第四章第五章點火器及火焰檢測

1、 DHT1內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責任公司培訓(xùn)教材 207第四章 點火器及火焰檢測第一節(jié) 點火器概述目前，大容量鍋爐的煤粉燃燒器點火均使用液體燃料或氣體燃料，采用多級點火方式。由電引燃器發(fā)火，逐級點燃氣體燃料、液體燃料和煤粉；或者由電引燃器直接點燃液體燃料(輕油或重油)，再點燃煤粉。點火過程可在主燃燒器上進行，也可先點燃啟動(輔助)燃燒器，再由它們來點燃主燃燒器。常規(guī)點火器的引燃器，有電火花、電弧、電阻絲等各種類型。 電阻絲點火器設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，但電阻易氧化燒損，在直接點燃重油時燒損極為嚴重，目前僅在一些燃油鍋爐上使用。電弧點火器可獲得較大功率，但因電壓低不易擊穿污染層起弧，且燒蝕嚴重，設(shè)備體積

2、大而笨重，逐漸為電火花裝置所取代。電火花引燃裝置中以高壓電火花(由50008000V的電壓通過兩極間的間隙放電)的使用為最廣。進而還有高頻高壓電火花和高能電火花引燃裝置，其性能更為優(yōu)異。除了專供點火的點火(燃燒)器之外，尚有兼點火和穩(wěn)燃或帶低負荷功能的輔助燃燒器。在常規(guī)的點火燃燒器中，專供點火的點火燃燒器和輔助燃燒器有時并不能區(qū)分得很清楚。但一般前者只用于啟動時點燃燃料，容量很小，在點燃主火焰并穩(wěn)定燃燒后很快就停掉，而不用它來維持整個點火和啟動過程。但對于現(xiàn)代的大容量鍋爐而言，為了保證運行的安全，有的點火燃燒器除了在點火時投入外，在不利工況或事故工況下(如煤質(zhì)差、負荷低或給煤不正常等等)也需要

3、利用它來維持著火穩(wěn)定；在有的鍋爐上，主燃燒器熄火前也先要投入點火器以保證安全。這后一種點火器則屬于點火和輔助燃燒器之列，或按有的習(xí)慣稱之為維持點火的點火燃燒器。另一種輔助燃燒器則是啟動燃燒器，其用途是在鍋爐啟動過程中用來升壓帶負荷。點火燃燒器的功用不同，其容量或點火能量也不相同。點火能量系指單只點火器點燃與之相鄰的主燃料所需的能量與該主燃料噴口設(shè)計熱功率之比。它與主燃料特性、燃料空氣混合物濃度和流速、燃燒器和點火器型式和布置以及火焰結(jié)構(gòu)等有關(guān)。一般而言，點火器的最小容量(能量)約為所點燃的主燃料噴口設(shè)計輸入熱功率的1一2。燃煤鍋爐的油點火器不小于580kW(2100MJh)。CE公司的有關(guān)標準

4、規(guī)定，冷爐啟動時作為烘爐用的油槍的出力為所點燃的單只燃燒器噴口設(shè)計輸入熱功率的10；BW公司設(shè)計的一般點火器熱功率也約為主(煤粉)燃燒器熱功率的10，該公司經(jīng)過改進的點火器的熱功率可減少至4一5。至于可帶低負荷的啟動燃燒器，其總熱功率一般為鍋爐額定負荷下總輸入熱功率的0一30。不過這類燃燒器往往還要由另外的點火燃燒器點火。為了點火可靠，點火器應(yīng)有足夠的容量，但容量如果太大，從防止爆炸事故的角度來看是不適宜的。因而，應(yīng)在保證可靠點燃的前提下，減小點火器的容量。有些點火器原放在燃燒器的外圍，后改放在燃燒器的中心，容量就可減小一半。和上述的理由類似，如果用能量較小的引燃裝置(如高壓電火花等)直接點燃

5、大容量的燃燒器，也往往不夠安全。故而實際中的做法先用高能點火器直接點燃輕油燃燒器，由輕油再點燃煤粉。第二節(jié) 常規(guī)的點火燃燒器 點火燃燒器主要由電引燃器(包括電源系統(tǒng))、續(xù)燃火嘴(或油槍)、火焰檢測器及控制系統(tǒng)等組成。有的點火系統(tǒng)還備有專用的冷卻風(fēng)機，用來冷卻火焰檢測器等。1、高頻電壓電火花點火器這種點火器主要部件為電火花發(fā)生器及棒形點火槍。電火花發(fā)生器實質(zhì)上是一高頻、高壓振蕩發(fā)生器。電源電壓經(jīng)高頻升壓變壓器升壓至約2500V，此時電火花塞被擊穿，在振蕩回路中產(chǎn)生100kHz左右的高頻振蕩，并經(jīng)高頻變壓器升壓至約20000V。在高壓作用下放電頭擊穿，產(chǎn)生高頻電壓電火花，在放電的瞬間，通過扼流圈向

