摘要：炉膛安全监控系统（FSSS）是防止因燃烧物积聚或误操作而造成锅炉事故，保证锅炉安全运行的重要设备。锅炉低负荷运行、燃料变差或送风系统异常，风量突然大增或大减，使炉膛燃烧不稳，很容易发生灭火事故。而在这时继续向炉内输送燃料，就有引起炉膛爆炸的危险。为了保证锅炉安全，都必须安装火焰检测装置，它能及时可靠地测出炉膛内的燃烧工况，当燃烧不稳，个别火焰闪动时，提醒运行人员及时投入点火装置及油枪，以助稳定燃烧。当燃烧工况被破坏，火焰检测数量不满足要求，并达到一定时间时，火检保护动作，停止磨煤机、给粉机，锅炉运行切断一切燃料供给（包括煤粉、燃油），同时通过风机吹扫炉膛以防止可燃物积聚引起炉膛爆炸。文章是以美国FORNEY火检系统为例，分析了其在郑州热电厂#5锅炉使用中存在的问题及解决方法。
关键词：火焰检测装置；探头；信号光缆；运算放大处理器
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）24-0026-02
郑州热电厂共有5台200MW燃煤机组。其中#5锅炉为武汉锅炉厂生产的一次中间再热自然循环汽包炉。共16台煤粉燃烧器，8台燃油燃烧器。#5炉采用的是外窥式火检系统，共计16套（煤层火检2层、油层火检2层，每层4套）。火检系统采用的是美国FORNEY公司生产的火检系统。该系统依靠光纤将火焰光信号送至火检探头检测煤粉燃烧器和燃油燃烧器的燃烧情况，再由光电转换器将检测到的光信号转换为模拟量电信号；模拟量电信号通过火检放大器运算判断后分别转换为一路开关量信号送至FSSS（全炉膛保护装置）进行逻辑运算，判断是否“全炉膛火焰丧失”，一旦满足条件即发出MFT（主燃料跳闸）信号，迅速切断燃料，以免炉膛发生放炮、爆炸等恶性事件。另一路模拟量信号直接送到DCS（分散控制系统）直接以光柱形式显示，以利于运行人员监测燃烧工况。所以火焰检测装置是锅炉安全运行的重要保护装置。投入使用美国FORNEY公司生产的火检系统以来，能够实时检测锅炉燃烧工况，未发生过误动与拒动，较好地实现了防止锅炉灭火引起爆炸的功能。但在郑州热电厂#5锅炉运行中也发现火检系统故障比较频繁，直接影响全炉膛火焰保护的稳定投入，威胁到锅炉的安全运行。同时火检系统设备备品价格昂贵，造成维护费用居高不下。
1 改进前火检系统存在的问题
1.1 观火孔结焦
锅炉运行中，经常变换煤种，有时使用本地煤，有时使用外地煤，运行人员未能及时变换燃烧方式引起炉膛结焦，遮挡火焰检测系统观火孔。
1.2 光纤探头脏
火检探头凸透镜容易积灰，锅炉运行中工作环境恶劣，灰尘遮挡火检探头镜面，维护量大。
1.3 火检放大器故障
由于热工检修人员对于火检放大器性能、调试方法不熟悉，对锅炉不同燃烧工况、不同负荷下对应的火焰强度、频率不熟悉。
1.4 火检光纤烧毁
由于我厂采用的是外窥视火检系统，光纤工作面直接裸露，正对观火孔，在运行中经常会有锅炉燃烧不稳，出现炉膛冒正压现象，加上辐射热。如果冷却风不畅通，经常烧坏光纤。
1.5 火检探头故障
#5炉采用的是外窥式火检，火检探头安装在观火孔附近，环境温度高，其光电特性受工作环境温度影响大。
2 主要问题分析
为提高锅炉的安全运行水平，降低火检系统设备维护费用。所以热工人员对#5炉火检系统缺陷进行了全面分析。通过调查以往缺陷记录发现一年内居然缺陷数量达42次。统计分析；观火孔结焦1次，光纤探头脏7次，火检放大器故障6次，火检光纤烧毁7次，火检探头故障21次。针对以上缺陷，热工人员逐条进行分析，找出主要原因进行
改进：
（1）首先观火孔结焦是由于现场锅炉运行工况、燃煤煤种变化、运行人员技术水平不同而造成的，是无法控制的，可以不予考虑。其次光纤探头脏，热工人员对火检系统的工作环境进行调查，发现主要是现场灰尘大，但是调整好冷却风吹扫角度和冷却风量的大小并加强巡视，定期维护即可解决。所以以上问题不是造成火检系统故障的主要原因。
