炉膛安全监控系统(高)

第八章炉膛安全监控系统第八章炉膛安全监控系统1010第八章炉膛安全监控系统第一节概述一、炉膛安全监控系统的地位大容量锅炉需要掌握的燃烧设备数量比较多，有点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、关心风(二次风)挡板、燃料风(周界风)挡板等，不仅类型比较简单，而且它们的操作过程也很简单。例如：点火油枪的投入操作包括点火油枪推动、开雾化蒸汽(或雾化空气)门、开进油门等；停用操作包括关进油门、油枪吹扫、油枪退出等。煤粉燃烧器的投入的操作包括开磨煤机出口挡板、开热风门、暖磨、磨煤机启动、给煤机启动等；煤粉燃烧器停用操作包括停给煤机、关热风门、停磨煤机、磨煤机吹扫等。对一般不能伸进和退出的点火装置(点火器)以及燃烧器的火焰监视器等装置要有冷却措施，为此还设置了冷却风机(由交、直流电动机拖动，其中直流电动机备用)。火焰监视器是推断燃烧器点、熄火成功与否及对火焰进展监视的重要装置。由此可见，即使投入或切除一组燃烧器也需要有相当多的操以大容量锅炉的燃烧器必需承受自动挨次掌握。国内机组过去缺少这种燃烧安全监控系统，使国产锅炉的运行性能受到严峻的影响，锅炉的安全运行也受到威逼。由于近年来大机组日益增多，锅炉防爆问题也日趋严峻，据电力部门统计，近几年来较大型锅炉爆炸事故每年约发生十余起，损失巨大。另外大容量锅炉爆炸力较大，如承受防爆门已无法承受炉内压力，否则要增加防爆门面积又不现实，因此为国产锅炉装备炉膛安全监控系统已势在必行。炉膛安全监控系统(FurnaceSafeguardSupervisorySystem,简称FSSS)，也有称燃烧器治理系统(BurnerManagementSystem简称为BMS)，或称燃烧器掌握系统、燃料燃烧安全系统。是现代大型火电机组锅炉必需具备的一种监系统。它能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地亲热监视燃烧系统的大量参数与状态，不断地进展规律推断和运算，必要时发出运作指令，通过各种联锁装置，使燃烧设备中的有关部件(如磨煤机组、事故作出快速反响和处理。防止炉膛的任何部位积聚燃料与空气的混合物，防止锅炉发生爆燃而损坏设备，以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全。炉膛安全监控系统实际上是把燃烧系统的安全运行规程用一个规律掌握系统予以实现。承受炉膛安全监控系统不仅能自动地完成各种操作和保护动作，还能避开运行人员在手动操作时的误动作，并能准时执行手动操作不准时的快动作，如紧急迫断和跳闸等。(NDGJ16-89“200MW炉应配置至少三功能(火焰检测、炉膛压力保护和炉膛自动吹扫)的炉膛安全监视系统炉膛安全监控系统要求自动化程度较高，运行人员可以通过CRT键盘和运行人员掌握盘〔BTG盘〕或其它接口设备，发出各种指令，启停燃烧系统有关设备。燃烧设备可以分别单独启停，也可以依据肯定的组合成组自动启停。如它能将同一层的给煤机、磨煤机、有关风门挡板及其它辅属设备一起组成一个自动系统，运行人员只需发出启动某台磨煤机的外也能将预备投入运行的全部磨煤机层组合一起，运行人员只要发出一个启动指令，系统将全部磨煤机层按挨次逐层自动投入运行依据美国防火协会标准设计的炉膛安全监控系统，功能多，掌握范围广，而且与掌握对象亲热相关，即不但与锅炉构造、燃烧器布置、制粉系统、油系统、点火器及它们的运行方式等有关，而且与一次仪表取样点、火焰检测器的安装位置、执行机构的工作性能都有直接关系。因此，炉膛安全监控系统是依据不同的掌握对象和不同的掌握要求来确定它的功能的。一般，炉膛安全监控系统应由设计院、运行单位和锅炉制造厂共同争论，并选由于国外在膛安全监控系统方面有成熟的阅历，使系统具有高度的牢靠性，因此在很多锅炉中已取消了目前国产锅炉还普遍设置的防爆门。如今，炉膛安全监控系统与协调掌握系统〔CCS〕一起被视为现代大型火电机组锅炉掌握系统的两大支柱。二、炉膛安全监控系统的作用炉膛安全监控系统，一般可分为三大局部：即燃烧器掌握系统、燃料安全系统和炉水循环泵掌握。各局部及其作用简介如下：1、燃烧器掌握系统(BurnerControlSystemBCS)BCS的主要作用是连续监视运行，掌握点火及暖炉油枪，对磨煤机、给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作，分别监视油层、煤层及全炉膛火球火焰。当吹扫、点火和带负荷运行时，掌握风箱挡板位置，以便获得炉膛所需的空气分布。同时，还供给状态信号到模拟量掌握系统(MCS)、计算机监视系统(CMS)、旁路掌握系统(BPS)及汽机掌握系统(TCS)等。2、燃料安全系统(FuelSafetySystem,FSS)FSS的主要作用是在锅炉运行的各个阶段，包括启停过程中，预防在锅炉的任何局部形成一种可爆燃的气粉混合物，防止炉膛爆炸。在对设备和人身有危急时产生主燃料跳闸(MainFuelTrip简称MFT)信号，并供给“首次跳闸缘由”的报警信号，以便事故查找和分析。MFT信号发出后，切除全部燃烧设备和有关关心设备，切断进入炉膛的一切燃料。MFT以后仍需维持炉内通风，进展跳闸后的炉膛吹扫，去除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物，防止炉膛爆炸。3、炉水循环泵掌握(BoilerCirculationPumpsBCP)。BCP的主要作用是保证炉水循环泵的正常工作。如三台炉水循环泵中应保证至少有一台在运行，假设不能维持最终一台泵的运行，则发出MFT信号，实行紧急停炉。炉水循环泵掌握不是炉膛安全监控系统的标准功能，且与前面两局部掌握有较大的独立性，彼此之间联系较小。尽管有些厂家的产品包含了此项掌握功能(如美国CE公司的FSSS)，但限于篇幅本书将不作介绍。由上述可见，不管在锅炉启停和正常运行，还是在事故处理中，炉膛安全监控系统都起着重要作用。由于炉膛安全监控系统的主要功能是在锅炉启、停和运行的任何阶段防止锅炉的任何部位积聚爆炸性燃料和空气混合物，防止损坏锅炉和燃烧设备的恶性爆炸事故发生。为此，必需弄清炉膛爆炸的缘由及其防止。其次节炉膛爆炸的缘由及其防止一、炉膛爆炸的缘由炉膛爆炸的主要缘由在于炉膛或烟道中积聚了肯定数量未经燃烧的燃料与空气一起形成的可燃混合物，在遇有点火源时，如锅炉启动点火、锅炉熄火后重点火或炉膛内燃料本身所积存的热能等，会使可燃混合物突然点燃。由于火焰传播速度极快，积存的可燃混合物近于同时点燃，生成烟气后容积突然增大，一时来不及由炉膛排出，因而使炉膛压力骤增，这种现象称为爆燃(俗称“打炮”)。严峻的爆燃即为爆炸。由于炉膛压力过高，当超过炉膛构造所能承受的压力时，使炉墙向外倒塌，称为“外爆锅炉点火时更简洁发生爆炸，且破坏更加严峻。这可以通过热力学定律加以说明。设进入炉膛的燃料为kg，其发热量为〔kJ/k，炉膛体积为V(m3)，吸热后的温度变化为T〔K，炉膛里介质的定容比热为Cv

(kJ/m3K)。则可得出以下方程式：BQVTC 〔8-1〕V在爆炸瞬间，炉膛的传热过程假定为定容绝热过程，依据热力学定律得：TTP1TT

