襄樊電廠鍋爐是由上海鍋爐廠生產的亞臨界中間再熱自然循環汽包鍋爐。燃燒器采用四角布置切園燃燒方式，四組直流式寬調節比(WR燃燒器)擺動式燃燒器布置于爐膛下部的四角。每組燃燒器由5層一次風噴嘴，8層二次風噴嘴和2層三次風噴嘴組成，其中有3層二次風噴嘴中設置了輕油油槍，每支油槍相應地配備了一支高能點火器，自動控制點火，油槍采用機構霧化，燃燒器的煤粉噴嘴和油槍均配有火焰檢測裝置。
　　
　　一、系統的組成及檢測原理
　　
　　襄樊電廠火焰檢測裝置是美國FOR—NEY公司提供，其主要組成包括探測器和放大器兩大部分。其中探測器部分又由探頭和光纖電纜部件組成。
　　
　　1．光纖電纜部件：由美國Fireye公司提供，其組成為光學鏡頭、光纖束和內外支架等部分。光學鏡頭安裝在鍋爐的風箱和爐墻附近。內支架從鍋爐的爐墻通過金屬軟管與外支架相連。內、外支架主要是起固定作用。光纖束放置于金屬軟管內，光纖與探頭相連。
　　
　　當燃燒器擺動、風箱內的通風系統或燃燒器的噴嘴影響火焰探頭對爐膛火焰檢測的視線角度時，我們就需要通過光纖將火焰引出來。一般鍋爐燃燒時，爐膛會形成一個較大的火球，常規檢測都是采用測量單個燃燒器的火焰確定燃燒器火焰的有無。為了避開火球對單個燃燒器火焰的影響，便于準確測量單個燃燒器火焰狀態，需要對火焰測量的角度做一些調整，而采用光纖電纜正是為了滿足這一要求，它既可以較容易地實現安裝，又增加了測量的準確度，同時通過光纖可將探頭遠離鍋爐的高溫區，有利地保護了探頭的元器件。
　　
　　2．探頭：型號DPD(IR)為智能型。主要將火焰燃燒器燃燒的形狀以文本方式寄存，利用微處理器和軟件計算，不斷地測量火焰的幅值和頻率特性來判斷火焰的狀態，并且將火焰燃燒工況轉換成脈沖信號。
　　
　　每個燃燒器都有它特定的火焰形態，包括外形(包絡線)和火焰強度。DPD探頭由此形成一個文本，在學習“(Learn)”方式下，對目標火焰信號的頻率特性進行實時分析、確定火焰的類型(如有火焰、相鄰火焰、背景火焰、無火焰等)和火焰頻譜特性映像。在“工作(RUN)”方式下能將所測火焰信號與存檔火焰進行比較、鑒別，以判別火焰的狀態。
　　
　　這種數字文本技術設計大大簡化了人機接口，簡化了人們對探頭的靜態校驗工作，特別是自診斷和“步進式”編程使得探頭操作簡單。
　　
　　3．火焰放大器：其型號為DP7000，接收探頭發出的火焰脈沖信號，并進行綜合處理，發出有／無火焰狀態信號、臨界火焰報警信號以及4—20mA的火焰信號。
　　
　　二、系統安裝
　　
　　爐膛火焰系統安裝質量將直接影響到火焰檢測裝置測量的結果，特別是探測器部分，它是將火焰信號變成可處理的數字信號的重要環節，是系統的一次元件，安置于鍋爐爐前就地。下面簡要介紹一下探測器部分在安裝過程中應注意的幾個問題：
　　
　　1．探測器的內支架中心線與燃燒器火焰中心線應成5度左右的夾角，以保證探測器對準火焰的初始燃燒區。
　　
　　2．探測器的光纖束軟管部分應盡量繞開障礙物(如空氣擋板等)，或在障礙物上適當位置開孔(槽)。在試運前試動一下空氣擋板，檢查是否與軟管或支架相碰，同時考慮到鍋爐膨脹的行程。
　　
　　3．安裝探測器應注意爐膛二次風旋轉方向，探測器應安裝在按氣流旋轉方向點火器下10—30度左右的位置。
　　
　　4．探測器安裝的位置應在50—150cm的可視目標區域工作，可視區域太大或太小都容易引起“偷窺現象”或“火焰失真”的產生。
　　
　　5．探頭應避免油、灰、煙塵等污染物污染。探頭安裝位置的溫度不能超過65℃，否則會影響探頭的壽命。
　　