6、放電頭引人大功率電能，使放電頭具有數(shù)千瓦功率，甚至可直接點燃250號重油。與電火花發(fā)生器相配的棒形點火槍由電火花打火槍及打火點火檢測元件組成。打火槍用氧化鋁高溫瓷套件絕緣，放電頭材料一般為鉬、鎢或碳化硅，其打火間隙可根據(jù)打火電壓調(diào)整至最佳位置。棒形點火槍外殼應(yīng)良好接地，以確保運行安全?；鸹òl(fā)生器與點火槍間的電氣連線采用同軸電纜，為防止電纜的沿面閃絡(luò)，電纜兩端應(yīng)采取特殊的絕緣措施。高頻電火花點火器的特點是高壓擊穿能力強，易起弧、高頻使火花穩(wěn)定，連續(xù)性好，且因高頻的趨表效應(yīng)，避免高壓對人體的危害。同時整個設(shè)備簡單緊湊。但由于在點火時高壓回路要通過很大的電流，因而高頻變壓器及高壓回路在設(shè)計制造上應(yīng)有

7、特殊要求。2、高能電火花點火器 高能電火花點火器由高能點火變壓器和點火電嘴組成。利用點火變壓器的RC電路充放電功能，使點火電嘴兩極間的半導(dǎo)體面上形成能量很大的火花，以點燃燃料。在點火電嘴的中心電極與側(cè)電極間系具有負的電阻溫度特性的半導(dǎo)體材料。第三節(jié) 火焰檢測器火焰檢測器是燃燒器自動裝置中的重要部件之一，它的作用是對火焰進行檢測和監(jiān)視，在鍋爐點火、低負荷運行或有異常情況時防止鍋爐滅火和爐內(nèi)爆炸事故，確保鍋爐安全運行。現(xiàn)代大容量鍋爐燃燒器及爐膛內(nèi)應(yīng)裝置此設(shè)備，以便對點火器的點火工況、每只主燃燒器的著火工況以及全爐膛的燃燒穩(wěn)定性進行自動檢測。一、爐膛中的火焰特性和輻射光譜鍋爐使用的燃料主要有煤、油、

8、可燃氣體等，這些燃料在燃燒過程中會發(fā)出可見光、紅外線、紫外線等。燃料不同，三種光線的強度也不同：煤粉火焰除有不發(fā)光的CO2和水蒸汽等三原子氣體外，還有部分灼熱發(fā)光的焦炭粒子和灰粒等，它們有較強的可見光和一定數(shù)量的紫外線，而且火焰的形狀會隨著負荷的變動而有明顯的變化；可燃氣體火焰中含有大量的透明的CO2和水蒸汽等三原子氣體，主要是不發(fā)光火焰，但還包含有較強的紫外線和一定數(shù)量的可見光，天然氣火焰的紫外線主要產(chǎn)生在火焰根部的初始燃燒區(qū)；重油火焰中除了有部分CO2和水蒸氣外，還懸浮著大量發(fā)光的炭黑粒子，它也有豐富的紫外線和可見光。二、火焰檢測器的分類和性能1.火焰檢測器分類火焰檢測器的種類很多，按其工

9、作原理可分類如下：利用熱膨脹原理。金屬、液體等在火焰高溫作用下受熱膨脹，作為脈沖信號，直接或放大后作用于執(zhí)行機構(gòu)。利用熱電原理。熱電偶在火焰高溫作用下產(chǎn)生電動勢，經(jīng)放大后作用于執(zhí)行機構(gòu)。利用聲電原理。即利用燃燒時的擾動噪聲特性。利用火焰周圍壓力變化原理。利用火焰周圍壓力變化發(fā)出信號，也可用差壓變送器將風(fēng)箱與爐膛間的差壓變換為接點的開閉信號，轉(zhuǎn)為火焰檢測信號。利用火焰導(dǎo)電性原理。燃燒時的化學(xué)反應(yīng)使火焰電離產(chǎn)生導(dǎo)電性，敏感元件的一個電極直接放置在火焰中；另一個電極接在爐膛外殼上，燃燒時則有電流通過兩電極，將這一脈沖信號放大，使繼電器動作。利用火焰整流原理。火焰中電子輕，易被電極吸收，而離子重，速度