〔8-2〕P T T2 2 T式中PP1 2TT1 2将式8-1、式〔8-〕联立求解得：PP[1BQ ] 〔8-3〕2 1 VTC1 V由式(8-3)可以得出以下结论：爆炸前温度越低，则爆炸后产生的压力P越大。在锅炉点火时，炉膛温度T越低，点2 1火时用的燃油发热量Q较高，因而点火时炉膛爆炸造成的破坏性很大。而正常运行时温度T较高，且承受的燃煤发热量Q较低，因而破坏性较前者小。点火时的爆燃称冷态放炮，1它一般损坏下部炉膛，严峻时整个炉膛破坏。运行时的爆燃称为热态放炮，一般损坏炉顶和水平烟道。由于锅炉在启运、运行和停炉的全过程都可能发生爆燃、甚至爆炸的恶性事故，故在考虑锅炉安全保护时，必需在全程投入炉膛安全监控系统。炉膛除了外爆，有时还会发生炉膛内爆。当炉膛压力过低，炉膛内外差压超过炉墙所能随的压力时，炉墙就会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。发生炉膛内爆的主要缘由：一是炉膛在瞬间突然熄火，造成炉膛负压过大；二是引风机出力较大，造成较大的负压力，这是由于掌握系统失灵或运行人员误操作造成的。烟气的物理状态可近似按抱负气体来描述，依据抱负气体定律得到：P MRT 〔8-4〕V式中P—介质确实定压力；M—介质的质量；R—气体常数；T—介质确实定温度；V—炉膛体积。M、R、VTTPP下降幅度也就越大。另外，锅炉熄火时负荷越大，炉膛压力下降幅度也就越大。二、炉膛爆炸的防止理论和实践证明，炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间，炉膛熄火和锅炉低负荷运行也常常会发生炉膛爆燃。为此，应依据不同的运行工况实行不同的防范措施。防止炉膛爆燃的原则性措施一般为：1的位置和肯定的能量，能将进入炉膛的燃料快速点燃。2物在炉膛的积存数量。3出去。4、当进入炉膛的燃料只有局部燃烧时，应连续冲淡，使之成为不行燃的混合物。一般说来，点火时最危急的状况为点火器已点着，但能量太小，缺乏以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器显示为“有火焰”(点火器火焰)，而实际上主燃烧器并未点燃，此期间进入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛内，待主燃烧器点燃后又将存积的燃料一起点燃，形成爆燃。因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，假设在10s内未点燃主燃烧器就应切断燃料，重吹扫，然后再重点火。点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃烧器的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，又可削减误操作。但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间应有足够的燃烧器投入工作，使整个炉膛布满火焰。不管在何种状况下，当某一燃烧器火焰熄火，应马上切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料，假设全炉膛火焰熄火，则应切断全部燃料，实行紧急停炉。为了防止炉膛内爆，在燃烧掌握系统设计中应留意以下几点：①锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负荷前的数值；②机组甩负荷后，应尽可能地削减炉膛中燃烧产物的流量；③假设能在5-10s力偏离正常值的幅度就能缩小。防止炉膛内爆是一个问题，现在仍在摸索过程中。第三节炉膛安全监控系统构成一、系统的根本组成通常一套完整的炉膛安全监控系统其硬件设备可以分为四个局部，即掌握台、规律掌握8-18-1炉膛安全监控系统组成示意图(一)掌握台炉膛安全监控系统的掌握台包括：运行人员掌握盘(BTG盘)、操作员CRT与键盘、就地掌握盘、系统模拟盘等。1、运行人员掌握盘(BTG炉膛安全监控系统的运行人员指令，主要通过运行人员掌握盘实现，运行人员掌握盘包括全部的指令器件和反响器件。①指令器件。它们是将有关设备投入运行所必要的操作开关和按钮等。主要用来操作燃料燃烧设备，如锅炉启动时的燃烧器点火与停炉时燃烧器的熄火等操作；②反响器件。它主要是一些反映设备运行状态的指示灯。用来监视燃烧设备的状态，烧器运行工况、特别工况报警等状态信息，以准时、准确的推断发生故障的设备，便于准时处理。运行人员掌握盘上设有规律系统的掌握开关，如“清扫开头CRT显示等。当机组发生紧急停炉时，盘上能显示首次跳闸缘由。运行人员掌握盘安装在主掌握室中，通过电缆与位于继电器室内的规律掌握柜相连。在正常运行时，系统的全部命令均可由运行人员掌握盘发出，运行人员通过掌握盘、规律掌握系统、燃烧器掌握系统与燃料安全系统中的敏感元件和驱动装置取得联系。2、CRT炉膛安全监控系统的绝大局部运行人员指令和状态信息，也都可通过计算机的CRT与键盘予以实现。3、就地掌握盘就地掌握通常限制在最低限度，主要用于修理、测试和校验现场设备，如给煤机就地盘、磨煤机液力和润滑油系统就地盘等。在正常运行时，就地掌握盘上全部掌握开关均放置在遥控位置。使被控设备均处在规律系统的掌握之下。4、系统模拟盘系统模拟盘位于炉膛安全监控系统的规律柜内，可对各层燃烧设备及总体功能进展模拟操作试验，检查相应的规律功能是否正常，它是系统调试和查找故障的有力工具；在进展模拟试验前，应停运有关的燃烧设备。在各模拟板上装有现场设备的状态指示灯。(二)规律掌握系统规律掌握系统比较简单，是整个炉膛安全监控系统的核心，全部运行人员的指令都是通过规律系统实现的，全部驱动装置和敏感元件的状态都通过规律系统进展连续的监测。该系统依据运行人员发出的操作命令和掌握对象传出的检测信号进展综合推断和规律运算，只有在规律系统验证满足肯定的安全许可条件后，才将运算结果送到驱动装置上，用以操作相应的掌握对象(如燃烧系统的燃料阀门、风门挡板等)。规律掌握对象完成操作动作后，经检测，再由规律掌握系统发生返回信号送至掌握台，告知运行人员设备的操作运行状况。当消灭危及设备和机组安全运行的状况，规律系统会自动发出停掉有关设备运行的操作指令。〔CCS〕的命令。如当CCS对引送风量调整指令超过安全许可范围时，炉膛安全监控系统可以修正这些指令，使一次风档板和二次风挡板维持现状不变。会影响整个机组的运行，从而大大提高了整体牢靠性和可用率。(三)驱动装置驱动装置用于掌握和隔离进入炉膛的燃料(油、煤)和空气的执行机构，燃烧系统的驱动装置包括：①电动阀门、气动阀门、挡板的驱动机构。如暖炉油跳闸阀、热风门等；②马达启动器。如给煤机、磨煤机、风机等电动机的启动器；③油枪伸缩机构等。它们可分别掌握各辅机、设备的状态。运行人员通过规律系统监控这些装置。不是投入，就是退出。因此某些燃烧掌握任务是由CCS担当的，如一次风和二次风调整挡板开度大小的掌握。(四)敏感元件的元件(如限位开关等)、反映诸如燃料压力、温度、流量和火焰消灭与否等各种参数及状态的器件，如：闸等信号。风机的进出口差压。⑤限位开关。用于限止阀门和挡板的行程，以保证运行在规定的安全限度之内，或供给一个证明信号，证明某设备是开还是关。敏感元件常与一些反响元件〔如掌握盘上的指示灯、光字牌〕相连。二、规律掌握系统的类型(CE)公司的炉膛安全监控系统FSS(Forney)公司的AFS-1000型燃烧器治理系统BMS、日本三菱公司的自动燃烧器掌握系统〔DABS，美国贝利〔Balley〕公司N-90、INFI-90分散掌握系统的燃烧器治理系统BM安全监控系统，以及国内生产的炉膛安全监控系统等。由于规律掌握系统是任何炉膛安全监控系统的最主要、最关键的掌握设备。因此，不同类型系统的差异也主要表达在其规律掌握系统上。炉膛安全监控系统中的规律掌握系统有继电器式、规律组件式、以微处理器为中心的计算机式和可编程掌握器式等几种类型。1、继电器式即规律掌握系统由继电器组成。电磁式继电器的抗干扰力量强、构造简洁，能供给足够的动力去指挥驱动器，但其系统装置体积太大。过去国内有承受这种类型的系统用于燃烧器自动掌握。2、规律组件式掌握系统的换代产品，避开了电磁式继电器体积大，数量多，掌握柜浩大的弊端。由于这种系统所掌握的对象操作规律是固定不变的，所以可对某些功能掌握实行固定接线方式，这使得装置简洁牢靠，可做成积木式组件。但是，如在运行调试中觉察局部功能设计不能我国早期引进大型锅炉机组的大港电厂，其炉膛安全监控系统承受的是意大利SIE公司的规律组件，这套以分立元件为主，承受少量的小规模数字集成电路的组件是SIE公司60187007560烧器掌握系统〔ABS〕24168能，即对于一张功能规律图相应有一张功能卡，每张功能卡相当于一个小的子系统掌握组件。它既利于设计和制造，又便利于正常维护和故障处理。3、微计算机式即承受单板计算机构成的微机型掌握系统。它是在固态硬接线掌握系统的根底上进展而成的。如荆门、锦州、淮北、焦作、黄埔等电厂配置的美国Forney公司的AFS-1000型/模拟掌握回路。整个系统可分为假设干个子系统，每个子系统的掌握均由一台单板计算机完成。