ABB UVISOR 火检系统在华润登封电厂的应用

1  火检系统结构
       华润登封电厂一期2×300MW 机组锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司生产的亚临界参数、自然循环、四角切圆燃烧、一次中间再热、半露天布置、全钢构架Ⅱ型布置汽包炉，每台机组配4套钢球磨煤机中储式热风送粉系统。采用固定式水平浓淡煤粉燃烧器，每角燃烧器设置15层喷口，包括有5层一次风喷口(A、B、C、D、E), 2层三次风喷口(F、G), 1 层顶二次风(OFA)喷口，7层二次风喷口(其中AB、BC、DE层3层布置有油燃烧器)。一次风喷口和三次风喷口四周均布置有周界风。
       根据燃烧器的布置，华润登封电厂一期2×300MW机组配置有5层煤火检和3层油火检，火检采用意大利ABB公司生产的UVISOR系列设备。火焰检测探头(简称火检探头)为闪烁型放大器 UR600 2000IR型(柔性光纤，延长型),2台机组配置1套智能单元(MFD)参数管理软件，用于对火检系统的分析、归档及调试等。
       每台机组设置2台火检冷却风(互为备用)，每台风机容量为100写，主／备用自动切换，以满足每个火焰检测器对冷却风流量、压力的要求。为了保证火检系统稳定运行，在安装调试过程中，必须将火检探头的仰角控制在±100以内。
2 火检系统调试优化
2.1 调试原则及依据
       华润登封电厂一期2×300MW机组投人运行已3年多，期间发现部分火检装置的火焰检测质量下降，特别是冬季机组低负荷时，更为严重。此外，2号锅炉总燃料跳闸(MFT)，首出原因为炉膛负压低，认为火检装置有“偷看”相邻或对角火焰现象，造成全炉膛灭火保护拒动。检查发现，火焰检测不良的原因是燃烧器结焦影响了火检探头视线、燃煤挥发分低导致燃烧黑区延长。为此，对火检系统进行了调试优化。
       在低负荷下(150MW)，锅炉燃烧稳定，火焰检测器能够真实反映炉膛燃烧情况。在高负荷时(300MW)，允许部分火检探头在一定程度上“偷看”相邻或对角火焰(不超过火检探头总数的25%)，这样不仅可保证锅炉稳定运行，而且可避免灭火保护拒动。
    火焰检测装置是依据火焰信号(强度信号(FS)和频率(低频(LF)、高频(HF))信号)的特性来检测火焰。强度信号代表火焰的亮度，频率信号代表火焰的闪动。对强度信号的处理比较简单，只需将实时火焰强度与强度阂值进行比较，当火焰强度高于强度阑值时，判定火焰强度条件成立。频率信号的处理实际上是对火焰信号波动部分的处理，频率信号包含信号的频谱、带宽、峰一峰值等参数，对火焰频率信号不只是进行简单的分析，还要对火焰的波形进行数字滤波、傅立叶变换，从而提供火焰波形中最具火焰特征的信号，作为判定有火、无火的依据。
      当火焰频率和强度均高于设定的阂值时，判定为有火，反之判定为无火。但是，有时燃烧过程中偶尔出现扰动或黑区，火焰强度或频率会短时间低于闭值，这时如果发出无火信号，将造成灭火保护系统误动。为了避免误发灭火信号，在火检系统中对灭火信号输出增加了延时。但是，该信号输出的延时较短易造成保护误动，延时较长易使保护拒动。为此，MFD提供了一种反时限特性的延时电路，以燃烧器灭火前的火焰强度和频率的变化速率决定灭火信号输出延时时间当火焰的强度、频率值以高速率降至闭值以下时，延时时间应长一些，因为这时炉内有足够的能量支持燃烧不会达到真正灭火的状态。当火焰的强度、频率缓慢地降至阂值时，说明炉内支持燃烧的能量较小，延时时间应短一些，以防止拒动。无火一有火延时与火焰强度和频率的上升速率成反比；有火一无火延时与强度和频率的下降速率成反比，从而提高了火焰检测的可靠性和准确性[1]。
2.2 调试方案及检验
      首先，在锅炉低负荷下依次起停给粉机，待给粉机给粉正常后，调整相应煤火检参数，使火焰的FS能够达到5 dB以上，且信号较稳定。模拟已停给粉机运行信号，检查相应火检是否存在“偷看”相邻或对角火焰的现象，如有则通过参数调整予以消除，同时保证火焰信号值的稳定。
    然后，在高负荷下依次起停给粉机，模拟已停给粉机运行信号验证相应火检是否存在“偷看”相邻或对角火焰的现象，如有则适当调整火检参数予以消除，确保存在“偷看”相邻或对角火焰的火检探头个数在规定范围内，同时要保证各火检在低负荷时的稳定性。
    在锅炉只投运油燃烧器工况下，检验火检系统的火焰检测情况，然后增加投运其相邻和对角油燃烧器以检验它们对试验火检探头的影响；在油煤混烧工况下，检验火检系统的火焰检测效果；在停油、锅炉燃烧稳定以后，首先检验火检系统是否能够正确发出有火信号，然后对试验火检探头的防“偷看”火焰的性能进行试验，其步骤如下：
    (1)在不影响锅炉稳定燃烧前提下，停运尽可能多的与试验火检探头相邻和对角的燃烧器；
    (2 )在高负荷情况下，投运尽可能多的燃烧器，然后逐个停运试验火检探头对应的燃烧器，以检验火检系统的看火情况。
    机组负荷为150MW且给粉机正常运行时煤火检参数见表1，模拟已停给粉机运行的煤火检参数见表2；机组负荷为300MW且给粉机正常运行时煤火检参数见表3，模拟已停给粉机运行的煤火检参数见表4。
            
            
            
            
    从表1～表4可见，B2、B3、C3、C4、DI、D4、E1、E2在给粉机停运后一次风阀未关的情况下存在轻微“偷看”相邻或对角火焰现象，B2、B3、C3、C4、 Dl、D4、E1、E2的FS值分别为(0-3)、(2-5)、(O-3)、(0-3)、(0-3)、(O-5)、(O-3)、(-3-3)dB。这是由于给粉机停运后在一次风阀未关的情况下还有少量煤粉进人炉膛，有时会有轻微的“偷看”相邻或对角火焰现象。根据调试经验，四角切圆锅炉火焰黑区一般距火检探头lm 左右，火检探头一般对准黑区后面的初始燃烧区，在距燃烧器喷口100-120 mm 之间，其延长线在1~2m之间与燃烧器上边缘的延长线相交，因此火焰黑区的长短对火焰检测信号起着很大的作用。