　　6．探頭必須與地絕緣，應在支架上安裝絕緣套。絕緣套有兩個方面的作用，其一是防止熱傳導，避免爐膛熱沿支架傳導到探頭上，其二起電氣絕緣作用，避免對測量信號產生干擾和噪聲。測量信號連接應采用屏蔽電纜并將其連接至DCS接地系統，防止強電干擾。
　　
　　三、系統的調試及維護
　　
　　火焰系統的調試就是使系統正確反映火嘴燃燒工況，準確分辨出燃煤還是燃油，并且不致偷窺到上、下或相鄰火嘴以及整個爐膛背景火焰。在調試過程中首先對Forney智能型火焰探頭進行靜態整定和動態學習火焰燃燒情況調整。對探頭靜態整定包括對探頭進行組態，產生一個文本，然后存儲文本，投入運行。一個完整的文本包括一系列設定的參數和已存火焰有／無狀態文件。在探頭上有八位LED顯示和4個用于設定不同值和參
　　
　　數的按鈕，其中三個按鈕位于探頭表面，它們分別是Advance、Help、Change。
　　
　　Advance：顯示文件內容和目錄。
　　
　　Help：說明文件內容的意義。
　　
　　Change：修改目錄范圍內的設定值，在修改數字之前要按編程使能鍵。
　　
　　在探頭的側面(外殼內)有ProgramEn—able鍵，即編程使能鍵，用于編程允許。
　　
　　編程的步驟主要如下：
　　
　　1．按編程使能鍵，使探頭處于設定狀態。
　　
　　2．編程文件文本。
　　
　　3．組態探頭的狀態和各種參數。
　　
　　4．調整探頭對準火焰的角度、量程和靈敏
　　
　　5．學習火焰有狀態。
　　
　　6．學習火焰無狀態。
　　
　　7．存儲文本數據。
　　
　　8．將探頭置于運行狀態備用。
　　
　　探測器共有兩級清單，即狀態清單和設定值編程清單。狀態清單只用于顯示當前探測器的被檢燃燒器火焰的狀態信息。設定值清單則用于對探測器靜態和參數設定，具體整定調整見表1和表2　　探測器的動態調試就是在一定的負荷情況下分別對每個燃燒器的火焰進行學習。在動態調試過程中一定要保持鍋爐負荷的穩定(不能擺動火嘴)，同時相鄰火嘴燃燒工況要保持不變。探測器屏幕顯示LRN＝110開始遞減，當減至100時，顯示NEWDATA，然后繼續。在學習過程中，如果出現負荷變化或相鄰火焰的切除或投入，顯示屏會再顯示NEWDATA，并復位至100，重新開始計數，當減至0時，顯示學習完成。具體調試如下：
　　
　　1．在機組高負荷(270MW以上即90％負荷以上)工況下，分別對煤火檢在給粉機轉速400轉／分和700轉／分時，對有火狀態(燃燒器投運)和無火狀態(燃燒器切除)的工況下分別進行LearnOnNew和LearnOnAdd設定，然后投入保護。
　　
　　2．經過以上調試，機組緩減負荷分別在240MW(80％負荷)、200MW(70％負荷)穩定工況，檢查火焰實際運行情況進行燃燒器投／切實驗，檢測是否真實，有無虛假火焰現象。
　　
　　3．為了保證火檢在任何工況下均能穩定工作，需將鍋爐負荷降至170MW左右(不投油助燃)，然后逐一將煤火檢在給粉機轉速400轉／分以下時再進行LearnOnNew設置，然后在700轉／分左右高速轉動時進行LearnOnAdd調整。　　4．在運行中如果火檢出現不穩定現象，可再作1—2次升、降負荷，按上述步驟進行LearnOnAdd調整。
　　
　　其次對火檢放大器進行組態調試。每個DP7000放大器可以接收兩路火檢探測器發送的脈沖信號，襄樊電廠采用一路配置。放大器的顯示值同樣分成兩組，即狀態組和設定值組態組。狀態組顯示運行參數，所有參數以縮寫方式顯示。見表3：
　　
　　設定值組態組用于對放大器進行組態設定和參數修改。在動態調試過程中火檢判別繼電器動作值根據實際情況而定。我們設定在200pps左右，在實際調試過程中一般有火頻率在250pps左右，發出信號繼電器的動作值一般應比實測值低50個脈沖，無火頻率在150pps左右，臨界報警火焰動作值比無火動作值高20個脈沖。見表4　　通過對探頭和放大器的調試可知有火響應時間為1秒，火焰失去響應總時間為4+1＝5秒，即從探頭觀察不到火焰到放大器發出無火焰信號為5秒時間。