AFS-1000803070功能，其性能/价格比较高。4、可编程掌握器(PLC)式是利用可编程掌握器(PLC)所构成的掌握系统。近年来PLC进展较快，它在炉膛安全监控系统的应用也日益广泛，一种应用方式：是利用单独的PLC掌握单个燃烧器，然后将各PLC挂接到上位计算机上，进展综合掌握。另一种应用方式是：由几个PLC组态方式配置成一个环形掌握系统，掌握全部的燃烧器，以提高炉膛安全监控系统的牢靠性。如日本三菱公司的自动燃烧器掌握系统〔DABS〕就属于前者，美国CE公司FSSS的近期产品则属于后者。80年月开头，以微处理器为根底的分散掌握系统迅猛进展，它将局部的功能系统(如点联系起来，炉膛安全监控系统作为其中一个结点通过环路接口模件与通信环路相连，使机组的掌握系统更完善、更牢靠、更为整体化。如国内很多电厂承受贝利公司的N-90、INFI-90目前，以微处理器为根底是掌握系统的进展方向。承受微处理器的掌握装置具有速度快、牢靠性高、掌握系统构成简洁、功能强、程序可变等优点。炉膛安全监控系统的产品在不断更换代，尽管各种类型的掌握装置差异很多，但它们的根本功能是大同小异的。三、炉膛安全监控系统的功能炉膛安全监控系统在锅炉启〔停〕阶段，按运行要求启〔停〕油燃烧器和煤燃烧器。在机组事故状况下，炉膛安全监控系统与CCS协作完成主燃料跳闸MF、机组快速甩负荷〔FastCutBackFCB〕及主要辅机局部故障自动减负荷〔RunBack,RB〕等功能。即当机组发生严峻故障而需主燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出MET指令，并指出跳闸缘由，由MCS完成相应的调整任务，实行紧急停炉。当电网、发电机或汽轮机故障而需机组快速甩负荷FCB相邻的煤层磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，实现停机不停炉。当锅炉辅机RBMCS负荷降低到预先规定的负荷目标值。由上述可知，炉膛安全监控系统不实现调整功能，不直接参与燃料量和送风量的调整等，仅完成锅炉及其辅机的启停监视和规律掌握功能，但是它能行使超越运行人员和过程CCS完成的，炉膛安全监控系统与CCS〔如25%〕膛安全监控系统会自动发出主燃料跳闸信号将锅炉停掉。同样，假设运行人员违反安全规程操作，设备也将自动停掉。又如点火油枪过早撤出，也会引起有关主燃料自动切除。炉膛安全监控系统的具体安全联锁条件要依据各个机组的燃烧系统构造、特性和燃料种类等因素打算。对于大局部大型燃煤机组来说，炉膛安全监控系统包括下述主要安全功能：1炉膛点火前清扫的目的是为了在启动前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧的燃料和气体去除掉，避开锅炉爆炸事故的发生。对于大容量锅炉来说，从炉膛内可燃混合物积存到发生爆燃往往发生在一、二秒时间内，运行人员不行能对这种状况作出准时的反响，同时随着锅炉容量增加，设备日益简单，要监控的工程很多，特别是在起停过程中操作格外频繁，即使最娴熟的运行人员，误操作也难免发生。因此这个任务应依靠炉膛安全监控系统来完成。2油点火掌握包括锅炉正常启动、停运和燃烧器燃烧不稳定时点火器投入运行的功能。锅炉正常启动时，假设炉膛清扫完成且满足肯定的许可条件，暖炉油才能投入运行，典型的许可条件为：炉膛清扫完成；暖炉油的主油管跳闸阀翻开、主油管油温正常、主油管跳闸阀处油压正常；雾化蒸汽压力满足要求；手动油阀翻开等。当上述许可条件满足，则通过主控室CRTBTG盘或就地盘等接口设备发出启动命令起动暖炉油枪，点火挨次是自动进展的。3当锅炉已经用油暖炉，且满足肯定的许可条件下，可以通过接口设备启动磨煤机引入机已预备好”和“毗邻层的点火支持能量充分”这一许可条件最为重要，只有具备足够的点火支持能量，才能保证主燃料进入炉膛即被点燃。4在正常运行的状况下，炉膛安全监控系统能对炉膛燃烧状况进展连续的监测〔包括火焰检测确的操作，以避开可能引起的跳闸事故；在运行人员来不及处理某些特别状况的时候，炉膛安全监控系统将自动启动跳闸。5〔MFT〕在锅炉安全受到严峻威逼的紧急状况下，如汽轮机甩负荷，锅炉熄火、失去送风机和引风机、汽包水位过低或过高等，假设运行人员来不及进展准时的操作处理，炉膛安全监控〔即MF〕——将正在燃烧的全部燃烧器的燃料全部切断或以层为单位跳掉磨煤机、给煤机等设备。任何时候，当锅炉有关设备安全状况患病危急时，运行人员可以直接启动MET或跳掉个别设备，而不需要等待炉膛安全监控系统响应。6磨煤机组、燃烧器、点火器的停运掌握包括正常停运和紧急停运。炉膛安全监控系统供给了这两种停运方式的规律。当正常停运指令发出或紧急停运条件满足时，炉膛安全监控系统将按肯定的规律挨次停运相关设备。7在锅炉跳闸后和重点火前，不管停炉和重点火之间时间间隔多长，都必需对炉膛进展吹扫，以去除可能储存在炉内的可燃物质。炉膛安全监控系统的产品品种较多，不同品种的系统其设计思想和方法不尽全都，但8—28—2典型炉膛安全监控系统的功能构造示意图四、炉膛安全监控系统的规律和功能构造从规律构造上来看，炉膛安全监控系统分为下位规律和上位规律，而上位规律又分为CPUCPU，按三取二的原则实现各种功能。其中：1下位规律是掌握具体对象的角规律回路，用来实现对一台煤粉燃烧器或点火器掌握。2层规律是对层燃烧器进展自动点熄火掌握和状态监视的回路。3公共规律是对全部燃烧器进展监控，实现主燃料跳闸〔MFT〕或锅炉紧急停炉、快速切除负荷〔fastcutback，简称FCB〕——汽轮发电机全甩负荷、主要辅机局部故障自动减负荷〔runback，简称RB〕功能的规律回路。运行中，操作指令(计算机指令或手动掌握指令)送至上位规律，再由它向各个下位规律发出指令，对角规律回路实现掌握。假设上位规律发生故障，仍可通过下位规律或现场操作对燃烧器实现掌握，不会影响锅炉运行。假设下位规律发生故障，则仅仅影响该规律掌握的燃烧器运行，而其它燃烧器仍可连续运行。性，并且便于在线检修。假设系统承受的是特地设计的面对掌握问题的语言，还可以便利地修改系统的掌握功能。一、火焰检测原理

第四节火焰检测器燃烧火焰具有各种特性，如发热程度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪耀现象、差压、音响等、均可用来检测火焰的“有”或“无炉燃料的锅炉在燃烧过程中会辐射红外线I、可见光和紫外线UV。8-316500C黑体放射的辐射强度光谱分布。8-3不同燃料火焰的辐射强度与波长的关系从图中可见，全部的燃料燃烧都辐射肯定量的紫外线和大量的红外线，且光谱范围涉及红外——可见——紫外。因此，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，燃烧火焰辐射的光线强度分布是不同的，相应地承受的火焰检测元件也会不一样。一般说来，煤粉火焰中除了含有不发光的CO和水蒸气等三原子气体2而紫外线往往简洁被燃烧产物和灰粒等吸取而很快被减弱，因此煤粉燃烧火焰宜承受可见光或红外线火焰检测器。而在暖炉油火焰中，除了有一局部CO和水蒸气外，还存在大量2的发光炭黑粒子，它也能辐射较强的可见光、红外线和紫外线，因此可承受对这三种火焰较敏感的检测元件进展测量。而可燃气体〔有些电厂的锅炉以此为燃料〕燃烧时，在火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，此时可承受紫外线火焰检测器进展测量。除辐射稳态电磁波外，全部的火焰均呈脉动变化。因此，单燃烧器工业锅炉的火焰监〔10～20Hz〕〔通常用硫化铅是在燃烧器的喉部，闪耀频率的范围要宽得多。图8-4为燃煤与燃油的多燃烧器炉膛，在投入“有”火〕或切除“无”火〕烧器时的火焰闪耀频率分布。〔a〕煤粉火焰 (b)油火焰8-4多燃烧器炉膛的煤粉、油火焰闪耀辐射从图8-4可见：在低频范围1～20Hz，煤粉与油“有火”与“无火”之间闪耀强300Hz；100Hz。因此，对煤粉与油100Hz以上〕才能较好地实现检测。闪耀频率与振幅间的关系，取决于燃烧器构造布置、检测方法、燃料种类、燃烧器的运行条件〔燃料—空气比、一次风速度、以及观测角度等因素。