襄樊電廠鍋爐是由上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界中間再熱自然循環(huán)汽包鍋爐。燃燒器采用四角布置切園燃燒方式，四組直流式寬調(diào)節(jié)比(WR燃燒器)擺動式燃燒器布置于爐膛下部的四角。每組燃燒器由5層一次風(fēng)噴嘴，8層二次風(fēng)噴嘴和2層三次風(fēng)噴嘴組成，其中有3層二次風(fēng)噴嘴中設(shè)置了輕油油槍，每支油槍相應(yīng)地配備了一支高能點火器，自動控制點火，油槍采用機構(gòu)霧化，燃燒器的煤粉噴嘴和油槍均配有火焰檢測裝置。
　　
　　一、系統(tǒng)的組成及檢測原理
　　
　　襄樊電廠火焰檢測裝置是美國FOR—NEY公司提供，其主要組成包括探測器和放大器兩大部分。其中探測器部分又由探頭和光纖電纜部件組成。
　　
　　1．光纖電纜部件：由美國Fireye公司提供，其組成為光學(xué)鏡頭、光纖束和內(nèi)外支架等部分。光學(xué)鏡頭安裝在鍋爐的風(fēng)箱和爐墻附近。內(nèi)支架從鍋爐的爐墻通過金屬軟管與外支架相連。內(nèi)、外支架主要是起固定作用。光纖束放置于金屬軟管內(nèi)，光纖與探頭相連。
　　
　　當(dāng)燃燒器擺動、風(fēng)箱內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)或燃燒器的噴嘴影響火焰探頭對爐膛火焰檢測的視線角度時，我們就需要通過光纖將火焰引出來。一般鍋爐燃燒時，爐膛會形成一個較大的火球，常規(guī)檢測都是采用測量單個燃燒器的火焰確定燃燒器火焰的有無。為了避開火球?qū)蝹€燃燒器火焰的影響，便于準(zhǔn)確測量單個燃燒器火焰狀態(tài)，需要對火焰測量的角度做一些調(diào)整，而采用光纖電纜正是為了滿足這一要求，它既可以較容易地實現(xiàn)安裝，又增加了測量的準(zhǔn)確度，同時通過光纖可將探頭遠(yuǎn)離鍋爐的高溫區(qū)，有利地保護(hù)了探頭的元器件。
　　
　　2．探頭：型號DPD(IR)為智能型。主要將火焰燃燒器燃燒的形狀以文本方式寄存，利用微處理器和軟件計算，不斷地測量火焰的幅值和頻率特性來判斷火焰的狀態(tài)，并且將火焰燃燒工況轉(zhuǎn)換成脈沖信號。
　　
　　每個燃燒器都有它特定的火焰形態(tài)，包括外形(包絡(luò)線)和火焰強度。DPD探頭由此形成一個文本，在學(xué)習(xí)“(Learn)”方式下，對目標(biāo)火焰信號的頻率特性進(jìn)行實時分析、確定火焰的類型(如有火焰、相鄰火焰、背景火焰、無火焰等)和火焰頻譜特性映像。在“工作(RUN)”方式下能將所測火焰信號與存檔火焰進(jìn)行比較、鑒別，以判別火焰的狀態(tài)。
　　
　　這種數(shù)字文本技術(shù)設(shè)計大大簡化了人機接口，簡化了人們對探頭的靜態(tài)校驗工作，特別是自診斷和“步進(jìn)式”編程使得探頭操作簡單。
　　
　　3．火焰放大器：其型號為DP7000，接收探頭發(fā)出的火焰脈沖信號，并進(jìn)行綜合處理，發(fā)出有／無火焰狀態(tài)信號、臨界火焰報警信號以及4—20mA的火焰信號。
　　
　　二、系統(tǒng)安裝
　　
　　爐膛火焰系統(tǒng)安裝質(zhì)量將直接影響到火焰檢測裝置測量的結(jié)果，特別是探測器部分，它是將火焰信號變成可處理的數(shù)字信號的重要環(huán)節(jié)，是系統(tǒng)的一次元件，安置于鍋爐爐前就地。下面簡要介紹一下探測器部分在安裝過程中應(yīng)注意的幾個問題：
　　
　　1．探測器的內(nèi)支架中心線與燃燒器火焰中心線應(yīng)成5度左右的夾角，以保證探測器對準(zhǔn)火焰的初始燃燒區(qū)。
　　
