| 概述 锅炉火焰检测装置是锅炉炉膛安全保护系统的重要组成部分，装置的灵敏性与可靠性对锅炉本体与磨煤机的安全稳定运行有着举足轻重的作用。 某公司动力分厂作为化工企业的自备电厂，主要为化工区提供蒸汽和电源，同时也是锡盟电网的组成部分。由于化工设备年利用小时数要求达到8000h以上，因此对动力分厂的设备可靠性要求也较高。该厂配备5炉3机母管制运行，其中，5台锅炉均采用东方锅炉厂生产的DG420/9.8-Ⅱ型,为高压参数、自然循环、无中间再热、四角切向燃烧方式、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的∏型汽包炉。燃烧器采用四角切向布置的摆动式燃烧器, 切圆燃烧方式。每角设4个煤粉燃烧器和2个油燃烧器，共16个煤燃烧器和8个油燃烧器燃烧器。火焰检测采用了FORENY公司IDD分体式智能式动态火焰检测系统。在将近3年的运行过程，该套系统存在火检信号弱，火检光纤易烧坏等缺陷，严重影响磨煤机的稳定运行，也给机组安全、高效运行带来隐患。 二、火检系统构成及运行状况 FORENY公司为动力分厂锅炉提供的火检系统包括火焰检测器部套和火检冷却风部套。 火焰检测器采用FORNEY公司新型的智能火焰检测器。它由外导管、内导管、火检扫描器IDD-IIU、电缆组件和火检放大器RM-DR6101E组成。
火检扫描器IDD-IIU将光信号转换成电信号,并进行预处理，通过4芯屏蔽电缆将火焰信号输出到火检放大器。 RM-DR6101E火检放大器是一种卡架式独立双通道的放大器，它由微处理器（CPU），存储器，模拟电路，串行通讯口，信号处理线路，电源控制回路构成。放大器将由火检扫描器来的火焰信号进行放大并加以处理。 火焰检测器通过检测燃烧器火焰的特征频率和强度，能正确反映各种火焰状态,不发出错误信息。燃烧器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、抑制干扰光源的能力。火焰检测器含有自检系统，以确保不会提供一个虚假的“有火焰”信号；当检测系统故障时，能发出火检故障信号，并且相应的出错信息会显示在编程器的显示屏上。 编程器与火检放大器的微处理器直接进行通讯，配有FORNEY公司自主开发的编程软件包以支持火检系统的诊断和调节参数。
每只火检的火焰信号输出有4—20mA标准模拟量信号输出，以及无源常开型接点输出（火焰丧失时闭合），接点容量不小于250VAC， 为了确保火焰检测器有足够的冷却风，每台炉设2台专用的冷却风机，一台运行，一台备用，并加装两套过滤器装置。过滤器能在线拆除，及时清洗，以避免火检冷却风含尘量大，污染火焰检测器的前端的石英镜片组件。每台风机容量为100%，当冷却风压损失，风机出口压力偏低使，另一台风机将自动启用。该套冷却风系统能够提供的总风量为1000NM3/Hr，风机出口风压为7KPa。
在近3年的运行过程中，每台锅炉的火检系统都不稳定，煤燃烧器火焰强度不够，时有时无，在层火焰保护投入的情况下，经常由于保护动作造成磨煤机停运。即使通过编程器对门槛值和放大倍数等参数进行修正，火检显示依然不稳定，但是通过看火孔观察炉内燃烧情况，发现燃烧状况良好，火焰明亮。因此，可以判定是火检系统存在故障。