一般来说：12〔100～300Hz〕越强；3、检测器探头视角越狭窄，所检测到的频率越高；反之亦然。可以推论，全炉膛监视的闪耀频率要比单只燃烧器监视的频率低得多。在锅炉燃烧现场可以觉察，用紫外线光敏管检测器监视煤粉燃烧器时，被监视火焰的信号强度可能等同于或低于毗邻的火焰信号强度，这是由于未燃煤粉在靠近燃烧器喉部处往往起到一种遮盖作用。假设火焰检测器视线通过或接近遮盖区，则当该燃烧器停用而炉膛里的其它燃烧器连续燃烧时，信号强度反而比原来增加了，这个结果是用紫外线光敏管检测器监视煤粉燃烧器的一个大问题。因此，燃煤或燃油锅炉推举承受检测火焰闪耀高频重量的可见光检测器或红外线检测器。由于气体火焰不具有煤和油所具有的高频〔200～400Hz〕脉动特性，因而红外监视系统对气体火焰是不起作用的，对气体燃料推举承受紫外线检测器。概括的说，炉膛火焰发出的辐射能以不同的频率闪耀着，不同燃料、不同燃烧区的闪耀频率是不同的。炉内燃烧的好坏，其火焰的平均光强度也是不的。火焰检测器就是利用火焰的闪耀频率和光强度来鉴别火焰有无及强弱的。二、火焰检测器类型与选用火焰检测器担负着检测炉膛火焰的任务，是炉膛安全监控系统中至关重要的部件。常用的火焰检测器有紫外线式、可见光式和红外线式等几种形式。1这是一种利用火焰本身特有的紫外线强度来判别火焰有无的检测装置。由于紫外线波长范围较狭小〔在10-～310-m之间，因此，承受的检测探头是可见光和红外线不敏感的紫外光敏管。它是一种固态脉冲器件，发出的信号是与火焰辐射强度成正比例的随机脉冲。紫外光敏管有两个电极，一般加沟通高压。当辐射到电极上的紫外线足够强时，电极间就产生“雪崩”脉冲电流，其频率与紫外线强度有关，最高达几千赫。熄火时脉冲消逝。2它是利用火焰中存在大量可见光来检测火焰有无的装置可见光敏感元件有光敏电阻、光电二极管、硅光电池等，能产生与火焰强度成正比的模拟信号，其感受区在 310-7～810-7m之间〔可见光的蓝绿区。可见光的强度和火焰的闪耀频率经检测和规律处理后，可鉴别相应燃烧器的火焰的“有”和“无。3它是利用红外线探测器件的火焰检测装置。承受的是硫化铅光敏电阻为敏感元件，可910-7m以上的红外线，是一种牢靠性高、应用范围广、单只燃烧器监视效果好火焰检测器。由于电站燃煤锅炉的火焰监测中具有以下特点：正常启〔停〕时，从给煤机启动到燃烧器火焰建立〔或给煤机停顿到火焰熄灭〕有延滞时间存在；检测探头工作条件恶劣〔受辐射热、煤尘、飞灰与腐蚀性气体影响。目前大型这样的布置使探头工作条件更为恶劣；所致。紫外线辐射强度低；煤喷嘴四周有大片浓密的未燃煤粉遮盖；6070年月，广泛承受的是紫外线火焰检测器，由于紫外线火焰检测器对自然气炉上被广泛承受。但是，紫外线辐射易被油雾、水蒸气、煤尘及燃烧产物所吸取，所以在风量失调工况下的重油燃烧或煤粉燃烧中，承受紫外线管检测是不行靠的，尤其是在锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，紫外线的辐射会大量削减，紫外线光敏管检测煤火焰的灵敏度会很低。故一般认为紫外线检测适用于气体燃料而不适宜用于煤粉燃烧。鉴于上述燃煤锅炉火焰监测中的特点，目前国内外燃煤锅炉〔特别是建的大型电站锅炉〕已普遍承受以探测红外线和可见光为根底的型火焰检测器，它逐步取代了传统紫外线光敏管检测器的地位。三、典型火焰检测器〔一〕可见光火焰检测器Bailey公司的火焰闪耀检测器、CE公司的SafeScanⅠ型检测器等，前者的光敏元件承受硅光电池；后者的光敏元件承受带红外滤波器的硅光电二极管，对此光电信号一般都承受对数放大器进展预处理。检测器同时能肯定程度地检测火焰的闪耀频率和亮度信号，可正确推断火焰的有无。SafeScanICE公司的产品为例，介绍可见光火焰检测器。1CE公司生产的SafeScanIII型火焰检测器，目前在大型燃煤锅炉火焰检测中应用比较广泛，它是一种利用光电管的光敏特性制成的可见光式火焰检测器。8-5示出了光电管的光谱特性。8—5光电管的光谱特性图中：1—光导纤维响应；2—带红外滤波光电二极管响应；3—无红外滤波光电二极管8-5可知：400~1500nm(1nm=10-9m)范围内的传输特性比较平坦；用光谱和示波器记录的脉动特性说明：带红外滤波的光电管对5~12Hz光波响应最为猛烈，随着频率增加响应减弱，增至60~80Hz时根本上无反响。无红外滤波的光电3~6Hz20~30Hz时根本上无响应。目前，CESafeScanIII型火焰检测器正是利用了这一特性，承受了带红外线滤波器的光电二极管，这种光敏元件的敏感波长仅为400~700nm，其范围正好是可见光的波长范围，且它的波形峰—峰值较大，灵敏度较高，所以承受带红外滤波的光电管来检测炉膛的火焰最为适宜的，这将大大提高检测系统的牢靠性和探头的鉴别力量。8-6所示。8-6火焰检测器原理性框图炉膛火焰的可见光通过探头内的透镜将光信号引出炉膛，经探头板将光信号转换成电流信号，该电流信号的大小反映了炉膛火焰的强弱，电流信号的频率反映了火焰的脉动频率。电流信号通过屏蔽电缆送往远方处理机架，电流信号在处理机架内经“电流—电压”转换和放大后，经三个通道分别对火焰信号进展频率检测、强度检测和自身故障检测，三路信号处理均用发光二极管指示结果。强度检测信号在一超小型表计上可以反映出火焰信号的强度大小。假设火焰检测器本身无故障、火焰频率信号和强度信号又在设定的正常范10Hz左右，而燃油的频率约40~60Hz，单根油枪火焰频率一般为30~35Hz。下面对可见光火焰检测器的主要组成局部作简要介绍。2．探头及探头板局部火焰检测器的探头由平镜、凸镜、光纤导管等组成。探头板原理性框图如图8-7所示。8-7探头板原理性框图3~51.5~2m的光纤电缆，将火焰信号送到位于锅炉旁边的探头板上。光纤传输的光电信号直接照耀到光电管，由于光电二极管输出的电流是光信号的对数关系，故在此承受了对数放大器，使转换后的电流信号与光信号成线性关系。对数放大器有两个外接电位器，一个用于调整增益，另一个用于调零。光电流因而承受传输〔跨导〕放大器将电压信号转换成电流信号，然后通过四芯屏蔽电缆将信号送以处理机架。8-7中的发光二极管LED作为负反响信号源，当锅炉停顿运行时，模拟一次元件的光源，用于对探头板电路的自检及判别电缆是否开路。强度检测局部〔亮度8-8为强度检测原理图。8-8强度检测原理图从现场来的电流信号送处处理机架后，首先经过I/U放大，将电流信号转换成电压信号，然后分成三路，同时输到强度检测，频率检测和故障检测回路中去。定值时，强度允许信号即有输出。反之，低于低限设定值时则没有输出。适当提高高限阀值以提高火焰鉴别力量，设置较低的低限值以保证有足够的灵敏度。强，而其远端火焰强度就相对弱些。依据这种现象就可以在背景火焰的状况下，对开头点火的喷燃器状态进展监视，以推断喷燃器是否点着。假设喷燃器点燃，火焰的强度重量就火焰监视，假设喷燃器熄火但炉膛仍有余火，则强度信号虽低于强度高限值，但不低于低限值，因而仍显示有火焰，直至炉膛灭火，强度信号消逝，显示“无火焰高、低限设定值是通过现场试验确定的。强度信号还可用来作为模拟量显示信号，送到火焰强度指标表上进展强度显示。频率检测局部8-9为频率检测原理图。8-9频率检测原理图来自I/U的信号经沟通放大器和触发器后换成一系列方波脉冲，该脉冲信号的频率随火焰信号的频率而变，它与一个频率可调的鉴频器的内部设定频率进展比较。当火焰信号频率高于设定频率时，鉴频器输出“频率允许”信号，反之没有输出。即火焰信号频率低于设定值时，就不会发生“频率允许”信号。由于喷燃器出口的气粉混合物，在气流振动越强时燃烧反响速度越快，其燃烧火焰发〔火焰伸展局部缺乏而振动减弱，则燃烧速率降低，致使燃烧火焰的脉动频率也较低。10Hz，油燃烧的火焰频率为30Hz烧火焰的脉动频率。依据这一特性，当多种燃料同时燃烧〔如煤、油混合燃烧〕时，假设需检测油燃烧的火焰是否存在，只要承受高通滤波器将火焰信号的低频重量滤去，就可得到油燃烧的火焰信号。CE公司炉膛安全监控系统，充分考虑了各种锅炉在不同燃烧工况和使用不同燃料的状况下，对火焰频率的有效检测，在火焰检测机箱面板上，装有可以对高通滤波器的频率进展设定的8个小型开关DIP开关，频率设定范围为3~100H。