关于如何解决发电厂锅炉火检丢失

2024-05-16林宇鹏郑成峰

大众标准化 2024年7期

雷鸣，林宇鹏，陈鑫，郑成峰，蔡巍

（1.国能九江发电有限公司，江西九江 332000；2.烟台龙源电力技术股份有限公司，山东烟台 264006）

发电厂锅炉作为重要的能源转换设备，在运行过程中存在着一系列的安全和稳定性问题。其中，火检丢失现象是常见的一种问题，严重威胁着锅炉的安全运行。因此，解决火检丢失问题对于确保发电厂锅炉的稳定运行至关重要。文章通过对火检丢失问题进行深入分析，提出相应的控制策略和解决方法，以期改善锅炉的火检情况。

1 发电厂锅炉运行现状分析

当下，煤炭仍然是我国电厂锅炉主要的燃料来源。虽然近年来积极推广和利用可再生能源，如风能、太阳能等，但由于煤炭资源丰富且价格相对较低，在能源结构中仍占据主导地位。煤炭作为主要燃料之一，在燃烧过程中会产生大量的烟尘、二氧化硫和氮氧化物等污染物。为了减少煤炭燃烧过程中的环境污染，我国已经实施了一系列强制性的排放标准，并采取了一系列的污染物控制技术手段，如烟气脱硫、脱硝、除尘等，以减少对环境的不良影响。同时为了提高发电厂锅炉的能源利用效率，节约能源资源，减少温室气体排放，我国推动了能源管理、优化锅炉运行等措施。采用高效锅炉、余热回收技术和能量管理系统等手段，实现了对高温烟气中的热能的有效利用，减少了能源消耗和排放。除此之外，为适应能源结构调整和环境保护的需要，我国大力推动电厂锅炉技术创新和发展，例如，燃料改进、煤粉喷射燃烧技术、流化床燃烧技术等都在不断探索和应用，以提高煤炭燃烧效率，降低排放污染。总体来说，我国电厂锅炉在煤炭燃烧过程中仍面临着一系列环境问题，但通过一系列污染控制技术的引入和应用，以及高效能利用与技术创新的推动，锅炉的燃烧效率正在逐步提高，减少了对环境的污染，确保了电力生产的可持续发展。

2 火焰检测器的组成及工作原理

2.1 火焰检测器的组成

火焰检测器通过将探头感应到的光信号进行传输和处理，可以准确地检测到周围环境中的火焰状况，并发出相应的信号。这种火焰检测器在工业领域中广泛应用，用于对火焰进行实时监测和自动报警。火焰检测器主要由以下部件组成，共同构成了一套有机整体。火检光纤多位于内导管内，而外导管是对内导管的一种支撑和引导作用。

（1）内导管：内导管是一根负责保护和引导光纤的管道。它通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成，以确保光纤在监测火焰时的安全性和可靠性。

（2）外导管：外导管是位于内导管外部的另一层管道，具有引导和支撑的作用。它通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成，以提供额外的保护和稳定性。

（3）光导纤维：光导纤维是用于传输光信号的纤维线束，通常由光纤材料制成。它通过将传感器部分（探头）与变送器部分连接起来，将捕获到的光信号传递给电路进行处理。

（4）探头：探头位于火焰检测器的末端，用于捕获周围环境中的光信号。当火焰存在时，它能够捕获到火焰产生的特定波长的光信号，并将其传递给光纤进行传输。

（5）带微处理器的光电放大电路的变送器：这是火焰检测器中的关键组件，用于接收光纤传输的信号，并进行信号放大和处理。它通常还用于进行故障监测、校准和其他功能的电子电路。

2.2 火检的工作原理

当炉腔内燃料燃烧产生光线时，光线通过火检探头前部的凸透镜片，光信号通过光导纤维传输到火检探头的外部。在火检探头内部，光信号被接收并转换为与火焰强度成正比的电脉冲信号。这通常通过硅光电池或其他类似器件来实现。接收到电脉冲信号后，信号处理器将其转换为4～20 mA模拟量信号和无源开关量信号。4～20 mA模拟量信号可以用于连续检测火焰的强度，而无源开关量信号通常用于逻辑运算或向FSSS（火焰监控系统）传递信号。经过电缆传输，模拟量信号被送到操作员站进行监测和显示，而开关量信号则被发送到FSSS系统进行逻辑运算，以实现自动报警或其他应用。通过这个工作原理，火焰检测器能够捕捉炉腔内的火焰信号，并将其转换为电信号，以便进行监测、控制和报警。这种火焰检测器在工业环境中被广泛应用，以提高生产安全性，保护设备免受火灾等潜在危险。

