浅谈锅炉火检系统升级改造在电厂应用

摘 要：本文针对大唐洛阳首阳山发电有限责任公司ABB-SAFE FLAMETM DFS火焰检测器（已停产）的升级改造，采取最接近原设计及检修、操作习惯的改造方案，并利用拆除的旧设备作为老机组的备件，节约运行成本，并获得较好效果。

关键词：电站锅炉；火焰检测器；ABB；升级改造

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.036

1 基本情况

1.1 基本情况

首阳山公司#3、#4锅炉型号：DGl025/18.2 ―Ⅱ6，由东方锅炉厂生产，型式：亚临界一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢架、全悬吊结构的燃煤锅炉。分别于1995年08月和12月投运，燃烧方式：四角切向布置20个煤粉燃烧器、8个油燃烧器（AB、BC层），最低稳燃负荷：40%B-MCR；点火方式：轻柴油；炉膛火焰检测器装置为ABB公司生产的SAFE FLAMETM DFS T-Fired 5.83产品；当时每台锅炉火检系统共配置20组火检传感器及其配套装置，自下而上分别为AA、A层4个（煤油共用）、B层4个， BC、C层4个（煤油共用），D层4个，E层4个。

1.2 火焰检测系统存在的问题

经过多年的运行、维护，#3、4机组火检系统逐渐暴露出以下问题：

火检探头安装位置不合理，不能正确反映实际燃烧工况，漏看、偷看现象严重，检测可信度低；夏季火检探头工作环境温度达50℃左右，超过目前使用火检探头承受的环境温度，常出现探头损坏或灵敏度降低现象，大大降低了火检系统的可靠性；另外该型号探头、火焰检测器厂家已停产，备品、备件难以购买；火检探头镜片与光纤之间容易积灰，影响检测效果，给日常维护增加不少工作量；电源虽然双路冗余，但电源监视不够科学，放大器其中一路电源失电不会发出报警信号，若另一路也失电将失去相应的火焰信号造成保护误动作；火检系统经常有火检故障报警发生。检修人员到位检查时故障信号已经消失，无故障记录，不利于有针对性的开展检修维护工作；探头采用可见光波段，对燃烧火焰不能全面进行全方位动态检测。

2 前期工作

我公司专业技术人员与国内外火焰检测器厂家技术人员进行多次技术交流，就锅炉目前情况及存在的问题考察调研周边火电机组，初步确定选用分体式“外窥型”火焰检测器，煤火检安装位置不变，油火检重新开孔安装。改造后火焰检测装置实现“一对一”即每个火焰检测器对应一个燃烧器，提高锅炉设备的可靠性。改造后拆除的旧设备，作为另外两台机组备件。

3 方案确定

（1）经招标，最终选用ABB最新型火焰检测系统，对各燃烧器火嘴进行“一对一”的火焰检测。改造后配置油火焰检测器8个；煤火焰检测器20个，共配置28套ABB最新型SF810火焰检测器及光纤组件；电子间内配置控制柜一台，柜内布置2套AC220V/DC24V电源模块及14台FAU810双放大器智能单元。

1） SF810火焰检测器安装在锅炉本体对喷嘴“一对一”检测。

2）FAU810双放大器智能单元分别检测油燃烧器火焰和煤燃烧器火焰信号，并计算输出4～20mA信号及“有火/无火”信号和故障信号，每套FAU810双放大器智能单元可同时接受两路DC24V电源，形成模块级别的双路电源热备。

3）安装有火焰分析软件的上位机电脑可随时查看每套火焰检测器的运行曲线，也可在上位机随时调节单独火焰检测器的参数。

（2）火焰检测系统主要功能介绍：1）所有火焰检测器应能够清晰辨别出煤和油燃烧的火焰，每个燃烧器的“油”或“煤”火焰检测器应有4～20mA信号输出，以表示火焰的强度，同时还输出各自的“有/无”信号、自检和“故障”的干接点信号。。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。2） 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。3）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。火焰检测器必须有指导视线调整的指导器（电子指示器或LED指示器），使其能够非常容易地指导火焰检测器探头的视线调整。