以满足不同的现场检测需求，如火球的脉动频率约为5~15Hz，煤粉燃烧器火焰根部的脉动频率在10~30Hz之间，20~40Hz之间。且随着负荷增加，火焰的脉动频率也会随之增加。操作人员可以通过现场试验确定频率的设定值，调整频率鉴别器的内部设定频率，可以将所要检测的火焰区分开来，从而大大提高火焰检测器的牢靠性。例如：在煤粉和油同时燃烧时，假设要鉴别油枪的火焰，尽管检测器探头对准油枪火焰，但炉膛背景火焰〔煤粉燃烧形成的火球〕不行避开地被摄取，此时只要承受高通滤波器，即可简洁地猎取到油燃烧的火焰信号。故障检测局部/低限值进展比较的8—10为故障检测回路的原理性框图。8—10故障检测回路的原理性框图当探头、信号传送电缆或光电转换电路等工作正常时，送来的火焰〔电平〕信号在故障检测回路设置的高限和低限之间，此时检测回路输出低电平，表示火焰检测器工作正常无故障。当探头、信号传送电缆或光电转换电路消灭故障时，故障检测回路的输入信号就〔图中阴影局部CEIIICE公司的可见光火焰检测器分为SafeScanIII型两种。SafeScanI型火焰检测器的根本原理如前所述。它可用于燃煤锅炉的火球检测、油枪8-11CESafeScanI型火焰检测器原理框图。8-11CESafeScanISafeScanI型火焰检测器，利用光纤电缆将光信号引出炉膛，对燃烧过程发出的可见以保护镜头不受高温火焰损坏。光纤的炉外端连接探头板，将光信号转换成电信号，然后进展强度、频率和故障检测。在强度检测回路内，可通过“高限可调电位器”和“低限可调电位器”进展火焰强度的高、低限设定。如对于燃油火焰，其火焰强度高限值一般设定为55%~60%；低限值一般38%~40%。在频率检测回路内，可通过调整频率插件板上的开关，将回路内部参考频率调至建立15Hz左右。图8-112/4火焰指示和故障电路”用于层火焰检测〔下述根油枪的火焰的鉴别型火焰检测器，则不需通过“2/4火焰指示和故障电路”运算。SafeScanIII型根本一样，但它能承受一个探头同时检测两种不同燃料的火焰，能在背景是炉膛火球火焰的状况下，鉴别出邻近单根油枪的火焰。探头局部将检测到的两种燃料的可见光信号转换成电流信号，送到检测器的处理机架。同样，处理机架内部也设有频率检测、强度检测和故障检测回路。SafeScanII型火焰检测器的频率检测回路有两路：一路按单根油枪火焰频率设定；另一路按煤粉火焰频率设定。两路频率检测回路都与一个探头相联，这样避开了在同一个二次风室内装设两套火焰检测探头，可节约一局部探头及电缆的投资。探头装置于油枪边，当油枪停顿工作时，又可检测煤粉火焰。〔1〕下面以煤油混烧的状况下，检测某一煤粉喷燃器的火焰状态为例，简述单个火焰检测器的应用。将火焰检测器的探头对准喷燃器摄取火焰信号，其火焰强度含有背景火焰强度重量和喷燃器火焰强度重量，而火焰频率则含有油火焰频率和煤火焰频率。该火焰信号经光电转/电压转换，分别送至三个检测回路去。假设光电转换正常，则故障检测回路输出“无故障”信号。此时，频率检测回路的频率设定值为煤火焰脉动频率值，检测回路的低通滤波器将油火焰的高频重量滤去，电路输出“频率允许0〔如喷燃器熄”，喷燃器“有火焰”信号就消逝。〔2〕层火焰监视的应用电站四角喷燃锅炉的炉膛火焰检测一般都是以层为单位。每一层安装四只探头用于检测同一层的四只油枪火焰或煤粉燃烧器的火焰。此时，同一层四个角的单个火焰检测器处理后的火焰信号，需送到一个“2/4火焰指示和故障电路”进展规律运算，该电路原理图8-12所示。8-122/42/4规律推断，当四个检测器中有两个或两个以上显示有火焰时，则输出本层“有火焰”信号，同时LED发光二极管点亮，表进展声光报警，并闭锁层火焰信号。〔二〕红外线火焰检测器ForneyIDD-II〔包括褐煤、无烟煤〕的锅炉上，取得了良好的单只燃烧器监视效果。该检测器被设计仅对煤火焰一次燃烧区的动态特性产生反响，而对其他火焰，炉墙等背景的红外辐射没有反响。IDD-II型红外火焰检测器的探头主要包括以下部件：平镜、平凸镜、光导纤维、光电8-13所示。8-13IDD-II检测探头用铸铜外壳密封电子线路，探头体积小型化以降低来自炉膛的受热。密封冷却空气的入口连接处与安装管道出口间的压差为1.2kPa水柱〔5英寸。探头的透镜承受到火焰中的红外线后，再由经过特别处理的、可削减红外线传输损失的光导纤维传送，经光—电器件转换成电信号送到远方安装的电子线路板上/低二个信号通道，以适合不同工况或不同燃料对信号灵敏度的需要，且有助于对单只燃烧器火焰的鉴别。IDD-II装置可对时间延迟量进展调整，并有自检回路，可对探头和线路进展自检。IDD-II型红外检测器的主要技术性能如下：检测器敏感元件：硫化铅光敏电阻；火焰的频率范围：低位为15~4000Hz；55~7500Hz；探头的工作温度：60C140；放大器工作温度：55.70C(130F)。检测器工作波长：700~3200nm；检测元件视野角：900为在“无”火时指示“有”火，因而必需承受带机械快门的自检系统，还需周期检查管子与线路是否正常。而红外元件的故障形式，多表现为“有”火时表示“无”火〔不灵敏。从保护设备角度看，红外元件比较安全，它没有虚假指示火焰闪耀的缺陷。IDD-II型火焰检测器探头布置于四角切圆燃烧炉膛各角燃烧器的二次风风口内，在同一水平高度〔同一层〕的四个探头与同一机箱相接。当鉴别单根油枪的火焰时，通常将探头安装在油枪旁边〔上游、下游均可粉燃烧器层中间的二次风口内，视角为3。通过在很多锅炉上的实际使用，已证明IDD-II型火焰检测器在鉴别力量、抗干扰力量、牢靠性、冷却及吹扫等方面能够满足使用要求。承受什么原理实现火焰检测，是表征火焰检测器性能重要条件之一，但火焰检测器性能的优劣还需从多方面综合考虑，譬如探头定位的难易程度，维护便利与否、电子线路的设计技巧及其牢靠性等，最终应视现场应用的成功与否而定。燃煤锅炉火焰监测技术的关键，是提高单只燃烧器火焰检测的牢靠性，以及对所监视的燃烧器与相邻或相对燃烧器火焰间的有效识别。四、CE公司火焰检测器的安装和调整〔一〕火焰检测器的安装火焰检测器的安装位置对火焰检测的牢靠性至关重要。一般而言，煤粉燃烧器的火焰监视承受穿插布置，即相邻两层煤粉喷嘴中间布置一层探头，该探头对上、下相邻两层煤粉喷嘴火焰均有信号反映，而以下层火焰监视为主。这是由于探头对下层邻近的一次风口火焰敏感，而对上层火焰有时由于风压变动或在工况变动会受到影响。探头平行装在二次风口内，有利于探头清洁、防止结焦等。探头开孔简洁，不涉及水冷壁弯管等问题。但由于二次风道长，很难用机械的方法调整探头角度，一般承受固定探头。探头除了置于二次风口内外，也可将探头从侧墙看火孔或从侧墙开孔插入，对准火焰靠近根部的光亮区域。此时，由于探头不在二次风中，炉膛辐射温度很高，因而要求探头冷却风格外牢靠。为降低探头温度，往往将探头退至炉墙外，前端加装导光管，对准目标区域。CE公司的III型火焰检测器的探头通过挠性金属和刚性管与探头安装室相连接，承受金属管的目的是为了使检测器探头能随着燃烧器的摇摆而移动，在操作时不能过分过分弯曲挠性金属管，以免损坏内部的光纤电缆。必需使探头尽可能的摄到最接近燃烧器喷口的部位。〔二〕火焰检测器的调整火焰检测器的调整包括：灵敏度、频率响应范围、延时等各项参数的调整，使其在燃烧正常或恶化、相邻燃烧器投入或停运、锅炉负荷大小等不同运行条件下能发出准确的信号。调整时，既要考虑火焰检测器的牢靠性，又要考虑其鉴别力量。在燃烧器上装设多层检测器探头，调整时应将底层探头的值设定低一些，即主要考虑牢靠性，而顶层检测器调试则可多考虑些鉴别力量，这是由于在低负荷运行时司炉往往要切掉顶层燃烧器，此时需由火焰检测器监视切投是否成功。暖炉油燃烧器往往装在主燃烧器着火点四周，即主燃烧区火焰监视范围。由于油的燃烧稳定，火焰信号强于主燃烧器，故要对两者的火焰强度信号加以鉴别是困难的。只能在火焰频率上加以区分。燃烧器已喷出燃料但不见稳定的火焰是最危急的工况，火焰检测器应准时觉察并快速发出“灭火”信号。反之，当某燃烧器停运时，监视范围不存在燃烧火焰，但往往检测到相邻燃烧器的火焰，因而会使输出回路有信号。但炉膛熄火时，规律回路不再输入火焰检测信号，这不会给燃烧器掌握带来什么问题。火焰检测器的调试是一项格外细致的工作，必需在锅炉运行人员的亲热协作下反复调8-14所示。