3 发电厂锅炉火检丢失的问题分析

发电厂锅炉火检丢失是一个非常严重的问题，可能导致火灾发生和安全事故发生。造成火检丢失的因素具体如下。

3.1 观火孔结焦

在锅炉运行过程中频繁变换煤种，并且未能及时调整燃烧方式导致炉膛结焦，遮挡了火焰检测系统的观火孔，使得火焰检测受阻，从而无法准确观测到燃烧火焰的情况。此外，炉膛结焦堵塞了观火孔时，如果炉膛内部的燃烧过程出现异常，可能会导致火焰蔓延失控，引发火灾事故，对设备和人员造成重大损失。

3.2 探头污染

一方面，如果火焰检测系统的探头被污染，会影响光信号的传输和捕捉，使火焰检测器无法准确捕捉到火焰信号。进而导致火检丢失或误报火警，从而影响对火灾的及时发现和处理。另一方面，探头污染会降低火焰检测器的灵敏度，使其对火焰信号的感应能力减弱。在一定程度上会导致无法检测到火焰的弱光信号或延迟检测时间，从而增加火灾蔓延的风险。

3.3 火检放大器故障

由于维修工作不足，以及热维修技术人员对放大器的检测性能缺乏了解，可能导致火检放大器故障的问题。长期使用会增加放大器故障的风险，并且无法及时发现和修复问题。当检测放大器发生故障时，直接更换为新的型号，若热维修技术人员不了解新型号的性能和调试方法，采用错误的调试操作，从而进一步损坏放大器或影响其正常工作。

3.4 火检光纤烧毁

通常在实际工作过程中，多数使用外窥视火检系统，光纤工作面较为直接，正对观火孔，往往在锅炉正常运转时，出现燃烧失衡状态，导致膛内正压过高，加之辐射过热，一旦不能及时灌输冷却风，极易烧毁光纤。

4 控制火检丢失对策及解决方法

4.1 定期维护和检修

首先，定期检查和清理火焰检测器的探头和光导纤维，确保它们没有污垢、灰尘或其他物体的堆积。这样可以保证光线的传输和接收的准确性。其次，定期检查火焰检测器的零部件，如硅光电池、光源等，是否出现老化和损坏。必要时要及时更换这些部件，以保持火焰检测器的正常工作状态。此外，定期对火焰检测器进行校准和测试，确保其灵敏度和准确性。这可以通过使用标准火焰源进行测试，然后进行相应的调整和校准来实现。最后，记录火焰检测器的维护和检修情况，包括维护日期、维护人员、维护内容等。总的来说，定期维护和检修火焰检测系统是确保其正常运行和预防火检丢失的重要措施。通过清洁探头和光导纤维、检查和更换老化部件、校准和测试，以及记录维护情况，可以保持火焰检测器的良好状态，并提高可靠性和准确性。

4.2 减少锅炉折焰角积灰

首先，合理控制燃烧工艺，使燃料在锅炉内充分燃烧，减少未燃烧物质的生成。适当调整燃烧风量、进料量和燃烧温度等参数，保证高效率燃烧。其次，选择合适的燃烧器和喷嘴，确保燃烧器的稳定性和可靠性。定期维护和清洗燃烧设备，避免堵塞和积灰现象的发生。同时，定期清理锅炉内的灰渣和积尘，保持锅炉内部的清洁。使用合适的清灰设备和除尘装置，有效去除燃烧产生的灰渣和颗粒物。此外，考虑锅炉结构和布局的合理性，减少折焰角的形成和灰渣积聚的机会。通过调整锅炉内部的流动特性，使灰渣能够顺利排出，减少积灰的可能性。最后，定期对锅炉进行运行监测和检查，及时发现问题并解决。通过监测锅炉的燃烧状态、温度、排烟等参数，可以提前预防和处理折焰角积灰的情况。通过以上措施的综合应用，可以有效减少锅炉折焰角积灰的问题，提高锅炉运行的效率和可靠性，并降低设备故障和事故的发生率。