　　2．探測器的光纖束軟管部分應(yīng)盡量繞開障礙物(如空氣擋板等)，或在障礙物上適當(dāng)位置開孔(槽)。在試運前試動一下空氣擋板，檢查是否與軟管或支架相碰，同時考慮到鍋爐膨脹的行程。
　　
　　3．安裝探測器應(yīng)注意爐膛二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向，探測器應(yīng)安裝在按氣流旋轉(zhuǎn)方向點火器下10—30度左右的位置。
　　
　　4．探測器安裝的位置應(yīng)在50—150cm的可視目標(biāo)區(qū)域工作，可視區(qū)域太大或太小都容易引起“偷窺現(xiàn)象”或“火焰失真”的產(chǎn)生。
　　
　　5．探頭應(yīng)避免油、灰、煙塵等污染物污染。探頭安裝位置的溫度不能超過65℃，否則會影響探頭的壽命。
　　
　　6．探頭必須與地絕緣，應(yīng)在支架上安裝絕緣套。絕緣套有兩個方面的作用，其一是防止熱傳導(dǎo)，避免爐膛熱沿支架傳導(dǎo)到探頭上，其二起電氣絕緣作用，避免對測量信號產(chǎn)生干擾和噪聲。測量信號連接應(yīng)采用屏蔽電纜并將其連接至DCS接地系統(tǒng)，防止強電干擾。
　　
　　三、系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)
　　
　　火焰系統(tǒng)的調(diào)試就是使系統(tǒng)正確反映火嘴燃燒工況，準(zhǔn)確分辨出燃煤還是燃油，并且不致偷窺到上、下或相鄰火嘴以及整個爐膛背景火焰。在調(diào)試過程中首先對Forney智能型火焰探頭進(jìn)行靜態(tài)整定和動態(tài)學(xué)習(xí)火焰燃燒情況調(diào)整。對探頭靜態(tài)整定包括對探頭進(jìn)行組態(tài)，產(chǎn)生一個文本，然后存儲文本，投入運行。一個完整的文本包括一系列設(shè)定的參數(shù)和已存火焰有／無狀態(tài)文件。在探頭上有八位LED顯示和4個用于設(shè)定不同值和參
　　
　　數(shù)的按鈕，其中三個按鈕位于探頭表面，它們分別是Advance、Help、Change。
　　
　　Advance：顯示文件內(nèi)容和目錄。
　　
　　Help：說明文件內(nèi)容的意義。
　　
　　Change：修改目錄范圍內(nèi)的設(shè)定值，在修改數(shù)字之前要按編程使能鍵。
　　
　　在探頭的側(cè)面(外殼內(nèi))有ProgramEn—able鍵，即編程使能鍵，用于編程允許。
　　
　　編程的步驟主要如下：
　　
　　1．按編程使能鍵，使探頭處于設(shè)定狀態(tài)。
　　
　　2．編程文件文本。
　　
　　3．組態(tài)探頭的狀態(tài)和各種參數(shù)。
　　
　　4．調(diào)整探頭對準(zhǔn)火焰的角度、量程和靈敏
　　
　　5．學(xué)習(xí)火焰有狀態(tài)。
　　
　　6．學(xué)習(xí)火焰無狀態(tài)。
　　
　　7．存儲文本數(shù)據(jù)。
　　
　　8．將探頭置于運行狀態(tài)備用。
　　
　　探測器共有兩級清單，即狀態(tài)清單和設(shè)定值編程清單。狀態(tài)清單只用于顯示當(dāng)前探測器的被檢燃燒器火焰的狀態(tài)信息。設(shè)定值清單則用于對探測器靜態(tài)和參數(shù)設(shè)定，具體整定調(diào)整見表1和表2　　探測器的動態(tài)調(diào)試就是在一定的負(fù)荷情況下分別對每個燃燒器的火焰進(jìn)行學(xué)習(xí)。在動態(tài)調(diào)試過程中一定要保持鍋爐負(fù)荷的穩(wěn)定(不能擺動火嘴)，同時相鄰火嘴燃燒工況要保持不變。探測器屏幕顯示LRN＝110開始遞減，當(dāng)減至100時，顯示NEWDATA，然后繼續(xù)。在學(xué)習(xí)過程中，如果出現(xiàn)負(fù)荷變化或相鄰火焰的切除或投入，顯示屏?xí)亠@示NEWDATA，并復(fù)位至100，重新開始計數(shù)，當(dāng)減至0時，顯示學(xué)習(xí)完成。具體調(diào)試如下：