8-14火焰检测器调试流程图图中PULLINDROPOUT为火焰强度的两个设定点，PULLIN用以判定火焰是否8-15c点所示。当火焰处于低值的时间Δt≥x时认为火焰丧失。DROPOUT设定点用以快速反映火焰信号的丧失，即火焰信号一旦越过8-15b点所示，即被认为火焰丧失。8-15火焰强度信号判定示意图PULLIN设定点以上或越过PULLIN设定点的时间极短a点所示，则认为该火焰信号有效。当火焰强度信号一旦越过OUT设定点或较长时间越过PULLIN时，则认为火焰信号是无效的。PULLINDROPOUT的根本调试方法如下：启动相关层燃烧器，相应的角要有火焰信号以保证燃烧器稳定燃烧。221按下PULLIN按钮，调整设定值电位器R ，使强度指示灯亮后再将监视表指针调低5格。221231按下DROPOUT按钮，调整设定值电位器R ，使监视表指针在PULLIN的根底上再调低5格。2318个微动开关可以设定频率，其值的大小视燃料种类或正常燃烧时的火焰脉动频率而定。第五节燃烧器掌握系统燃烧器掌握系统是炉膛安全监控系统的一个重要组成局部。它担负着锅炉点火及暖炉油枪掌握，对磨煤机和给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作、稳定锅炉燃烧过程等掌握任务。一、锅炉点火的传统方式传统大容量锅炉的点火方式大致有以下几种：1、承受高能点火装置直接点燃轻油燃烧器，以轻油作为锅炉启动到20%额定负荷时的燃料，也作为锅炉低负荷时的助燃燃料。每一只轻油燃烧器配置一只高能点火装置，而煤粉燃烧器不另设置点火装置，煤粉依靠轻油燃烧产生的能量着火。2〔或称涡流板式点火器设置在每一只重油燃烧器和煤粉燃烧器的侧面，轻油点火器由高能点火装置来点燃的，其火焰以肯定角度与主燃烧器喷射轴线相交，以保证牢靠地点燃主燃料〔重油、煤粉。投用重油燃烧器或煤粉燃烧器时必需先投用相应的点火器，而且在点燃煤粉燃烧器时，其点火能量应大一些。假设停用重油或煤粉燃烧器时，也必需投用相应的点火器，以燃尽残油或余粉。3油燃烧器设置在相邻的两煤粉燃烧器之间。煤粉燃烧器则由相邻的重油燃烧器点燃。即煤粉着火能量是由重油燃烧器供给的。二、油燃烧器的根本功能对于煤粉锅炉，在启动或低负荷运行时，往往需要承受油燃烧器帮助点火启动、助燃和稳定煤粉燃烧。因此，油燃烧器的掌握又是燃烧器掌握系统中的根本职能。一般油燃烧器有以下几个功能：120%~30%额定负荷的全过程供给必需的燃料；2、当锅炉主要辅机发生故障，机组减负荷运行RB炉；或电网故障，主开关跳闸，机组带厂用电运行时，油燃烧器起稳定燃烧，维持低负荷运行的作用。3、点燃煤粉燃烧器。煤粉着火，需要肯定的能量，投用肯定数量的油燃烧器，使锅炉到达20额定负荷以上〔炉内具有肯定热负荷，可以保证煤粉稳定着火燃烧。三、轻油点火器及其掌握〔一〕轻油点火器构造原理轻油点火器按其职能可分为引燃、燃烧及火焰检测三局部，主要由高能点火电极、轻油枪、检测器套管、涡流板、喷嘴及二次风口接收等组成。轻油点火器的构成如图8-28所示。8-28轻油点火器的构成轻油点火器使用的液体燃料一般是轻柴油。轻柴油的引燃通常承受高能点火装置，高能点火装置是一种电气引燃装置，引燃方式有电阻丝点火、电弧点火和电火花点火等几种形式。由于电阻丝在高温下简洁氧化、发脆，点火头易受油污染，使用寿命短。所以，目前在国内大型火电机组上多承受电火花高能点火装置。电火花高能点火装置是利用低电压大电流放电的原理，通过220V供电，经点火变压器升压、整流并对贮能电容充电，当贮能电压到达放电管击穿电压时，经电缆导电杆沿半导体电阻放电，发出猛烈的火花。电火花点火装置的点火能量大、在瞬间能发出强大辐射能的白炽光火花，足以点燃经过空气雾化的轻柴油，而且该点火装置的抗污染性能较好，半导体电阻的击穿电压不会受四周介质的影响，即使点火器端部患病严峻的油污染也能正常工作。图8-28所示的轻油〔涡流板式〕点火器安装在主燃烧器的侧面。二次风〔空气〕的喷射方向、点火器油枪的火焰与主燃烧器的喷射方向成斜交，点火器的喇叭口内有三块导向使燃料和空气能充分地混合，混合后气体流速减小，能有效地防止点火能量的逸散。电动三联阀是一组只有关闭与开启两个状态的、三个相互机械联锁的阀门，这三个阀门分别是油枪电磁阀、油枪雾化空气阀和吹扫阀。在关闭状态，电磁阀、雾化阀处于关闭位置，而吹扫阀处于开启位置；在开启状态，电磁阀、雾化阀处于开启位置，而吹扫阀处于关闭位置。〔二〕轻油点火器工作原理轻油点火器点火时，应先投高能点火装置，然后开启电动三联阀〔即电磁阀、雾化阀开启，吹扫阀关闭油与空气在油枪头部混合雾化、再从雾化嘴的扁缝中喷出，形成油与空气的混合物。油点/空气混合物逐渐混合。在三联阀开启的同时，高能点火装置开头连续打火，油雾在点火器的喷嘴内被电火花点燃，然后喷出，进入炉膛形成稳定的火焰，并点燃相应的主燃烧器。当主燃烧器稳定燃烧后，即可停运轻油点火器，轻油点火器停运时，应关闭电动三联阀〔即电磁阀、雾化阀关闭，吹扫阀开启油枪进油和雾化空气，并使吹扫空气进入油枪，将油枪内的残油吹净。〔三〕轻油点火器掌握1、轻油点火器的点火条件轻油点火器点火必需满足肯定的允许条件。在锅炉点火前，燃烧器掌握系统将自动确认这些条件信号，只有各点火条件都具备时，掌握系统才发出“轻油点火许可”信号，同8-29为轻油点火器的点火条件规律图。8-29轻油点火器的点火条件规律图在上述条件中，油压和雾化蒸汽〔或空气〕的压力要正常，这是为了保证油的雾化质量，保证着火条件和经济燃烧。锅炉点火器点火时，要供给具有肯定压力的空气量，防止风量过大吹熄火焰，风量过小使点火器着火困难。假设已有一层以上燃烧器运行，炉内已具有肯定风量，则点火风量条件就不再受到限制。2、轻油点火器的掌握8-30所示。8-30轻油点火器的规律掌握图当点火允许条件满足，且收到点火指令〔手动点火指令或计算机点火指令〕后，轻油点火器掌握回路中RS触发器置位到点火状态，高能点火装置放电打火，并开启电动〔三联〕阀喷油点火。假设电动〔三联〕阀已大于规定开度，轻油流量大于规定值，并且火焰检测器已检测到火焰信号，则表示点火器点火成功。掌握回路将停顿高能点火装置打火，掌握盘上红灯亮〔表示点火器投运，同时向点火器掌握回路返回信号。假设在10s内，点火末获成功〔三联阀末开足、检测不到火焰信号或轻油流量缺乏则点火器点火失败，掌握回路将点火器脱扣，停顿打火，关闭电动〔三联〕阀，并将RS触发器复置熄火状态。当接到轻油点火器熄火指令〔手动熄火指令或计算机熄火指令〕时，其掌握回路动作与上述类似。当轻油点火器处于熄火状态时，电动〔三联〕阀发出“全关”信号，火焰检测器发出“无火”信号。3、轻油点火器的动作过程轻油点火器包括轻油枪、高能点火装置〔HEA机构。它们在点火过程中按以下挨次进展动作：轻油燃烧器角跳闸指令及油阀关闭指令，则HEA的火花塞〔棒〕也执行推动指令。当证明HEA的火花塞〔棒〕推动到点火位置后，且满足：①无轻油燃烧器层跳闸指令存在；②无轻油燃烧器层点火不成功指令存在；③无轻油燃烧器吹扫恳求指令存在；④无开轻油燃烧器吹扫阀指令存在等条件时，则开启轻油枪三联阀，雾化空气与轻油进入油枪，30秒钟点火试验时间开头。在轻油枪三联阀由全关位置进入点火位置的途中，经过吹扫位置的瞬间，HEA的变压器接通电源，HEA开头打火。在点火周期内，HEA以肯定频率发出电火花，点燃被空气雾化的轻油。30秒点火周期完毕时，HEA的变压器断电，HEAHEA的火花塞〔棒〕自动缩回。此时，火焰检测器检测点火是否成功。成功。此时保持油阀连续开启，轻油燃烧器投入运行。如火焰检测器发出无火焰信号，说明轻油枪未点着，则意味着点火失败。此时将关闭三联阀，切断油路，停顿油枪进油，并进展油枪吹扫；然后油枪与HEA退回到起始位置。8-31所示。8-31轻油点火器启动挨次图中：O点——为推动轻油枪和HEAHEA开头推动。A点——为HEA推动到位、开进油阀指令发出〔阀开头开启、30秒钟点火试验时间开头时刻。BHEA开头通电打火的时刻。C点——为30秒钟点火试验时间完毕时刻。如“有火焰”则表示点火成功，轻油燃烧器投入运行；如“无火焰”则自动缩回油枪，点火失败。四、重油燃烧器掌握1在重油燃烧器投运前，锅炉燃烧器掌握系统将自动确认重油燃烧器的点火条件，在满足8-32为重油燃烧器的点火条件规律图。