4.3 提升运行技术调整精益化

要提升锅炉的运行技术并实现精益化，应制定详细的操作程序和标准，确保操作人员按照标准化流程进行操作。这有助于避免人为错误，提高操作的可靠性和一致性。同时，采用先进的监测技术，如远程监测系统，实时监测锅炉的运行状态和参数，及时发现问题并进行调整和优化。这有助于改善燃烧效率、减少能耗和排放。合理选择燃料种类和质量，确保供应可靠和稳定。进行燃烧参数调整，使得燃料与空气充分混合，提高燃烧效率和热能利用率等。这类措施将有助于提高锅炉的能效、环保性能和安全可靠性，降低能源消耗和排放，提升生产效率和经济效益。

总而言之，对于发电厂锅炉火检丢失的问题，需要综合考虑硬件设备故障、布置、烟尘影响等多方面的因素，并采取相应的措施进行预防和修复，以确保火焰检测器的正常工作，降低火灾发生率。同时，也需要持续加强培训，提高操作人员对火检系统的重视和有效运用。

5 案例探讨

哈尔滨锅炉厂有限责任公司的两台锅炉在投运以来出现了一些问题，影响了锅炉的安全稳定运行。为了解决这些问题，公司进行了锅炉整改工作，并在2016年对#2炉进行了喷口改造。然而，改造后仍然出现了多次炉腔前墙或后墙失去火焰检测、投油稳燃以及严重情况下的煌火事件。2018年10月再次对#2炉的二次风喷口进行了改造，以提升锅炉的燃烧稳定性。然而，在改造后的运行中，仍然出现了前后墙大部分火检强度下降至20%左右、投油稳燃的情况。

5.1 问题分析及改进措施

5.1.1 锅炉火检强度大幅减弱现象

腔内负压无明显晃动、投入油枪助燃之后负荷上升、前墙火检减弱后，后墙火检稳步提升等。火检强度的减弱可能是由于炉腔内燃烧不充分，导致火焰高度不稳定或火焰局部熄灭。这可能与喷口设计不当、燃烧参数调整不合理、燃料质量差等有关。需要注意的是，火焰强度减弱的原因可能有多种，可能需要结合具体情况进行综合分析和解决。建议与专业的锅炉设备供应商、技术人员或专家进行详细的讨论和咨询，以找到针对该问题的最佳解决方案。

5.1.2 火焰存在“偷看”情况

在锅炉运行过程中，火焰的“偷看”现象指的是火焰通过火检系统之外的缝隙或间隙逸出，导致火检系统无法正确检测到火焰状态和位置。火焰存在“偷看”的情况可能会影响锅炉的安全运行，因为火焰的正常检测是锅炉自动控制和保护系统的重要组成部分。如果火焰逸出、“偷看”，可能导致控制系统误判火焰是否存在，从而导致不正确的控制和保护动作，甚至引发安全事故。针对火焰存在“偷看”的问题，需要对锅炉结构进行检查和修复，优化火检系统，加强系统的维护，并加强运行人员的培训和监督。通过这些措施的综合应用，可以有效解决火焰“偷看”问题，确保锅炉的安全稳定运行。

5.1.3 火检探头卡涩

由于长期工作在高温环境下，保护套管可能会发生变形，导致火检探头难以插回原位。这种情况下，可以松开固定在炉墙上的外套管顶丝，将外套管向外拉，以便更轻松地将内套管插回到位。并且燃烧器的摆角和二次风门挡板位置可能会导致火检探头卡涩。为了解决这个问题，可以考虑在风道内外导管中部加装支架，以确保外导管的弯曲度适当。同时，在计算摆角时要留出足够的伸缩余量，使外导管的角度大于120°。这样可以确保不影响摆角的调整并保证火检设备的正常检测。定期的维护和检修也是解决火检探头卡涩问题的重要措施。定期清洁和校准火检探头，并确保探头周围环境的清洁，有助于防止卡涩问题的发生。总之，火检探头卡涩可能是由于保护套管变形、燃烧器摆角和二次风门挡板位置等因素造成的。通过实施适当的调整和维护措施，可以解决这个问题并确保火检设备的正常运行。