我们对运行中各台锅炉的火焰检测器部套进行部分抽检，发现拆出来的火检内套管组件有以下共同特征：光纤通体变色，部分光纤前端裂开，石英镜片组件污染严重，布满斑点（见下图）。在2010年3月进行的3号炉检修过程中，我们对3号炉的光纤进行全面更换，但是在运行2个月后对光纤进行检查，发现大部分光纤又出现损坏。 由于火检系统的缺陷，使得锅炉的灭火保护不能完整的投入运行(层火焰保护投入会造成磨煤机误跳闸)，已经严重的威胁到机组的安全运行，同时由于火检系统故障频发，增加了现场维护工作量，使得设备检修成本大大增加。 三、原因分析及改造措施 针对以上情况，我们邀请电科院专家共同研究故障形成原因，并提出了相应的解决方案。我们认为，造成火检不稳定的主要原因有以下几个方面： 1、火检不稳定的是多方面原因造成的。包括：光纤受损，通光量不够；外套管安装位置不合适，火焰观测范围小；光导头组件损坏（石英晶片模糊）、积灰导致光信号传输衰减，造成火检探头检测的信号弱；火焰门槛值和增益调整不当等。 2、光纤损坏频繁的原因有：火检冷却风压低，风量不够；在燃烧发生变化或煤质变化时，而燃烧没有及时调整，二次风配比不合理，导致燃烧器着火点过近，或者炉膛燃烧为正压，导致喷燃器前端温度较高；光纤前端冷却方式采用单层冷却，即火检冷却风是通在内外导管之间，而光纤前端得不到充分冷却，最终烧毁光纤；内导管通风方式只吹扫内外导管之间的积灰，不能完全吹扫光导头内的积灰，不能保护石英晶片。 针对以上原因，利用2号炉大修的机会我们采取了以下改进措施： 1、使用密封风来补充火检冷却风量的不足。密封风机出口母管压力为20-22KPa,远远高于火检风机出口的7KPa，送至至火检冷却风母管也能保持在10～12KPa左右 。同时应经常检查冷却风是否符合要求，确保流过每个探头导管的风量不小于
2、按照厂家要求对火检外套管的安装角度重新定位。根据煤火焰的特性，安装在相应检测煤粉燃烧器上方的二次风箱内。开孔位置为：以煤粉燃烧器中心向上 3、改造火检内套筒组件，变单层冷却为双层冷却。即在火检内套管和光纤之间再通一层冷却风，加强对光纤的冷却效果。 通过一个带“三通”的火检内套管和冷却风管相连将冷却风引到内套管组件上，原有的冷却风管道布置不需要改动,从原来的冷却风主管路上加一路引风管路，使冷却风从内冷却风入口连接处吹入、从瞄准镜的前端吹出直接对火检光纤进行冷却。
4、采用新型前端组件，加强对石英镜片的冷却。光纤前端的石英镜片组是光信号采集和放大的关键组件，由于布置在炉膛内部，工作环境尤其恶劣。如果燃烧调整不合适，导致着火点前移，使得光纤前端环境温度升高，如果风压不够，镜片组前端还容易结焦，甚至由于煤粉局部爆燃，炸坏石英晶片火。因此光纤前端小镜头要有合理分布的冷却风
，既能完全冷却光纤前端，又能使得小镜头片上不易结焦。我厂使用的前端组件冷却风是直线吹出，吹到镜头片的冷却风量却很小，冷却和防止结焦的效果有限，本次改造采用了新型的光纤组件，前端出风口设计为螺旋吹扫导向孔，冷却风通过导向孔后以锥形扩散的方向流动，在镜片周围对粉煤灰形成风屏，可以有效地减少结焦的几率，从而提高了光纤及镜头的使用寿命。 5、在保证光信号正确传输之后，我们对火焰放大器的参数也进行了重新设置，之前放大器内的增益值设置过大，一般设为30，使得信号易饱和、溢出，导致系统报警；同时放大器内的有火、无火门槛值设置低，放大器内部自检值通不过（放大器内部自定程序），也会导致报警。根据厂家意见和我公司燃用的煤种特性，最终我们将有火门槛和无火门槛值设为100，增益设置为20.这样及保证了一定的调整范围，也不会产生溢出报警。
通过以上一系列的改造工作，在2号炉启动后，该炉的火检系统运行稳定，没有出现火检闪烁的现象，FSSS保护全部投入运行，解决了层火焰不能投入的安全隐患。我们定期对改造后的光纤组件进行抽检，发现光纤冷却良好，没有发现因高温变色的现象。可以判定，本次改造是成功的。 四、结论
通过以上几方面的综合改造，很好的解决了多伦煤化工动力分厂的火检故障，为机组的安全稳定运行提供了可靠的保障。火焰检测系统是FSSS的重要组成部分，在生产过程中出现的故障也较多。经仅仅通过调整增益或是门槛值来改变检测强度是不可取的，应该综合分析处理，才能取得良好的效果。 |
