摘要：本文主要介绍了常熟公司650MW机组的锅炉火检系统的改造情况，经过改造，火检电源得到了优化，光纤得到了更有效的保护，大大提高了火检系统的可靠性和锅炉运行的经济安全性，取得了显著效果。
关键词：火检；光纤；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
炉膛火焰检测系统是300MW以上的锅炉安全运行必须投入的安全保护系统。火检系统主要由四部分组成：（1）采光系统（光纤、光纤护套管）；（2）火检探头；（3）火检电源；（4）火检冷却风。其主要原理是利用探头中光敏元件，通过光纤采光来监测各燃烧器燃烧工况；并可通过设定火焰强度、频率值或利用火焰特征扫描、记忆（火焰学习功能）来区分被检火焰和背景（偷看）火焰，从而实现了单火焰检测功能。
锅炉火检系统在保障锅炉安全稳定运行方面起着重要作用，因光纤烧坏时火检系统产生的“无火”现象易引起运行人员误投油操作或导致无火跳磨的保护误动作，甚至发生“全炉膛灭火”保护误动作的可能，因此火检系统产生的“无火”问题己成为电厂燃煤锅炉目前较为普遍存在的一种问题。火检系统检火的准确率下降，对燃煤锅炉的安全经济运行带来了严重影响。本文着重介绍通过火检系统的改造与优化，来降低火检系统故障率，从而减少或消除此类原因产生的火检误判，以便从根本上解决此类灭火问题。

2　现状描述及存在的问题

华润电力（常熟）发电有限公司1号机组应用哈尔滨锅炉厂生产的650MW超临界循环锅炉，采用前后墙对冲燃烧系统。火检系统为四层油、四层煤共装有56只美国FORNY公司一体化火检探头和8只微油火检探头分别对油、煤燃烧器火焰工况进行检测。

（1）华润电力（常熟）发电有限公司1号机组投运后不久发现锅炉火焰检测系统效果不太理想，特别是有部分燃烧器经常出现“无火”报警信号。经分析研究，造成“无火”原因探头直接损坏故障很少，主要原因是光纤冷却效果不好，长期超温运行，造成采光端严重烧损甚至脱落、光纤透镜严重结焦而导致光纤透光率下降；进入火检探头红外光亮度信号在传输过程中大为减弱，使得探头输出信号值下降，若此信号值低于火检放大器中火焰继电器（开关量输出）“无火”的门槛值，极易造成误报“无火”信号。这种现象易误导运行人员投油助燃，使得助燃用油量增加；若引起跳磨煤机保护误动作，易引起更大的事故。

（2）火检冷却风导管在高温环境里由于火检冷却风量不足容易变形弯曲，更换困难，加大了日常维护工作量，同时由于风量不足，火检前端存在积灰现象也比较严重。

（3）华润电力（常熟）发电有限公司锅炉火检分四层布置，前后墙对冲，每台磨煤机对应一层火检。原设计前墙火检共用一个电源柜、后墙火检共用一个电源柜。存在问题是：一层前墙火检采用一路电源，一层后墙火检采用一路电源，这样当电源失去时，每一层一面的火检就全部失去，会导致半磨跳闸。

3　原因分析
3.1　光纤冷却效果差
原FORNY火检护套管光纤冷却风通道设计在内、外护套管之间，为单层冷却风通，冷却效果差，光纤长期在350℃左右高温下工作，采光端极易被烧焦、脱落，造成光纤透光度变差，甚至不透光。
3.2　外护套管软管部分容易损坏、漏风因外护套管在炉内软管随燃烧器上下摆动经常受到曲挠和飞灰冲刷，容易损坏造成漏风现象；由于是单层冷却风道结构，一旦软管处漏风，护套管出风口冷却风流量大为下降；光纤工作温度就会升高。如发现某个角光纤经常被烧坏，基本上都是外护套管软管漏风所致。

3.3　入风口冷却风压低或出风口结焦
当光纤护套管入口风压小于5.5kPa时，可能是火检冷却风机送风管道局部积灰而通风不畅；如入口风压大于7kPa，而冷却风流量小于250L/mim时可能是护套管出风口结焦，以上两种状况均可造成光纤冷却效果下降，容易被烧坏。

3.4　火检电源布局不合理
火检电源是火检系统的重要组成部分，目前火检系统采用前墙32套火检共用一套电源，后墙32套火检共用一套电源，每套电源通过一套桥堆输出电源到火检探头，电源和桥堆任一一套出现故障均会导致前墙或者后墙火检电源丧失，火检不能检测，会引起锅炉的MFT的风险。

4　改进措施
4.1　更换冷却效果更好的光纤导管
改进后带冷却风道的内护套管，其组件如图1所示。

4.2　增设直冷光纤风通道
带冷却风道的内护套管是在内护套硬管上（在外护套管进风三通对应处）开有三条6×120的进风槽（如图1中A-A剖面），冷却风进入三通后分为两路：
一路是外层冷却风，另一路是内层冷却风，其流向是从三条进风槽内护套管中，沿着光纤穿过通风透镜后从镜头护罩Φ8孔流出，形成一条新的直接冷却光纤的风通道。这样对整个火检护套管来讲，就具有双层冷却风作用，有效提高了光纤冷却效果。
4.3　光纤透镜的改进
从图2可看出，原光纤透镜是不可以通过冷却风的，内护套管要通过冷却风必须对光纤透镜结构进行改进。改进后的通风光纤透镜将石英平镜由Φ15改为Φ7缩小了透镜直径，为冷却风流动提供了空间；另外在透镜圆周方向设有Φ8-Φ2.5孔便于冷却风穿过透镜。

4.4　将原来的火检风机进行升级
升级后风机流量由1450SCFM增大到2200SCFM，火检风机的压力也由7.8kPa增大到9.3kPa。如图3所示。
4.5　将火检电源前后墙每层独立一套冗余电源前墙A、B、C、D四层火检探头每层一套冗余电源，后墙A、B、C、D四层火检探头每层一套冗余电源，降低由于电源过于集中的风险。如图3、图4所示。

5　取得的效果及结语
火检是FSSS炉膛安全监测系统的重要组成部分，是运行人员掌握炉内火焰情况的重要设备。华润电力（常熟）有限公司通过火检系统的改造与优化，有效降低了火检系统故障率和因为火检故障导致跳机的风险，所以此次火检系统的改造与优化为锅炉的安全稳定运行提供了可靠的保障。

摘自《自动化博览》2018年5月刊