8-32火所必需的条件；为了保证重油的雾化质量、着火条件和经济燃烧，重油的油压、温度和雾化蒸汽〔或空气〕的压力应处于正常值；对于承受上下摇摆燃烧器来调整再热汽温的锅炉，在点火初期投运重油燃烧器时，要求煤粉喷嘴放在水平位置，这是为了保证煤粉稳定着火燃烧。但当有一层燃烧器运行时，可不受此条件限制；为防止炉膛压力波动过大，在任意一层燃烧器正在点火过程中，不允许其他层燃烧器同时点火。2、重油燃烧器点火掌握8-33为重油燃烧器点火掌握的根本挨次。8-33重油燃烧器点火掌握的根本挨次当重油燃烧器的点火条件具备，即重油燃烧器“点火许可”时，可对重油燃烧器进展点火。重油燃烧器点火时，承受气动或电动式进退机构将重油燃烧器自动推入炉膛，并开〔Y型油喷嘴〔重油燃烧器允许点火时间油燃烧器点火时间完”的信号，该指令送入点火器的熄火挨次，点火器自动熄火。当点火警信号，这样必需重进展点火操作或重发点火指令。3、重油燃烧器熄火掌握重油燃烧器的“熄火指令”是由运行人员发出、或由计算机发出、或由联锁保护动作〔如紧急停炉、灭火保护动作、燃烧器检测无火焰等〕发出的。指令发出后，重油燃烧器8-34为重油燃烧器熄火掌握的根本挨次。8-34重油燃烧器熄火掌握的根本挨次重油燃烧器熄火时，点火器一般处于熄灭状态，为保证炉膛安全，应由运行人员通过掌握台发出点火器点火指令或由顺控系统自动发出点火指令，使相应的点火器投入运行，以便将重油燃烧器吹扫出的残油燃尽。熄火掌握的根本挨次包括：关闭进油电磁阀、切断油路、关闭蒸汽雾化阀、开启吹扫阀，将油枪内残油吹扫干净，吹扫一般需要进展3分钟。吹扫完毕后关闭吹扫阀，熄灭点火器，重油燃烧器自动从工作位置退出，熄火掌握挨次完毕。五、等离子点火技术1、等离子点火技术进展和应用概况等离子点火技术的争论，始于上世纪70年月美国研制的等离子体煤粉点火器。国外对等离子无油点火技术的争论颇多，根本缘由是由于其代表了煤粉锅炉点火技术的进展方CE、B&W和西屋公司都有应用等离子点火技术成功直接点燃煤粉的阅历，前苏联和澳大利亚也已初步把握了等离子点火技术，并有在200MW和300MW机组应用的实践。我国目前电站锅炉的点火和稳燃仍大局部承受大油枪的燃油或自然气等稀有燃料点20万元以上(而利用等离子电弧点燃煤粉启动后，其本钱降至2万元左右)，而且其大量的烟尘不仅污染环境，还会加剧引风670T／H50T1000T左右，我国电厂每年点火用油达500，000T之多，助燃用油量更大。烟台龙源电力技术1999年在烟台发电厂1号炉安装等离子点火装置进展试验，2023年2月龙源电力技术与黑龙江佳木斯发电厂合作争论，成功实现了机组无油点火启动。其DLZ一200型等离子点火装置被国家电力公司专家组鉴定为“具世界领先水平”。经过多年的进展，该技术已在50MW、IOOMW、125MW、200MW、300MW和600MW等燃用不同煤种的各类机组上得到应用，已应用于130余台机组锅炉，总容量到达40，000MW，发挥了巨大的经济效益和社会效益；2023年8月15日。国华台山发电厂点火启动600MW燃煤600MW亚临界四角切向燃烧机组在整个吹管阶段无油启动和无油运行的记录。目前，等离子点火及稳燃技术已成功应用于贫煤、烟煤和褐煤。2、等离子点火器的分类：等离子点火燃烧器按功能可分为两类：燃烧器用于代替原油燃烧器，起到启动锅炉和在低负荷助燃的作用，承受该种燃烧器需为其附加给粉系统，包括一次风管路及给粉机；既作为点火燃烧器又作为主燃烧器使用，这种等离子燃烧器具有和a所述同样的功能，在锅炉正常运行时又可作为主燃烧器投入。承受此种方式不需要单独铺设给粉系统。等离子燃烧器和一次风管路的连接方式做成和原燃烧器一样，改造工作量小。3、等离子点火技术的理论与设计等离子点火工作原理等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子〔C、H、O〕离子〔O2-、H+、OH-〕和电子等。它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常状况下提高20％～80％的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃低挥发份煤粉和强化燃烧有很大的作用。这对于点燃煤粉〔特别是贫煤〕强化燃烧有着特别重要的意义。直流电流在肯定介质气压的条件下引弧，并在强磁场掌握下获得稳定功率的定向流T>4000K粉颗粒通过该等离子“火核”时，受到高温作用，并在10S内快速释放出挥发物，再造挥发份，并使煤粉颗粒裂开粉碎，从而快速燃烧。由于反响是在气相中进展，使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地削减促使煤粉燃烧所需要的引燃能量E。等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特别材料制成，以承受高温电弧冲击。线圈在高温状况下具有抗直流高压击穿力量。电源承受全波整流并具有恒流性能。其发火原理为：在肯定输出电流条件下，当阴极前进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入燃烧器点煤粉。与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大，属于内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。为解决有限的点火功率不行能直接点燃无限的煤粉量的问题，等离子点火燃烧器承受了多500~8OOKg／h之间，这局部煤粉在中心筒中稳定燃烧，并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉的点火源，并依次逐级放大。由于等离子点火燃烧器承受内燃方式，燃烧器壁面要承受高温，因此参加了气膜冷却风，避开了火焰和壁面的直接接触，同时也避开了煤粉的贴壁流淌及挂焦。为了减小燃烧器的尺寸，也可实行用一次风直接冷却的方法但须在燃烧器壁面上增加壁温测点，以防止燃烧器因超温而被烧蚀。燃烧器的长期壁温应掌握在600度以内，假设超温，可实行提高一次风速和降低一次风浓度的手段进展降温。等离子燃烧器的高温局部承受耐热铸钢，其余和煤粉接触部位承受高耐磨铸钢。等离子点火系统组成等离子点火系统等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，主要由阳极、阴极、线圈组件三大局部组成。阳极、阴极组件包括用来形成电弧的两个金属电极阳极与阴极，在两电极问加稳定的大电流，将电极之问的空气电离形成具有高温导电特性等离子体，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温电弧。煤粉颗粒通过该等离子受到高温作用而快速燃烧。等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。主要有6组6RA70掌握PLC等。压缩空气是等离子电弧的介质，等离子电弧形成后，需要压缩空气以肯定的流速吹出阳极才能形成可利用的电弧。因此，等离子点火系统需要配备压缩空气系统，要求压缩空气是干净的而且是压力稳定的。等离子电弧形成后，温度一般在5000～10000K，因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必需通过水冷的方式来进展冷却，否则很快会被烧毁。等离子燃烧系统等离子燃烧系统包括等离子燃烧器和等离子风粉系统。等离子燃烧器是承受内燃方式，煤粉通过电弧在无油状态下完成持续稳定的点火和燃烧过程。等离子点火风粉系统主要由给粉机、磨煤机、暖风器、喷口、一次风、二次风、气膜冷却风等组成。关心系统：关心系统包括4局部：载体冷却风系统、冷却水系统、图像火检监测系统、一次风风速测量在线监测系统。载体风和火检冷却风系统等离子发生器承受稳压、干净、枯燥的空气作为等离子载体，本方案承受杂用压缩2台离心风机供给火检用冷却风，2台风机1备1用。在火检冷却风和载体风管道之间设有联络门，可以相互备用。