10、慢，不易被電極吸收，產(chǎn)生局部整流，可將加在電極兩端的交流電部分整流為直流?；鹧嫦鐣r，直流電消失，這一脈沖經(jīng)放大后使繼電器動作。利用火焰產(chǎn)生電動勢原理。用高靈敏度檢流計一端接噴口，另一端放在火焰中的電極上，火焰產(chǎn)生的電動勢，使檢流計指針動作。利用火焰有脈動特性原理。用硅光電池或光敏電阻作為敏感元件，將光照的火焰脈動變?yōu)榻涣麟娒}沖信號，經(jīng)頻帶放大器放大后使繼電器動作。利用火焰發(fā)光性原理；光電管。在光照射下，自金屬表面產(chǎn)生電子發(fā)射；光導(dǎo)管。滅火后，光照消失，光導(dǎo)管阻值增加，引起電流、電壓變化，這一脈沖經(jīng)放大后使繼電器動作。紫外線管。在外來光線中紫外線波的照射下，紫外線管內(nèi)氣體分子電離，電極間激發(fā)導(dǎo)

11、電，發(fā)出蘭色光輝信號。硅光電池。由硅基片上一個PN結(jié)組成，電池受光面為正極，背光面為負極，射在PN結(jié)上，兩端出現(xiàn)電壓產(chǎn)生電流。2.各種火焰檢測器特點 對火焰檢測器的要求是：發(fā)出的檢測信號可靠；有足夠的靈敏度；對干擾信號有一定的識別能力；元件有一定的耐溫性和抗氧化性，使用壽命較長等。對以上各種火焰檢測器進行比較，它們的特點如下： 1)利用熱膨脹原理研制的火焰檢測器，其優(yōu)點是造價低，結(jié)構(gòu)簡單。缺點是熱慣性大，動作時間長，感受元件直接承受高溫火焰，可靠性差。一般用于小型工業(yè)爐。2) 利用熱電原理研制的火焰檢測器，其優(yōu)點是造價低、結(jié)構(gòu)簡單。缺點是熱電偶熱慣性較大、靈敏度差、壽命較短、可靠性差。一般用于

12、小型工業(yè)爐。利用聲電原理研制的火焰檢測器，其優(yōu)點是信號簡單，缺點是受外界聲源，噪聲影響，易產(chǎn)生誤動作。現(xiàn)很少采用。利用火焰周圍壓力變化原理研制的火焰檢測器，其優(yōu)點是檢測方法較為簡單，可靠、反應(yīng)靈敏?；鹧鏅z測的高壓檢測管緊接在渦流板上，低壓檢測管裝于點火喇叭出口處。點火器熄火時，則渦流板處壓力比喇叭出口處低；在點火器點火時，開始在喇叭內(nèi)燃燒，由于燃燒產(chǎn)物增加，高壓檢測管處的壓力劇增，形成點火器點火、熄火時風(fēng)箱一爐膛差壓與點火器差壓的關(guān)系。因而可以用差壓變送器將風(fēng)箱一爐膛差壓變換成為接點的開關(guān)信號作為火焰檢測信號。3)利用火焰導(dǎo)電原理研制的火焰檢測器，信號導(dǎo)線連接端子是用來將取出信號的導(dǎo)線接在電纜

13、上。放大器是將檢測電極的輸出電壓進行放大的電進行放大的電子回路，設(shè)置有燃燒指示燈和輸入整定開關(guān)等。電極本體用以支持火焰電極并借助法蘭固定在點火器的導(dǎo)管內(nèi)。接觸電極直接插入火焰中取得輸入信號。其特點是利用火焰電阻整定回路來測定正常運轉(zhuǎn)時的火焰導(dǎo)電性；利用動作區(qū)分回路來適應(yīng)火焰的穩(wěn)定性；利用限時回路的時間整定來解決鄰近火焰的卷入和火焰熄滅等過渡現(xiàn)象。這種型式較適用于無焰燃燒的煤氣點火器，輕油點火器以及煤粉爐用重油點火油槍。其缺點是探頭必須置于高溫火焰區(qū)，易損壞，電極會積炭。此外火焰突然熄滅后，導(dǎo)電性消失較慢，反應(yīng)持續(xù)時間較長。4)利用火焰有整流原理研制的火焰檢測器較適用于間斷運行的點火器，特別是無

14、焰燃燒的氣爐。5)利用火焰產(chǎn)生電動勢原理研制的火焰檢測器的優(yōu)點是其檢測系統(tǒng)動作比較準確、靈敏，而且具有自我監(jiān)督作用。缺點是要求有高靈敏度的檢流計；電極易燒壞和積炭。多用于煤爐和氣爐。6)利用火焰有脈動特性原理研制的火焰檢測器，與利用發(fā)光性原理研制的檢測器主要區(qū)別在于放大器。此放大器只放大同火焰光照脈動頻率一致的交流電脈沖信號，因此它能非常準確地反映火焰的熄滅的工況，能檢測出煤粉火焰的“閃動”。其缺點是因為火焰閃動只能在可見光區(qū)才能檢測到，不太適用于氣爐，而多用于煤爐、油爐。7)利用火焰發(fā)光性原理研制的火焰檢測器試驗表明，利用火焰的聲學(xué)和熱量特性研制的檢測器易受鍋爐其它聲源和熱源的干擾而難以準確