　　
　　1．在機組高負(fù)荷(270MW以上即90％負(fù)荷以上)工況下，分別對煤火檢在給粉機轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)／分和700轉(zhuǎn)／分時，對有火狀態(tài)(燃燒器投運)和無火狀態(tài)(燃燒器切除)的工況下分別進(jìn)行LearnOnNew和LearnOnAdd設(shè)定，然后投入保護(hù)。
　　
　　2．經(jīng)過以上調(diào)試，機組緩減負(fù)荷分別在240MW(80％負(fù)荷)、200MW(70％負(fù)荷)穩(wěn)定工況，檢查火焰實際運行情況進(jìn)行燃燒器投／切實驗，檢測是否真實，有無虛假火焰現(xiàn)象。
　　
　　3．為了保證火檢在任何工況下均能穩(wěn)定工作，需將鍋爐負(fù)荷降至170MW左右(不投油助燃)，然后逐一將煤火檢在給粉機轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)／分以下時再進(jìn)行LearnOnNew設(shè)置，然后在700轉(zhuǎn)／分左右高速轉(zhuǎn)動時進(jìn)行LearnOnAdd調(diào)整。　　4．在運行中如果火檢出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，可再作1—2次升、降負(fù)荷，按上述步驟進(jìn)行LearnOnAdd調(diào)整。
　　
　　其次對火檢放大器進(jìn)行組態(tài)調(diào)試。每個DP7000放大器可以接收兩路火檢探測器發(fā)送的脈沖信號，襄樊電廠采用一路配置。放大器的顯示值同樣分成兩組，即狀態(tài)組和設(shè)定值組態(tài)組。狀態(tài)組顯示運行參數(shù)，所有參數(shù)以縮寫方式顯示。見表3：
　　
　　設(shè)定值組態(tài)組用于對放大器進(jìn)行組態(tài)設(shè)定和參數(shù)修改。在動態(tài)調(diào)試過程中火檢判別繼電器動作值根據(jù)實際情況而定。我們設(shè)定在200pps左右，在實際調(diào)試過程中一般有火頻率在250pps左右，發(fā)出信號繼電器的動作值一般應(yīng)比實測值低50個脈沖，無火頻率在150pps左右，臨界報警火焰動作值比無火動作值高20個脈沖。見表4　　通過對探頭和放大器的調(diào)試可知有火響應(yīng)時間為1秒，火焰失去響應(yīng)總時間為4+1＝5秒，即從探頭觀察不到火焰到放大器發(fā)出無火焰信號為5秒時間。
　　
　　四、影響火焰檢測的因素及分析
　　
　　鍋爐燃燒方式燃料的種類對鍋爐燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)選型、鍋爐布置以及鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性都有著較大的影響，直接影響到鍋爐的燃燒，而燃燒狀態(tài)的穩(wěn)定與否以及燃燒形成的火焰形狀又影響火焰檢測的準(zhǔn)確性和靈敏性。以下就這些方面分別予以分析說明：
　　
　　1．燃燒方式對火檢的影響
　　
　　Forney公司的火檢系統(tǒng)以火焰外形與火焰強度形成一個文本，在此基礎(chǔ)上，通過特定的軟件，對文本進(jìn)行分析和處理。不同的燃燒方式形成的背景火焰形狀不同，對燃燒器火焰產(chǎn)生的影響因而也不同，因此，在軟件方面對火焰信號的處理是不具有通用性，同時，上下或相鄰的火焰對單個燃燒器火焰影響又各異，通過數(shù)字文本對火焰檢測進(jìn)行判別影響較大。