　　
　　四、影響火焰檢測的因素及分析
　　
　　鍋爐燃燒方式燃料的種類對鍋爐燃燒設備的結構選型、鍋爐布置以及鍋爐安全性和經濟性都有著較大的影響，直接影響到鍋爐的燃燒，而燃燒狀態的穩定與否以及燃燒形成的火焰形狀又影響火焰檢測的準確性和靈敏性。以下就這些方面分別予以分析說明：
　　
　　1．燃燒方式對火檢的影響
　　
　　Forney公司的火檢系統以火焰外形與火焰強度形成一個文本，在此基礎上，通過特定的軟件，對文本進行分析和處理。不同的燃燒方式形成的背景火焰形狀不同，對燃燒器火焰產生的影響因而也不同，因此，在軟件方面對火焰信號的處理是不具有通用性，同時，上下或相鄰的火焰對單個燃燒器火焰影響又各異，通過數字文本對火焰檢測進行判別影響較大。
　　
　　2．燃燒對火檢的影響
　　
　　燃燒動態過程的穩定性對火焰的測量有著非常重大的意義，燃燒的穩定雖然與燃料的細度、燃料／風的配比有著直接的關聯，同樣與燃料的種類也密不可分。從燃料的常規分析來看，煤燃燒時，除部分固定和游離氫外，元素成分大都不是單質狀態燃燒，而是組成復雜的有機參與燃燒，其燃燒過程與工業分析中分析出過程大致相同，因此，直接影響鍋爐燃燒及運行的因素，主要是煤的工業分析成分，即揮發分、水分和灰分。現簡述它們對燃燒的影響：
　　
　　(1)揮發分的影響
　　
　　揮發分含量越多的煤，越容易著火，燃燒也易于*。這是因為：揮發分是氣體可燃物，其著火溫度較低，揮發分越多，其著火溫度越低，使煤易于著火；揮發分多，相對來說煤中難燃的焦炭便少；大量揮發分析出，著火燃燒可以放出大量熱量，造成爐內高溫，有助于焦炭的迅速著火和燃燒，因而揮發分多的煤也較易于燃盡，揮發分是從固體燃料內部析出，它析出后使燃料具有孔隙性，揮發分越多，燃料顆粒的孔隙性越多、越大，使燃料與空氣接觸面增大，便于燃燒*。襄樊電廠設計煤種為登封貧煤和黃陵煙煤各50％混合，其可燃基揮發分為22．62％，校核煤種A為河南登封貧煤，揮發分含量為14．22％，校核煤種B為陜西黃陵煙煤，揮發分含量為35．46％。較大幅度的變化時對火檢系統的檢測產生了很大影響，當煤種發生變化時需要進行動態學習調整。
　　
　　(2)水分的影響
　　
　　燃煤中水分多，燃燒時放出的有效熱量便減少，水分多，會降低爐內燃燒溫度，并增加著火熱量，因而可使著火推遲，甚至會使著火發生困難。
　　
　　(3)灰分的影響
　　
　　燃料中的灰分不但不能燃燒，而且降低燃料的發熱量，妨礙可燃質與氧的接確，增加燃料著火和燃燒的困難，還使燃燒損失增加。燃料中灰分增加，可以使火焰傳播速度減慢，影響著火，也會使火焰溫度降低，這是因為加熱灰分的熱量消耗隨之增加。煤的發熱量降低，灰分和水分含量越大，灰分增加而引起的溫度下降幅度越大。
　　
　　五、結束語
　　
　　Forney公司智能型火焰檢測系統通過文本處理對火焰狀態進行分析處理，給我們提供了一套嶄新的測量方法。基于微處理器和軟件計算分析不斷地檢視被測火焰的強度(幅度)和頻率特性，方便地實現了對系統的靜態整定和測量元器件的校驗，簡化了人機操作，為火焰檢測裝置的開發與應用開拓出新的方向。但在實際運行中，運行工況發生變化或煤質發生變化，對其測量的準確度、靈敏度產生較大的影響，甚至出現錯誤的結果，需要根據實際情況不斷進行學習調整，這樣給運行維護人員增加了較大的工作量，同時在調整過程中對穩定工況要求較嚴，并且要通過升、降負荷幾次才能確定，給運行人員增加了難度，也增加了生產運行成本。