15、使用。目前電廠使用較多的是下述的光電火焰檢測器。a)光電管在抽真空的玻璃泡內(nèi)放置兩個電極：陽極與具有光敏面的陰極。有氧化鉑和銻鉑光電管(真空和充氣的)。它們對可見光敏感，動作惰性小，結(jié)構(gòu)簡單，用來監(jiān)視整個爐膛熄火較好。光電管的缺點是爐墻的紅外線會干擾其測量信號；管子使用溫度不高；工作一段時間后靈敏度會降低。光電管多用于煤爐。b)光導(dǎo)管(光敏電阻)光導(dǎo)管是由鉈、鎘、鉛、鉍等的硒化物制成的，例如紅外線硫化鉛光導(dǎo)管，它是最先應(yīng)用于燃油爐上的一種。光敏電阻多用硫化鉛、硫化鎘等，它主要對紅外線、可見光感光。光導(dǎo)管結(jié)構(gòu)簡單、體積小、有一定靈敏度。缺點是用光導(dǎo)管監(jiān)視火焰檢測器信號會受到高溫耐火爐墻射出紅外線

16、的干擾，且尚無法區(qū)分不同熱源。為了避免干擾，可將控制系統(tǒng)設(shè)計成選擇性地接受某一脈動頻率內(nèi)的信號；但相鄰燃燒器火焰對信號干擾難以完全避免，而且不同燃料發(fā)出的紅外線輻射的波長差別很大，光導(dǎo)管對不同燃料火焰的靈敏度不同，因此不適用于混合燃料。此外，管子耐溫不高(不得高于60)，管子工作穩(wěn)定性差，照度特性呈非線性，動作惰性也較光電管大。國內(nèi)電廠用反光鏡解決光導(dǎo)管工作溫度過高問題或用專門供光導(dǎo)管用的冷卻風(fēng)機，也有研制成功用水冷卻裝置的光導(dǎo)管滅火報警放大器。光導(dǎo)管檢測器可用于油、氣爐和煤粉爐。c)紫外線管優(yōu)點是管子結(jié)構(gòu)牢固，靈敏度高、體積小、工作環(huán)境溫度高(200以下能長期工作)，它僅對光譜中的狹小波長段

17、0203m的紫外線敏感，對可見光和紅外線不敏感，因此它能進行優(yōu)異的輻射源的辨別，避免因爐墻發(fā)出輻射紅外線而引起的誤動作。而且紫外線輻射主要存在于火焰的初始燃燒區(qū)(即火焰根部)，因而能有效地避免相鄰燃燒器的干擾。該元件對有較強紫外線的煤氣、天然氣的火焰檢測較為有效。油爐也適用，只要將傳感器對準火焰根部，就能很好工作。而在煤粉爐上使用紫外線管的可靠性就較差，這是因為煤粉燃燒時發(fā)射出紫外線并不多，且爐內(nèi)有高溫灼熱的煤粉，飛灰及腐蝕性氣體使傳感器的工作條件很差。沿燃燒器周圍還有較多的稠密的未燃煤粉“裙”，有較強的可見光。所以對煤粉爐一般不用紫外線作為火焰檢測。d)硅光電池對煤粉爐比較適用的是硅光電池，

18、光導(dǎo)管或光電二極管式紅外線傳感器。采用硅光電池能將所檢測到的脈動信號(其頻率為150Hz或更高)送至頻帶為250280Hz的放大器上來檢測火焰中幅值變化的頻率(即火焰的閃爍)。因紅外線傳感器對溫度十分敏感，工作溫度不能超過60，因此不能像紫外線傳感器那樣可伸入爐墻內(nèi)。為此研制成功一種特殊的光導(dǎo)纖維管，能將爐膛內(nèi)火焰的紅外線傳送到安裝在爐外的傳感器。這種傳感器和適當?shù)碾娮酉到y(tǒng)相配合，可以用來監(jiān)視煤粉爐的每只燃燒器。與光電管、光導(dǎo)管相比，硅光電池具有體積小、重量輕，光電轉(zhuǎn)換效率高，不需要外加電源裝置等優(yōu)點，溫度性能比光導(dǎo)管好。其缺點是對紫外線不敏感，溫度性能不及紫外線管。硅光電池火焰檢測適用于煤爐