在等离子点火器停顿工作以后，风机连续工作，为等离子点火器供给冷却风。冷却水系统为保护等离子装置本身，需用水冷却阴、阳极和线圈。单个燃烧器用水量为8t／h，其中线圈用水承受无压回水(出口为大气压)；出入口压差不小于0．2MPa。冷却水承受闭式冷却水，经母管分别送至就地点火发生器内，再分三路分别送入线圈和阴、阳极，就地安装压力表、压力开关和手动阀，压力满足信号送回主控DCS。一次风在线监测系统．每台等离子燃烧器对应的煤粉管道上承受免维护风速测量装置，在点火和稳燃中监测一次风速和煤粉浓度。图像火检系统为了在投运等离子点火和稳燃系统时监视等离子燃烧器喷口火焰，在每台等离子燃烧器喷口处安装1室DCS画面上和主控室大屏幕上监视等离子燃烧器是否着火和煤粉着火状况冷却风系统供给。4、等离子点火的优势燃煤电厂承受先进的等离子点火技术，在启动期间，可以削减燃油。技术不断进展与进步，成功的实现了等离子少油或无油点火技术商业化应用。承受等离子点火燃烧器，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点：经济：承受等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的15％～20％，对于建电厂，可以节约上百万的初投资和试运行费用。燃煤电厂在启动期间，可以削减燃油。等离子点火并在强磁掌握下获得定向流淌的等离子，煤粉深度裂解快速燃烧，在保证安全的前提下从而到达目的。①大量节约燃油消耗。经调研，疆玛纳斯电厂6台100MW机组，其中#5炉装设了两2023年数字统计，玛电6台锅炉平均耗油约412t／台(其中参与两班制运行的锅炉年耗油高达750t／台)，每吨燃油按4500术每台锅炉年平均节油约412t，价值约185．4万元，而改等离子电弧点火每台锅炉多耗电能价值缺乏9万元。②由于承受等离子点火后，用油量削减，因此电厂储油及烧油装置的容量比常规油枪点火的电厂削减，节约了建设投资。环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，削减了点火初期排放大量烟尘对环境的污染，改善了电厂的环境；高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子、原子团、离子和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧；简洁：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式；安全：取消炉前燃油系统，也自然避开了常常由于燃油系统造成的各种事故。六、其它点火技术：电感应加热直接点火技术浙江大学热能工程争论所于1997年提出了感应加热无油点火技术，首次将成熟的感应加热技术应用到煤粉的无油点火中。其原理是通过电磁感应的加热方式快速加热金属壁面，从而点燃冷态煤粉气流。感应加热技术具有加热速度快、功率调整灵敏，牢靠性高等优点。感应加热最显著的特点在于其可快速加热异型金属通道，这正好满足了煤粉气流稳燃的要求，因此得到了争论人员的高度重视。感应式无油直接点火燃烧器适用于点燃挥发分较高的烟煤、贫煤。目前，该燃烧器已进入了中试阶段。激光加热点火技术自上世纪9O年月，世界上一些国家已经把留意力转向激光加热点火技术的争论。激光加热点火技术是通过非接触的方式对煤粉进展加热，抑制了其他加热方式带来的测量上的不便，且不存在结焦的问题，格外适合对煤粉颗粒的着火和燃烧状况进展争论。重要的是这种方式只是加热煤粒本身，不加热四周环境。美国、日本等国家已经做了大量的试验室争论，但由于激光器的本钱昂扬，放射功率较低，造成了该项技术目前仍停留在试验室争论阶段。易燃气体直接点火技术该技术原理比较简洁，就是利用自然气、液化石油气或其它易燃气体，从燃烧器的中心引入，点火时燃烧的气体喷入炉膛，火焰快速集中并引燃周边煤粉，进而实现全部煤粉气流的着火燃烧。易燃气体热值一般都很高，调整便利，污染小，本钱低，可点燃不同NOx合起来，将有很好的进展前景。但易燃气体直接点火技术存在燃烧器结焦、堵塞等现象，还需要进一步争论。4高温空气无油点火技术高温空气无油点火技术是由北京国力能高科技经过多年试验争论，与中国电力投资集团共同开发完成1000℃，然后将高温空气引入燃烧器内与煤粉气流混合系统组成如图2术，已应用在抚顺电厂、吉林热电厂、神头电厂，目前处于推广应用阶段。该技术由于应用业绩有限，其稳定性、牢靠性及产品性能有待进一步提高。七、磨煤机和给煤机的启动对于承受直吹式制粉系统的大型燃煤锅炉，磨煤机和给煤机的正常启动，是保证煤粉燃烧器点火投运的前提。因此，在煤粉燃烧器点火投运前，锅炉燃烧器掌握系统将自动确认磨煤机和给煤机的启动条件，只有在条件满足时，燃烧器掌握系统才允许磨煤机和给煤机启动。由于磨煤机和给煤机是为煤粉燃烧器供给燃料的，而煤粉燃烧器又是由轻油点火器点燃的，为保证进入炉膛内的煤粉即刻燃烧，所以“轻油点火器点火许可”是磨煤机和给煤机启动、以及保证煤粉燃烧器点火所必备的首要条件。而“磨煤机启动条件成立”又是给煤机启动的必备条件，假设磨煤机尚未启动将不允许给煤机启动。8-35〔RP〕和给煤机启动条件规律图。图8-35 磨煤机和给煤机启动条件规律图以下对此规律图作几点说明：中速磨煤机装有石子煤斗，磨煤机排出的煤矸石、铁块等均落入石子煤箱。因此磨煤机启动前必需将石子煤斗的进口门开启。“磨煤机点火能量充分”是指汽包压力大于规定值、空气预热器进口烟温大于规定值。汽包压力大于规定值说明锅炉到达肯定的蒸发量，炉内热负荷到达肯定值，煤粉着火条件好；空气预热器进口烟温到达肯定值，与空气预热器出口热风温度到达肯定值具有一样的意义，它可以保证煤的充分枯燥和煤粉着火条件。为使进入炉膛的煤粉牢靠着火，给煤机启动时必需保证重油燃烧器〔或点火油枪〕处在运行之中。假设已有一台以上给煤机在运行，说明炉内已有煤粉燃烧器投运，则重油燃烧器〔或点火油枪〕运行条件就不再受限制。为防止炉膛压力波动过大，在任意一台给煤机正处在启动过程中〔即有煤粉燃烧器正在点火，则不允许其他它给煤机同时启动。“给煤机远方掌握方式”是指给煤机在掌握室内手动操作。八、煤粉燃烧器自动点熄火掌握自动点熄火掌握功能是FSSS的根本功能之一。如前所述，运行人员只需按动掌握盘上的“点火”或“熄火”按钮或由计算机发出点、熄火指令FSSS就能对点火器和燃烧器的点/熄火操作全过程进展自动挨次掌握。并由计时器监视各项操作是否在规定时间内完成，如在规定时间内没有完成，就发出点火〔或熄火〕失败警报，告知运行人员，同时使系统自动转向安全操作。燃烧器点熄火掌握系统是一个规律挨次掌握系统，由于燃烧设备的操作内容多，所以按系统功能分层的原则，将整个系统分解为假设干个根本掌握回路。每个回路使用规律元件设备仿照人的规律思维过程〔操作过程〕，自动按挨次进展操作。挨次掌握的规律都是由/绍煤粉燃烧器的点/熄火掌握规律。8-368-37为煤粉燃烧器的点熄/火掌握规律图。8—36煤粉燃烧器的点熄/火掌握规律图〔A〕8—37煤粉燃烧器的点熄/火掌握规律图〔B〕图中规律元件符号、名称及其说明如表8-4：燃烧器点火时，要严格依据安全规程行事。必需做好以下几方面的工作：1、点火前的各项检查工作和预备工作，使锅炉、燃烧器、燃料系统、监测系统、掌握系统的状态正常，并皆具备点火所要求的各项条件。23、在炉膛吹扫时启动回转式空气预热器、引风机和送风机，并使吹扫风由全部二次风口喷入炉膛，以尽量削减炉膛内的气流“死区4点火的各项具体操作步骤，则因炉膛的型式、燃烧器的构造与布置、燃料种类、点火器的类型等的差异，在操作的细节上也不尽一样，但一般原则还是全都的。第八章炉膛安全监控系统第八章炉膛安全监控系统45表8-4 元件符号、名称及其说明第八章炉膛安全监控系统第八章炉膛安全监控系统4646九、风门挡板掌握进展燃烧器投切操作及点/锅炉的燃烧工况。一般状况下，二次风的总流量是由燃烧调整系统依据总燃料量来进展调整的。而炉膛安全监控系统则依据燃烧器投入或切除状况，自动开启或关闭各风门挡板，并可依据燃料量进展比例掌握、差压掌握，以获得锅炉最正确的燃烧工况。需要说明的是：1、二次风挡板〔关心风挡板〕是由炉膛——风箱的差压进展掌握的，差压的设定值随锅炉