（2）从缺陷统计的数量分析火检放大器故障6次，火检光纤烧毁7次，火检探头故障21次。这些故障占了全部故障的81%，并且故障部件都是火检系统的重要组成部件，所以是造成火检系统故障的主要原因。
3 解决方法
3.1 我厂使用的火焰检测系统是美国FORNEY公司生产的火检系统
其核心部分是PM-DR-6101E双通道放大器。该放大器是一种独立式智能放大器，其中包括一个组合电源、继电器和输入/输出接口软件、微处理器、稳定器和信号处理电子设备。可以检测不同的信号传感器感受到的紫外光和红外光的强度。不同的负荷下，不同的煤种下，不同的位置火焰燃烧的强度，频率都不一样。我厂热工人员对6次放大器故障发生时的负荷、火焰检测的强度及检测位置等情况、放大器PICKUP值/放大倍数进行对照，发现放大器放大倍数、阈值等参数与实际情况不匹配。通过对不同情况下燃烧火焰的强度频率分析后，总结出经验参数并进行修改，同时对班组成员进行培训，使工作班成员能够根据不同工况下设置调整放大器参数。
3.2 针对火检光纤烧毁情况进行检查发现，主要是煤层火检光纤损坏
对火检冷却风进行检查，火检冷却风采用送风机出口风，风压大于7kPa基本符合安装要求。原因分析：郑州热电厂采用的外窥式火检，光纤安装在炉膛外，但是由于光纤工作面直接裸露正对观火孔，在运行中经常会发生锅炉燃烧不稳，出现炉膛冒正压现象，上千度的炉火通过观火孔直接灼烧光纤的情况时有发生，致使光纤熔化或透光性变差。采取措施：热工人员针对现有火检光纤、探头安装连接方式，对光纤保护套管重新进行设计选型，并由专人负责对现有8只煤火检光纤保护套管进行更换，调整各个测量孔的风量大小以保护光纤。
3.3 火检探头故障分析
郑州热电厂采用的是FORNEY公司的IDD-Ⅱ型（红外线）火检探头，该火检探头是一种经制造厂封装的装置，属于不可修理部件，它根据被观察燃烧器燃烧火焰的强度和频率的不同，产生与之成正比的交流信号，随后将信号通过四芯电缆传送至放大器。热工人员对换下的故障火检探头进行逐个检查，故障探头21支中9支温标显示77℃（正常工作范围：0℃～+60℃），其余10支温标显示60℃，拆回冷却后回装，仍可再次使用，1支为电路故障损坏，可以判断为环境温度高造成。另外试用专用耐高温探头依然出现超温故障现象，同时试用其他厂家的火检检测探头依然出现类似故障。在现场处理故障中，用手持式红外线测温仪测量，火检检测探头表面温度高达80℃，所以判断为超温引起火检检测探头故障。针对火检检测探头工作环境温度高采取措施：从火检冷却风管路上开孔使用加筋管引出一路冷却风直接送至火检检测探头处对其进行冷却，以降低火检检测探头处环境温度。
4 改造后效果
改进后测量16支火检检测探头处温度，最高温度38℃，小于火检探头工作温度60℃。光纤更换次数进行检查统计。热工人员根据备品更换记录，对#5炉改造前后一个月相同时间内的光纤更换次数进行的统计对比，改造前一个月更换光纤1只，改造后一个月无更换。火检探头更换次数进行的统计对比，改造前一个月更换探头2支，改造后一个月无更换。火检系统故障次数进行的统计对比，改造前一个月发生3次，改造后一个月1次。
5 改造后经济效益
由于光纤得到了有效的保护，耗损费用基本为0元。改造后，由于改造成本极低同时有效降低了火检探头超温现象的发生，从而大大降低了探头因超温而更换的次数，节省了维护费用。火检探头的更换次数明显下降，每年共计可节省5.39万元。
通过改进，火检检测系统的工作可靠性有了很大的提高，保证了炉膛安全监控系统（FSSS）的安全可靠，完全满足了安全生产的要求。