19、、油爐。3.火焰檢測器在鍋爐上的應(yīng)用20世紀60年代和70年代，工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用紫外線型火焰檢測器，這種檢測器以紫外線光敏管作為檢測元件。目前國內(nèi)外采用以探測紅外線和可見光為基礎(chǔ)的新型火焰檢測器，逐步取代傳統(tǒng)的紫外線光敏管檢測器。燃煤鍋爐火焰監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵是提高單只燃燒器火焰檢測的可靠性，以及對所監(jiān)視的燃燒器與相鄰或相對燃燒器火焰間的有效識別。所有火焰都會發(fā)出電磁輻射，輻射一定量的紫外線(UV)與大量的紅外線(IR)，光譜范圍從紅外、可見直到紫外，整個光譜范圍都可以用來檢測火焰的“有”或“無”。所有的火焰，除輻射穩(wěn)態(tài)電磁波外，均呈脈動變化。單只燃燒器的工業(yè)鍋爐火焰監(jiān)視，就可以利用火焰的這個

20、特性，采用帶低通濾波器(1020Hz)的紅外固體檢測器(通常用硫化鉛)。但電站鍋爐多個燃燒器爐膛火焰的閃爍規(guī)律與單燃燒器工業(yè)鍋爐大不一樣，特別是在燃燒器的喉部，閃爍頻率的范圍要寬得多。閃爍頻率與振幅間的關(guān)系，取決于燃料種類、燃燒器的運行條件(燃料一空氣比、一次風(fēng)速度)、燃燒器結(jié)構(gòu)布置、檢測的方法以及觀測角度等。一般火焰閃爍頻率在一次燃燒區(qū)較高，在火焰外圍處較低。檢測器距一次燃燒區(qū)越近，所檢測到的高頻成分(100300Hz)越強。檢測器探頭視角越狹窄，所檢測到的頻率越高；視角擴大，則會測及較低頻的閃爍?？梢酝普摚珷t膛監(jiān)視的閃爍頻率要比單只燃燒器監(jiān)視的頻率低得多。在鍋爐燃燒現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)，被監(jiān)視火

21、焰的信號強度可能等同于或低于毗鄰的火焰信號強度，這是因為未燃煤粉在靠近燃燒器喉部處往往起到一種遮蓋作用。若火焰檢測器視線通過或接近遮蓋區(qū)，則當該燃燒器停用而爐膛內(nèi)的其他燃燒器繼續(xù)燃燒時，信號強度反而比原來增加了，這個結(jié)果是用紫外線光敏管檢測器監(jiān)視煤粉燃燒器的一個大問題。因此燃煤或燃油鍋爐推薦采用火焰閃爍高頻分量的紅外檢測；對氣體燃科則推薦紫外檢測。氣體火焰看來并不具有煤和油所具有的高頻(200400Ih)脈沖特性。因而紅外監(jiān)視系統(tǒng)對氣體火焰是不起作用的。1)紫外火焰檢測 紫外光敏管是一種固態(tài)脈沖器件，其發(fā)出的信號是自身脈沖頻率與紫外輻射頻率成比例的隨機脈沖，紫外光敏管有兩個電極，一般加交流高壓

22、。當輻射到電極上的紫外線足夠強時，電極間就產(chǎn)生“雪崩”脈沖電流，其頻率與紫外線強度有關(guān)，最高達幾千Hz。熄火時則無脈沖。由于紫外輻射會被油霧、水蒸氣、煤塵及燃燒副產(chǎn)品所吸收，所以燃煤或燃油鍋爐在配風(fēng)失調(diào)工況下，用紫外線光敏管進行火焰檢測是不可靠的。尤其是在鍋爐低負荷時紫外線的輻射會大量減少(燃用劣質(zhì)煤時更是這樣)，紫外線光敏管檢測煤火焰的靈敏度很低。與油、氣不同，燃煤鍋爐的火焰監(jiān)視具有下列特點：a)紫外輻射強度低； b)正常啟停時無明顯的燃料開/關(guān)控制，即從給煤機啟動到燃燒器火焰建立以及給煤機停止到火焰熄滅，均有延滯時間；c)檢測探頭工作條件惡劣(受輻射熱、煤塵、飛灰與腐蝕性氣體影響)。目前大

23、型鍋爐較多采用四角切圓燃燒方式，特別是當采用擺動式燃燒器時，探頭只能安裝在風(fēng)盒里，這樣的布置使探頭工作條件更為惡劣；d)煤粉噴嘴周圍有大片濃密的未燃煤粉遮蓋區(qū)；e)由于火焰向噴嘴方向的傳播速度不會超過燃料的噴口速度，所以噴嘴出口處有脫火區(qū)。這些情況增加了紫外線檢測火焰的不可靠性，一般認為紫外線檢測適用于氣體燃料而不適宜于煤粉燃燒。2)可見光與紅外檢測硅固態(tài)檢測器(光敏電阻、光電二極管、硅光電池)能產(chǎn)生與火焰亮度成比例的模擬信號，其頻率相應(yīng)可達10kHz以上，光譜范圍一般從遠紅外到可見光。敏感元件光譜的選擇可在生產(chǎn)過程中加以控制，或用帶通濾波器來確定。有多種煤粉火焰監(jiān)視產(chǎn)品可檢測火焰在可見光譜段

