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摘要：本文主要介紹了常熟公司650MW機組的鍋爐火檢系統的改造情況，經過改造，火檢電源得到了優化，光纖得到了更有效的保護，大大提高了火檢系統的可靠性和鍋爐運行的經濟安全性，取得了顯著效果。
關鍵詞：火檢；光纖；可靠性
Abstract: This paper mainly introduces the reconstruction of boiler fire detection system with 650MW unit, which has been employed in Changshu Company. After reconstruction, the fire detection power has been optimized and the fiber can be protected more effectively.
In addition, the reliability of fire detection system and the safety of boiler system have also achieved remarkable results.
Key words: Fire detection; Optical fiber; Reliability
1　引言
爐膛火焰檢測系統是300MW以上的鍋爐安全運行必須投入的安全保護系統。火檢系統主要由四部分組成：（1）采光系統（光纖、光纖護套管）；（2）火檢探頭；（3）火檢電源；（4）火檢冷卻風。其主要原理是利用探頭中光敏元件，通過光纖采光來監測各燃燒器燃燒工況；并可通過設定火焰強度、頻率值或利用火焰特征掃描、記憶（火焰學習功能）來區分被檢火焰和背景（偷看）火焰，從而實現了單火焰檢測功能。
鍋爐火檢系統在保障鍋爐安全穩定運行方面起著重要作用，因光纖燒壞時火檢系統產生的“無火”現象易引起運行人員誤投油操作或導致無火跳磨的保護誤動作，甚至發生“全爐膛滅火”保護誤動作的可能，因此火檢系統產生的“無火”問題己成為電廠燃煤鍋爐目前較為普遍存在的一種問題。火檢系統檢火的準確率下降，對燃煤鍋爐的安全經濟運行帶來了嚴重影響。本文著重介紹通過火檢系統的改造與優化，來降低火檢系統故障率，從而減少或消除此類原因產生的火檢誤判，以便從根本上解決此類滅火問題。

2　現狀描述及存在的問題

華潤電力（常熟）發電有限公司1號機組應用哈爾濱鍋爐廠生產的650MW超臨界循環鍋爐，采用前后墻對沖燃燒系統。火檢系統為四層油、四層煤共裝有56只美國FORNY公司一體化火檢探頭和8只微油火檢探頭分別對油、煤燃燒器火焰工況進行檢測。

（1）華潤電力（常熟）發電有限公司1號機組投運后不久發現鍋爐火焰檢測系統效果不太理想，特別是有部分燃燒器經常出現“無火”報警信號。經分析研究，造成“無火”原因探頭直接損壞故障很少，主要原因是光纖冷卻效果不好，長期超溫運行，造成采光端嚴重燒損甚至脫落、光纖透鏡嚴重結焦而導致光纖透光率下降；進入火檢探頭紅外光亮度信號在傳輸過程中大為減弱，使得探頭輸出信號值下降，若此信號值低于火檢放大器中火焰繼電器（開關量輸出）“無火”的門檻值，極易造成誤報“無火”信號。這種現象易誤導運行人員投油助燃，使得助燃用油量增加；若引起跳磨煤機保護誤動作，易引起更大的事故。

（2）火檢冷卻風導管在高溫環境里由于火檢冷卻風量不足容易變形彎曲，更換困難，加大了日常維護工作量，同時由于風量不足，火檢前端存在積灰現象也比較嚴重。

（3）華潤電力（常熟）發電有限公司鍋爐火檢分四層布置，前后墻對沖，每臺磨煤機對應一層火檢。原設計前墻火檢共用一個電源柜、后墻火檢共用一個電源柜。存在問題是：一層前墻火檢采用一路電源，一層后墻火檢采用一路電源，這樣當電源失去時，每一層一面的火檢就全部失去，會導致半磨跳閘。

3　原因分析
3.1　光纖冷卻效果差
原FORNY火檢護套管光纖冷卻風通道設計在內、外護套管之間，為單層冷卻風通，冷卻效果差，光纖長期在350℃左右高溫下工作，采光端極易被燒焦、脫落，造成光纖透光度變差，甚至不透光。
3.2　外護套管軟管部分容易損壞、漏風因外護套管在爐內軟管隨燃燒器上下擺動經常受到曲撓和飛灰沖刷，容易損壞造成漏風現象；由于是單層冷卻風道結構，一旦軟管處漏風，護套管出風口冷卻風流量大為下降；光纖工作溫度就會升高。如發現某個角光纖經常被燒壞，基本上都是外護套管軟管漏風所致。

3.3　入風口冷卻風壓低或出風口結焦
當光纖護套管入口風壓小于5.5kPa時，可能是火檢冷卻風機送風管道局部積灰而通風不暢；如入口風壓大于7kPa，而冷卻風流量小于250L/mim時可能是護套管出風口結焦，以上兩種狀況均可造成光纖冷卻效果下降，容易被燒壞。

3.4　火檢電源布局不合理
火檢電源是火檢系統的重要組成部分，目前火檢系統采用前墻32套火檢共用一套電源，后墻32套火檢共用一套電源，每套電源通過一套橋堆輸出電源到火檢探頭，電源和橋堆任一一套出現故障均會導致前墻或者后墻火檢電源喪失，火檢不能檢測，會引起鍋爐的MFT的風險。

4　改進措施
4.1　更換冷卻效果更好的光纖導管
改進后帶冷卻風道的內護套管，其組件如圖1所示。

4.2　增設直冷光纖風通道
帶冷卻風道的內護套管是在內護套硬管上（在外護套管進風三通對應處）開有三條6×120的進風槽（如圖1中A-A剖面），冷卻風進入三通后分為兩路：
一路是外層冷卻風，另一路是內層冷卻風，其流向是從三條進風槽內護套管中，沿著光纖穿過通風透鏡后從鏡頭護罩Φ8孔流出，形成一條新的直接冷卻光纖的風通道。這樣對整個火檢護套管來講，就具有雙層冷卻風作用，有效提高了光纖冷卻效果。
4.3　光纖透鏡的改進
從圖2可看出，原光纖透鏡是不可以通過冷卻風的，內護套管要通過冷卻風必須對光纖透鏡結構進行改進。改進后的通風光纖透鏡將石英平鏡由Φ15改為Φ7縮小了透鏡直徑，為冷卻風流動提供了空間；另外在透鏡圓周方向設有Φ8-Φ2.5孔便于冷卻風穿過透鏡。

4.4　將原來的火檢風機進行升級
升級后風機流量由1450SCFM增大到2200SCFM，火檢風機的壓力也由7.8kPa增大到9.3kPa。如圖3所示。
4.5　將火檢電源前后墻每層獨立一套冗余電源前墻A、B、C、D四層火檢探頭每層一套冗余電源，后墻A、B、C、D四層火檢探頭每層一套冗余電源，降低由于電源過于集中的風險。如圖3、圖4所示。

5　取得的效果及結語
火檢是FSSS爐膛安全監測系統的重要組成部分，是運行人員掌握爐內火焰情況的重要設備。華潤電力（常熟）有限公司通過火檢系統的改造與優化，有效降低了火檢系統故障率和因為火檢故障導致跳機的風險，所以此次火檢系統的改造與優化為鍋爐的安全穩定運行提供了可靠的保障。

摘自《自動化博覽》2018年5月刊