有影响。当全炉膛灭火发生时该火检与其它火检一样会同时发出无火信号。

参数设置画面：

3. 存在的问题：

1）火检不稳定

锅炉在高负荷且不断层运行的情况下,煤层每层有一到两只火检闪烁,在断层或低负荷时,煤层每层有时有一只不见火,其他3只火检闪烁；而油层火检有时会无法满足点火需要。为维持锅炉运行,有的火检需要将开关量信号强制为1,严重影响锅炉的安全。

2）偷看严重

3）维护量大,备件消耗多

维护人员几乎每天都要对火检探头进行维护,火检探头凸透镜容易积灰；另外因为探头自身结构的限制,冷却风不畅通,探头冷却风无法将整个火检探头冷却，光纤及透镜损坏也较严重。

4）高温造成光电池光电特性降低,探头检测火焰能力差

火检传感器大约安装于距离炉墙200mm 处，始终在高温环境中工作。根据光电池光电特性与环境温度的关系分析,其光电特性受工作环境温度的影响较大。当传感器温度超过89℃时,光电池的光电特性急剧下降,使火检探头丧失检测火焰的能力。

5）火检探头卡涩

火检探头安装于保护套管内，保护套管由于长期工作在高温环境下产生变形，造成火检探头在维护时卡涩难以拔出。另外,燃烧器摆角及二次小风门挡板的位置也容易造成火检探头卡涩。

4．主要问题分析及改进：

1）火检不稳定：

影响火检质量的因素主要有：

光纤内缩或探头视角不正常，检测不到火焰。

初始直流信号 Raw AC Signal

增益调节 火焰状态

火焰监测器 故

障状态

规则状态

闪烁频率 信号强度

闪烁频率 阈值

调节 闪烁频率调节

增益控制 允许编程

增益设定值

闪烁频率

阈值设置