24、的閃爍，如BALLEY的火焰閃爍檢測器及CE的SafeScanI等，前者采用硅光電池；后者采用帶抑制紅外濾波器的硅光電二極管，光敏元件的預(yù)放一般都采用對數(shù)放大器。檢測器同時還能一定程度上檢測火焰亮度信號及火焰閃爍頻率信號，這樣可正確判斷有無火焰。Safe ScanI用于燃煤鍋爐的火球監(jiān)視，在低負荷時反映比紫外監(jiān)視靈敏。紅外火焰監(jiān)視是利用紅外線探測器件，檢測燃燒火焰發(fā)射的紅外線和近紅外線來驗證火焰存在與否。FORNEY的IDD紅外動態(tài)檢測器在世界各地燃燒不同煤種(包括褐煤、無煙煤)的鍋爐上，取得了良好的單只燃燒器監(jiān)視效果。紅外輻射的波長較長，所以不易煙、飛灰或C02所吸收。檢測器被設(shè)計成僅對煤火

25、焰一次燃燒區(qū)的動態(tài)特性產(chǎn)生反應(yīng)，而對其它火焰、爐墻等背景的紅外輻射沒有反應(yīng)。IDD型紅外火焰檢測器的探頭主要包括以下部件：平鏡、平凸鏡、光導(dǎo)纖維、光電二極管及放大電路。透鏡接受到火焰中的紅外線由光導(dǎo)纖維傳送，經(jīng)光一電器轉(zhuǎn)換成電信號送到遠方安裝的電子線路板上。光導(dǎo)纖維是經(jīng)過特殊處理的，以減少紅外線的傳輸損失。電子線路板是以集成電路為主的，可對送來的電信號進行處理，輸入有高/低二個信號通道，以適合不同工況或不同燃料的信號靈敏度需要，高/低信號通道還有助于對單只燃燒器火焰鑒別。IDDB裝置可對時間延遲量進行調(diào)整，并有自檢回路，可對探頭和線路進行自檢?；鹧鏅z測器探頭布置于四角切圓燃燒爐膛各角燃燒器的二

26、次風(fēng)風(fēng)口內(nèi)，在同一水平高度(同一層)的四角(四個)探頭與同一機箱相接。當鑒別單根油槍的火焰時，通常將探頭安裝在油槍旁邊(上游、下游均可)；當檢測全爐膛火焰時，通常將探頭置于二個相鄰煤粉燃燒器層中間的二次風(fēng)口內(nèi)，視角為3°。紅外元件的可靠性大大優(yōu)于紫外光敏管。紫外光敏管往往會“自激”，其故障形式表現(xiàn)為在“無”火時指示“有”火，因而必須采用帶機械快門的自檢系統(tǒng)，周期檢查管子與線路否正常。而紅外元件的故障形式，多表現(xiàn)為“有”火時表示“無”火(不靈敏)，從保護設(shè)備角度看動作是偏于安全的，紅外元件本身沒有虛假指示火焰閃爍的缺陷，不必自檢。采用什么原理是表征火焰檢測器性能的重要條件，但火焰檢測器

27、性能的優(yōu)劣還得從多方面來綜合考慮，譬如探頭定位的難易程度，電子線路的設(shè)計技巧，維護是否方便等，最終的性能優(yōu)劣則應(yīng)視現(xiàn)場應(yīng)用的成功與否。第五章 鍋爐吹灰器及煙溫探針第一節(jié) 概述鍋爐吹灰器的作用是清除受熱面的結(jié)渣和積灰，維持受熱面清潔，以保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。鍋爐水冷壁結(jié)渣或積灰，不但使爐膛受熱面吸熱量減少，使鍋爐蒸發(fā)量降低。而且由于爐膛出口煙溫升高，引起過熱汽和再熱汽溫升高，過熱器及再熱器管壁溫度也升高；水冷壁嚴重結(jié)渣，影響鍋爐工作安全；此外，當水冷壁管屏各管或各管屏的吸熱量嚴重不均時，還會導(dǎo)致水冷壁管壁超溫爆管。鍋爐對流受熱面管束積灰，不但會降低傳熱效果，使過熱汽溫、再熱汽溫降低，并使排煙溫

