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【摘 要】火力发电机组中，为了保证机组安全、稳定地运行，必须对锅炉的火焰燃烧情况进行实时监视，以便对锅炉的燃烧进行控制，保证锅炉主保护装置动作时停止燃料供应，有效防止燃料在炉膛或输送管道内聚积，发生爆燃甚至引起锅炉爆炸，影响机组运行安全。
【关键词】火焰检测装置；灭火保护；发电机组；火焰辐射
前言
在发电机组锅炉的燃料燃烧过程中，要判断其在炉膛的燃烧状况，实现对燃烧的控制和管理，火焰检测装置是必不可少的。自我1#机组投产以来，机组低负荷运行时火焰监测一直存在“漏看”、“偷看”和稳定性差等问题，多次由于火检信号失去，造成磨煤机跳闸、BFT、CFT保护动作，造成机组非停。可见火焰监测的准确性在发电厂锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）中起着极其重要的作用，全炉膛灭火和燃料丧失2个重要的锅炉跳闸（MFT）条件都是由火检装置判断得出的，对此进行分析。
一、火焰检测系统概述
1.1火焰辐射光波分布。任何燃料在燃烧时，都有不同程度的辐射，大致可分为红外线、紫外线和可见光等，火焰燃烧的闪频率能附着于整个燃烧所产生的光波波段上。只有采用合适的检测装置，对某一燃料的火焰在特定光波段上才能检测出闪烁频率，可清楚了解锅炉炉膛的燃烧情况。由于不同燃料在不同条件下火焰是不一样的，火焰辐射光波在各波段上的可检测性存在着明显的差异。紫外线的波长范围为10～3nm；可见光波长范围为380～700nm；紅外线波长范围为700～1000nm。以煤气为燃料的燃烧器在燃烧时，火焰辐射出大量的紫外线，而以煤为燃料的火焰能够辐射出大量的可见光和红外线。
1.2火焰检测原理。燃料火焰具有各种特性，例如发热度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光谱及闪烁现象或火焰的脉动等，可根据燃料火焰的这些特性来检测燃料的燃烧情况。
所有的燃料燃烧时都辐射紫外线和红外线，且光谱范围涉及紫外线、可见光及红外线，整个光谱范围都可以用来检测火焰的“有”或“无”。由于不同种类的燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采用的火焰检测元件也存在差异。因此煤粉可采用可见光或红外线火焰检测器。因此煤气可采用紫外线火焰检测器进行检测。根据火焰的形状，人为地将其分为四部分：从喉口开始依次为黑龙区、初始燃烧区、燃烧区和燃烬区。从燃烧器喷射出的第一段是一股暗黑色的煤粉和一次风的混合物，称之为黑龙区；第二段是初始燃烧区，火焰闪烁频率达到最大值；第三段为燃烧区，也称完全燃烧区；第四段是燃烬区，火焰亮度和闪烁频率相对比较低。
二、我厂火焰检测装置及布置
我厂2×300MW机组锅炉由哈尔滨锅炉厂生产，燃烧器四角布置，4层焦炉煤气燃烧器，2层高炉煤气燃烧器，5层煤燃烧器。火焰检测装置选用ABB公司的设备，放大器智能单元Uvisor MFD，煤火焰红外线型检测器UR600 2000IR/EF-A，焦炉煤气火焰紫外线型检测器UR600 1000UV/EF-A，高炉煤气火焰紫外线型检测器UR600 2000UV/EF-A。依次按，高炉煤气火焰检测装置、煤粉火焰检测装置、焦炉煤气火焰检测装置安装。
三、影响火检稳定的因素及分析
火检不稳定的原因可以火检装置参数（需调整参数BG：背景值、DW：火焰继电器失电延时、UP：火焰继电器上电延时、PA：边际报警，火焰信号临界值、LF：低频切除频率、HF：高频频切除频率）、火检装置本身、安装位置、煤质的变化、一次风量的变化、及燃烧工况整等方面进行分析。
3.1火检参数设置不合理。锅炉每一层燃烧的工况是不相同的，各参数设置应有所区别，不同的燃料各参数设置也应有所区别，否则不能真实的反映炉内的实际燃烧情况。
3.2一次风量的变化。磨煤机一次风量过大，未燃区会因一次风速增高、煤粉细度增大而加长，也会使煤粉着火距离后移，典型的情况是锅炉低负荷（低于30%额定负荷）下磨一次风量过大，对火检有明显影响，这种运行工况应尽量避免。
3.3煤质的变化。煤质水分增加或煤挥发分降低，则会引起煤粉燃烧区域后移，使初燃区中心偏离原来火检监测装置对准的区域，亮度、频率会因此而发生变化，影响火焰检测装置的测量精度。