（3）火焰检测器具有全电子自检系统，应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。火焰检测器采用智能型，具有以下基本功能：

1）有火/无火阈值调节；

2）增益控制；

3）屏幕显示火焰检测器所有参数、报警及状态；

4）可远程设置、调试/运行及显示；

5）自动判别功能，每次进行有火/无火判别后，应能推荐出下列参数：增益、增益频率、火焰闪烁频率、有火/无火区分比率、带宽、阈值等。

6）提供一套在Windows平台上开发的火焰检测软件，可以通过通讯网络，连接整台锅炉上的火焰检测器智能单元，实现对所有火焰检测器的统一管理。并具有与DCS远程通讯功能。

4 方案实施

热控专业与改造厂家反复多次交流，最终确定改造方案及具体改造实施办法，在借公司低氮改造停机时间对#3、#4锅炉进行改造，煤火检电缆利用原有的火检电缆，新增加的油火检重新敷设3X2X1mm（1芯备用）屏蔽电缆。考虑到前期炉前电缆有烧损情况，本次改造炉前布置转接接线盒，每台接线盒布置3套火检转接能力，改造后如发生烧损问题更换转接盒到火检探头之间5米电缆即可，为后续检修降低成本。

（1）火检探头定位及组件安装由火检厂家现场指导，热控专业派人协助，对每一个火检探头的检测角度及视角确定，为后续检修奠定基础，同时也提高公司专业技术人员的水平。

（2）现场接线及受电调试由厂家完成，设备受电成功后在上位机火检管理软件操作页面完成每套火焰检测装置的参数设置，大大节约调试时间。管理软件辅助功能包含参数设置、强制输出、历史曲线记录、参数储存、复制等功能，改造后每套火焰检测装置均可在线调取历史曲线，历史曲线包含火焰频率及强度，基本做到了燃烧情况“心中”有数，为后续检修及运行提供有力依据。

（3）火检系统改造后，由于需要高风压火检冷却风系统，原有的火检风压力不足，不能够满足现有火检系统使用要求。公司决定增加管道和电动门取冷一次风作为机组正常运行时的火检冷却风使用。在冷一次风管和火检风系统出口处各增加一个电动门，如下图所示。

具体控制逻辑修改：

1）引入火检冷却风母管压力变送器，逻辑中设置当火检冷却风压力大于3.5KPa时允许停两台火检冷却风机。

2）在就地增加火检冷却风压力低于3KPa压力开关。当A火检风机运行1分钟后，压力低于3.0Kpa动作延时5秒，联启B火检风机。B火检风机运行1分钟后，压力低于3.0Kpa动作延时5秒，联启A火检风机。当A、B火检风机任一运行，光字牌发“火检风机运行”报警信号。

3）原逻辑“A火检风机跳闸，联启B火检风机”保持不变。

4）增加“当任意一次风机在运行，且火检冷却风压低于3.0KPa， 联启A火检冷却风机并联关冷一次风至火检风电动门，联开火检风出口母管电动门”控制逻辑和两台一次风机全停联启A火检冷却风机并联关冷一次风至火检风电动门，联开火检风出口母管电动门”控制逻辑。

5）原两台火检冷却风机全停延时300秒MFT动作取消；火检风压力低于1.6KPa（三取二）延时300秒MFT动作停炉逻辑仍保留。

6）修改后当任一台一次风机运行，压力大于3.5KPa，运行人员可手动将火检风切换为冷一次风供，待系统压力正常后，允许停两台火检风机。

5 结论

改造后已连续运行3年未发生错误报警现象，故障率远远小于其它品牌，操作方便检修维护简单，说明本次改造是成功的；改造后的火检检修成本远远低于改造前，#3、#4机组拆下的旧设备作为#1、#2机组备件，在降低#3、#4机组运行成本的前提下也降低为#1、#2机组的运行成本；改造后火焰闪烁频率、火焰亮度均记录历史曲线，历史数据可查，不仅仅作为火焰“有无”判断，为运行参考也提供数据分析依据，可作为行业样板进行推广。