28、度升高，排沿熱損失增加。如果產(chǎn)生局部積灰，會使過熱器、再熱器的熱偏差增大，影響過熱器、再熱器的安全。積灰還會增加管束的通風(fēng)阻力，使引風(fēng)機的電耗增加，嚴重時還會限制鍋爐出力。為此，根據(jù)受熱面不同工作狀況及其積灰、結(jié)渣的可能程度，裝設(shè)適量的工作性能良好的吹灰器，同時擬定合理的吹灰程度，裝設(shè)適量的、工作性能良好的吹灰器，同時擬定合理的吹灰制度，并認真執(zhí)行是保證鍋爐受熱面安全的重要前提。吹灰器種類很多，按結(jié)構(gòu)特征的不同，有簡單噴嘴式、固定回轉(zhuǎn)式、伸縮式（又分短伸縮型吹灰器和長伸縮型吹灰器）以及擺動式等。各種吹灰器工作機理基本上是相同的，即都是利用吹灰介質(zhì)在吹灰器出口處所形成的高速射流，沖刷受熱面上的積

29、灰和結(jié)焦。當汽流（或氣、水流）的沖擊力大于灰粒與灰粒之間，或灰粒（焦渣）與受熱面之間的粘著力時，灰粒（或焦粒）便脫落，其中小顆粒被煙氣帶走，大塊渣、灰則沉落至灰斗或煙道。目前，鍋爐受熱面吹灰器吹灰介質(zhì)絕大部分采用具有一定壓力和過熱度的蒸汽，蒸汽易凝結(jié)成水，吹灰器疏水不暢會造成蒸汽攜帶水滴，水滴對受熱面管束的危害極大，嚴重時會使管束局部發(fā)生龜裂變形或爆破。在鍋爐低負荷吹灰頻度會使尾部受熱面積灰板結(jié)發(fā)生尾部堵灰，嚴重影響鍋爐安全。對于燃用神華煤的發(fā)電廠，尾部積灰板結(jié)問題必須引起高度重視，在機組負荷低于70以下，盡量少吹灰或不吹灰，避免受熱面積灰板結(jié)。第二節(jié) 蒸汽吹灰器的性能參數(shù)鍋爐本體吹灰器用的蒸

30、汽汽源抽自過熱器分割屏出口聯(lián)箱，汽源壓力為18.1MPa，溫度為423。在下列條件下，輔助汽源不需經(jīng)過減溫、減壓既可直接用于吹灰系統(tǒng)：蒸汽壓力：4.2Mpa，蒸汽溫度371°C。附表：主要技術(shù)參數(shù)匯總序號名 稱爐膛吹灰器長伸縮式吹灰器煙溫探針1型號IR-3DIK-545TP-5002行程(mm)2671020070003吹掃角度360360/4有效吹掃半徑(mm)25002500/5吹灰管行走速度(m/min)0.292.53.56吹灰管旋轉(zhuǎn)速度(rpm)2.525357吹掃時間(s)25.8340/475/8工作時間(s)169.8350/489.61299汽耗率(kg/min)6

31、64387/10電動機型號A026324-B5YIK90S-B5YIK90S-B511電動機電源要求380V 3相 50Hz380V 3相 50Hz380V 3相 50Hz12電動機功率(kw)0.181.51.113推薦吹掃壓力(MPa)1.41.21.6/14吹灰器本體接口法蘭口徑DN50DN50/15噴嘴數(shù)量12/16噴嘴喉口直徑(mm)25.422.2228.6/17噴嘴與吹灰管中心線交角后傾3°90°/表2序號名 稱單 位數(shù) 值1爐膛吹灰器型號IR-3D2爐膛吹灰器數(shù)量臺703爐膛吹灰器吹灰管材質(zhì)ZG35Cr26Ni12Mo4爐膛吹灰器吹灰管規(guī)格mm60X5 20

32、G5爐膛吹灰器噴頭管材質(zhì)ZG35Cr26Ni12Mo6爐膛吹灰器噴頭管規(guī)格mm60X57對流受熱面配備的吹灰器型號IK-5458對流受熱面配備的吹灰器長度m10.29對流受熱面配備的吹灰器數(shù)量臺6410對流受熱面配備的吹灰外管材質(zhì)30Cr1MoV11對流受熱面配備的吹灰外管規(guī)格mm102X11-4512對流受熱面配備的吹灰內(nèi)管材質(zhì)1Cr18Ni9Ti13對流受熱面配備的吹灰內(nèi)管規(guī)格mm60X514對流受熱面吹灰器噴嘴材質(zhì)1Cr18Ni9Ti15吹灰汽源屏過出口集箱16減壓站配用減壓閥的入口側(cè)蒸汽壓力MPa18.117減壓站配用減壓閥的出口側(cè)蒸汽壓力MPa4.218減壓站配用減壓閥的入口側(cè)蒸汽溫