3.4煤气压力的变化。煤气压力降低或升高，则会造成火焰燃烧位置的不同，影响火焰检测装置的测量精度。
四、改进方案
4.1合理调整火检参数。根据我厂燃烧器的布置及各种不同燃料对探头内参数进行调整。调整增益要保证“独立调整”的原则，即在锅炉掺烧煤气的工况下，单独调整煤气火检装置、煤火检装置参数。
若火检信号在各种工况下能基本保持稳定，在燃料、燃烧器没有大改变时一般不需再跟踪调整火检，可以保持原火检参数，但对于运行中出现的不稳定火检，要及时处理，保证火检设备良好的运行状态。
4.2合理布置火检探头安装位置。利用机组检修机会，根据燃烧器损耗情况可知，燃料燃烧区域一次燃烧区（着火区）较高，在火焰外围处较低，为使火检有效区分火焰和其他燃烧器火焰等背景光源，火焰监测装置位置要求离它自己监视的火焰距离尽可能近、而离邻近火焰尽可能远，传感器的视角应该始终包括它本身火焰底部的1/4，且不与其他燃烧器的火焰重迭，保证工况变化时火检信号强度不受影响。
4.3清洁光纤前石英片。利用小修或大修时间对所有内导管前端的石英片进行清洁。
4.4在燃烧控制画面增加火检强制按钮。机组启动或机组低负荷运行时，燃料燃烧不稳定，为保证机组稳定运行，在工程师站燃烧控制画面增加火检强制按钮，由热控工程师进行强制，每层火焰监测强制点一般不超过两个，为保证锅炉运行安全，火焰稳定后由运行人员通知，解除强制。
五、结束语
我厂的火焰监测系统从正式生产以来，由于煤质变化，火焰监测系统出现漏看、偷看和稳定性差的问题，已经通过对火检参数的进行了调整，已取得不小成果，机组基本稳定运行，但由于煤质变化，导致一次风量也随之变化，导致火检探头角度发生变化，已通过讨论确定结合1#机小修期间进入炉膛对其进行调整，使火焰监测系统更加稳定可靠，最大限度保证机组安全、稳定、经济的运行。
参考文献
[1]华彦平，邹煜，吕震中.现代燃煤电站锅炉火焰检测综述[J].热能动力工程，2001， （1）
[2]姚金环，王立地.炉膛火焰与IDD-Ⅱ火检的原理、调试与维护[J].华北电力技术，1999（10）.
作者简介：宋斌斌（1984.12- ）：男，汉族，河北省唐山市迁安市人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事电厂自动化方面工作。
【关键词】火焰检测装置；灭火保护；发电机组；火焰辐射
前言
在发电机组锅炉的燃料燃烧过程中，要判断其在炉膛的燃烧状况，实现对燃烧的控制和管理，火焰检测装置是必不可少的。自我1#机组投产以来，机组低负荷运行时火焰监测一直存在“漏看”、“偷看”和稳定性差等问题，多次由于火检信号失去，造成磨煤机跳闸、BFT、CFT保护动作，造成机组非停。可见火焰监测的准确性在发电厂锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）中起着极其重要的作用，全炉膛灭火和燃料丧失2个重要的锅炉跳闸（MFT）条件都是由火检装置判断得出的，对此进行分析。
一、火焰检测系统概述
1.1火焰辐射光波分布。任何燃料在燃烧时，都有不同程度的辐射，大致可分为红外线、紫外线和可见光等，火焰燃烧的闪频率能附着于整个燃烧所产生的光波波段上。只有采用合适的检测装置，对某一燃料的火焰在特定光波段上才能检测出闪烁频率，可清楚了解锅炉炉膛的燃烧情况。由于不同燃料在不同条件下火焰是不一样的，火焰辐射光波在各波段上的可检测性存在着明显的差异。紫外线的波长范围为10～3nm；可见光波长范围为380～700nm；紅外线波长范围为700～1000nm。以煤气为燃料的燃烧器在燃烧时，火焰辐射出大量的紫外线，而以煤为燃料的火焰能够辐射出大量的可见光和红外线。
1.2火焰检测原理。燃料火焰具有各种特性，例如发热度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光谱及闪烁现象或火焰的脉动等，可根据燃料火焰的这些特性来检测燃料的燃烧情况。