　　
　　2．燃燒對火檢的影響
　　
　　燃燒動態(tài)過程的穩(wěn)定性對火焰的測量有著非常重大的意義，燃燒的穩(wěn)定雖然與燃料的細(xì)度、燃料／風(fēng)的配比有著直接的關(guān)聯(lián)，同樣與燃料的種類也密不可分。從燃料的常規(guī)分析來看，煤燃燒時，除部分固定和游離氫外，元素成分大都不是單質(zhì)狀態(tài)燃燒，而是組成復(fù)雜的有機參與燃燒，其燃燒過程與工業(yè)分析中分析出過程大致相同，因此，直接影響鍋爐燃燒及運行的因素，主要是煤的工業(yè)分析成分，即揮發(fā)分、水分和灰分。現(xiàn)簡述它們對燃燒的影響：
　　
　　(1)揮發(fā)分的影響
　　
　　揮發(fā)分含量越多的煤，越容易著火，燃燒也易于*。這是因為：揮發(fā)分是氣體可燃物，其著火溫度較低，揮發(fā)分越多，其著火溫度越低，使煤易于著火；揮發(fā)分多，相對來說煤中難燃的焦炭便少；大量揮發(fā)分析出，著火燃燒可以放出大量熱量，造成爐內(nèi)高溫，有助于焦炭的迅速著火和燃燒，因而揮發(fā)分多的煤也較易于燃盡，揮發(fā)分是從固體燃料內(nèi)部析出，它析出后使燃料具有孔隙性，揮發(fā)分越多，燃料顆粒的孔隙性越多、越大，使燃料與空氣接觸面增大，便于燃燒*。襄樊電廠設(shè)計煤種為登封貧煤和黃陵煙煤各50％混合，其可燃基揮發(fā)分為22．62％，校核煤種A為河南登封貧煤，揮發(fā)分含量為14．22％，校核煤種B為陜西黃陵煙煤，揮發(fā)分含量為35．46％。較大幅度的變化時對火檢系統(tǒng)的檢測產(chǎn)生了很大影響，當(dāng)煤種發(fā)生變化時需要進(jìn)行動態(tài)學(xué)習(xí)調(diào)整。
　　
　　(2)水分的影響
　　
　　燃煤中水分多，燃燒時放出的有效熱量便減少，水分多，會降低爐內(nèi)燃燒溫度，并增加著火熱量，因而可使著火推遲，甚至?xí)怪鸢l(fā)生困難。
　　
　　(3)灰分的影響
　　
　　燃料中的灰分不但不能燃燒，而且降低燃料的發(fā)熱量，妨礙可燃質(zhì)與氧的接確，增加燃料著火和燃燒的困難，還使燃燒損失增加。燃料中灰分增加，可以使火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，影響著火，也會使火焰溫度降低，這是因為加熱灰分的熱量消耗隨之增加。煤的發(fā)熱量降低，灰分和水分含量越大，灰分增加而引起的溫度下降幅度越大。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　Forney公司智能型火焰檢測系統(tǒng)通過文本處理對火焰狀態(tài)進(jìn)行分析處理，給我們提供了一套嶄新的測量方法。基于微處理器和軟件計算分析不斷地檢視被測火焰的強度(幅度)和頻率特性，方便地實現(xiàn)了對系統(tǒng)的靜態(tài)整定和測量元器件的校驗，簡化了人機操作，為火焰檢測裝置的開發(fā)與應(yīng)用開拓出新的方向。但在實際運行中，運行工況發(fā)生變化或煤質(zhì)發(fā)生變化，對其測量的準(zhǔn)確度、靈敏度產(chǎn)生較大的影響，甚至出現(xiàn)錯誤的結(jié)果，需要根據(jù)實際情況不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)整，這樣給運行維護(hù)人員增加了較大的工作量，同時在調(diào)整過程中對穩(wěn)定工況要求較嚴(yán)，并且要通過升、降負(fù)荷幾次才能確定，給運行人員增加了難度，也增加了生產(chǎn)運行成本。