所有的燃料燃烧时都辐射紫外线和红外线，且光谱范围涉及紫外线、可见光及红外线，整个光谱范围都可以用来检测火焰的“有”或“无”。由于不同种类的燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采用的火焰检测元件也存在差异。因此煤粉可采用可见光或红外线火焰检测器。因此煤气可采用紫外线火焰检测器进行检测。根据火焰的形状，人为地将其分为四部分：从喉口开始依次为黑龙区、初始燃烧区、燃烧区和燃烬区。从燃烧器喷射出的第一段是一股暗黑色的煤粉和一次风的混合物，称之为黑龙区；第二段是初始燃烧区，火焰闪烁频率达到最大值；第三段为燃烧区，也称完全燃烧区；第四段是燃烬区，火焰亮度和闪烁频率相对比较低。
二、我厂火焰检测装置及布置
我厂2×300MW机组锅炉由哈尔滨锅炉厂生产，燃烧器四角布置，4层焦炉煤气燃烧器，2层高炉煤气燃烧器，5层煤燃烧器。火焰检测装置选用ABB公司的设备，放大器智能单元Uvisor MFD，煤火焰红外线型检测器UR600 2000IR/EF-A，焦炉煤气火焰紫外线型检测器UR600 1000UV/EF-A，高炉煤气火焰紫外线型检测器UR600 2000UV/EF-A。依次按，高炉煤气火焰检测装置、煤粉火焰检测装置、焦炉煤气火焰检测装置安装。
三、影响火检稳定的因素及分析
火检不稳定的原因可以火检装置参数（需调整参数BG：背景值、DW：火焰继电器失电延时、UP：火焰继电器上电延时、PA：边际报警，火焰信号临界值、LF：低频切除频率、HF：高频频切除频率）、火检装置本身、安装位置、煤质的变化、一次风量的变化、及燃烧工况整等方面进行分析。
3.1火检参数设置不合理。锅炉每一层燃烧的工况是不相同的，各参数设置应有所区别，不同的燃料各参数设置也应有所区别，否则不能真实的反映炉内的实际燃烧情况。
3.2一次风量的变化。磨煤机一次风量过大，未燃区会因一次风速增高、煤粉细度增大而加长，也会使煤粉着火距离后移，典型的情况是锅炉低负荷（低于30%额定负荷）下磨一次风量过大，对火检有明显影响，这种运行工况应尽量避免。
3.3煤质的变化。煤质水分增加或煤挥发分降低，则会引起煤粉燃烧区域后移，使初燃区中心偏离原来火检监测装置对准的区域，亮度、频率会因此而发生变化，影响火焰检测装置的测量精度。
3.4煤气压力的变化。煤气压力降低或升高，则会造成火焰燃烧位置的不同，影响火焰检测装置的测量精度。
四、改进方案
4.1合理调整火检参数。根据我厂燃烧器的布置及各种不同燃料对探头内参数进行调整。调整增益要保证“独立调整”的原则，即在锅炉掺烧煤气的工况下，单独调整煤气火检装置、煤火检装置参数。
若火检信号在各种工况下能基本保持稳定，在燃料、燃烧器没有大改变时一般不需再跟踪调整火检，可以保持原火检参数，但对于运行中出现的不稳定火检，要及时处理，保证火检设备良好的运行状态。
4.2合理布置火检探头安装位置。利用机组检修机会，根据燃烧器损耗情况可知，燃料燃烧区域一次燃烧区（着火区）较高，在火焰外围处较低，为使火检有效区分火焰和其他燃烧器火焰等背景光源，火焰监测装置位置要求离它自己监视的火焰距离尽可能近、而离邻近火焰尽可能远，传感器的视角应该始终包括它本身火焰底部的1/4，且不与其他燃烧器的火焰重迭，保证工况变化时火检信号强度不受影响。
4.3清洁光纤前石英片。利用小修或大修时间对所有内导管前端的石英片进行清洁。
4.4在燃烧控制画面增加火检强制按钮。机组启动或机组低负荷运行时，燃料燃烧不稳定，为保证机组稳定运行，在工程师站燃烧控制画面增加火检强制按钮，由热控工程师进行强制，每层火焰监测强制点一般不超过两个，为保证锅炉运行安全，火焰稳定后由运行人员通知，解除强制。
五、结束语
我厂的火焰监测系统从正式生产以来，由于煤质变化，火焰监测系统出现漏看、偷看和稳定性差的问题，已经通过对火检参数的进行了调整，已取得不小成果，机组基本稳定运行，但由于煤质变化，导致一次风量也随之变化，导致火检探头角度发生变化，已通过讨论确定结合1#机小修期间进入炉膛对其进行调整，使火焰监测系统更加稳定可靠，最大限度保证机组安全、稳定、经济的运行。
参考文献
[1]华彦平，邹煜，吕震中.现代燃煤电站锅炉火焰检测综述[J].热能动力工程，2001， （1）
[2]姚金环，王立地.炉膛火焰与IDD-Ⅱ火检的原理、调试与维护[J].华北电力技术，1999（10）.
作者简介：宋斌斌（1984.12- ）：男，汉族，河北省唐山市迁安市人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事电厂自动化方面工作。