33、度42319減壓站配用減壓閥的供汽量t/h102020減壓站配用減壓閥的疏水方式電動21減壓站配用減壓閥的型式氣動基地膜式22減壓站配用減壓閥的制造廠進口(FISHER)23減壓站配用減壓閥的公稱直徑mm5024減壓站安全閥的制造廠進口(DRESSER)25減壓站安全閥的型式彈簧26減壓站安全閥的公稱直徑mm10027煙溫探針的型式TP-50028煙溫探針的數(shù)量229煙溫探針的測量溫度53830煙溫探針的測溫精度+131煙溫探針的測溫位置誤差+5第三節(jié) 蒸汽吹灰器結(jié)構(gòu)及工作原理一鍋爐爐膛吹灰器巴威公司所配的吹灰器為湖北戴蒙德公司生產(chǎn)的吹灰器。鍋爐爐膛吹灰器采用短伸縮型吹灰器，它是一種短行程、可

34、退回的吹灰器，型號為IR3D，用來吹掃爐膛水冷壁，它的螺紋管在行進中可以旋轉(zhuǎn)3600，并有一個凸輪控制，對預(yù)先設(shè)定的部位進行吹掃。1、IR3D短伸縮型吹灰器如下圖所示。彈簧小齒輪軸導(dǎo)向桿前支承座啟動臂閥門噴嘴主齒輪罩鵝頸閥體控制盒螺紋管和凸輪填料室控制盒蓋減速箱圖5-1 IR3D型吹灰器結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)概況IR-3D吹灰器的結(jié)構(gòu)由以下六個部分組成：鵝頸閥（包括閥門啟動壁和內(nèi)管供汽管），驅(qū)動系統(tǒng)（包括電機、渦輪箱、齒輪軸和控制箱），前支承系統(tǒng)（包括主驅(qū)動齒輪），主齒輪罩，導(dǎo)向桿和支承板系統(tǒng)（托盤裝置），螺紋管、密封填料、凸輪裝置。驅(qū)動系統(tǒng)為吹灰器的噴嘴、旋轉(zhuǎn)和伸縮提供動力，控制箱控制吹灰器噴吹的圈數(shù)和

35、提供吹灰終了信號。螺紋管的發(fā)蘭上安裝一個弧長合適的凸輪，控制啟動臂，在噴嘴對準所需吹掃的部位時開啟閥門。當閥門開啟后，裝在螺紋管端部的噴嘴隨即進行吹掃。鵝頸閥是吹灰器的主要支承部件，與不銹鋼內(nèi)管（供汽管）連在一起，輸送吹灰介質(zhì)（蒸汽）經(jīng)過螺紋管到噴嘴，裝在內(nèi)管和螺紋管之間的填料在吹灰器旋轉(zhuǎn)時起密封作用。吹灰器由自身或遙控按鈕、或操作盤控制。其工作時間由串聯(lián)在蝸輪減速箱上的齒輪驅(qū)動，因此，它和螺紋管及其凸輪發(fā)蘭運動同步。蝸輪箱的軸通過聯(lián)軸器和銷與吹灰器的驅(qū)動軸連接（見吹灰器主要部件連接圖）。如果吹灰器受到異常的負荷，電機會因此跳閘，吹灰器停止運行。后行成開關(guān)動作之前發(fā)生這種情況（后行成開關(guān)的一個

36、作用是本吹灰器正常工作結(jié)束，把信號通知操作盤），通過控制盤發(fā)出報警聲。在問題未解決或超負荷未排除，控制盤不會將程序傳遞到下一臺吹灰器。2、IR3D短伸縮型吹灰器工作圖5-2 IR3D短伸縮型吹灰器部件圖電源接通，吹灰器啟動，大齒輪順時針轉(zhuǎn)動，螺紋管伸出，凸輪部件前移。凸輪發(fā)蘭上的導(dǎo)向槽卡在導(dǎo)向桿內(nèi)移動，防止螺紋管和凸輪的轉(zhuǎn)動。當螺紋管前進到前極限限位時，凸輪脫開導(dǎo)向桿和彈簧定位的棘爪，螺紋管、凸輪和噴嘴順時針轉(zhuǎn)動，吹灰過程開始。固定在發(fā)蘭上的凸輪環(huán)面觸及啟動臂打開吹灰器介質(zhì)閥門，按照預(yù)定圈數(shù)吹灰。吹灰完成預(yù)定圈數(shù)后，控制系統(tǒng)使電機反轉(zhuǎn)，大齒輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，螺紋管和凸輪也逆時針方向轉(zhuǎn)動，當凸輪

37、上的導(dǎo)向槽導(dǎo)入彈簧定位棘爪后，作用于蒸汽閥閥桿上的頂力消失，于是在復(fù)位彈簧力及殘余蒸汽壓力作用下閥門立即關(guān)閉，蒸汽被切斷。棘爪阻止了凸輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使螺紋管和凸輪沿著導(dǎo)向桿回到了起始位置。螺紋管回到起始位置后，凸輪上的導(dǎo)向槽脫開導(dǎo)向桿繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)，螺紋管前端的定位環(huán)防止螺紋管繼續(xù)后退。二煙道長伸縮型吹灰器IK-545型吹灰器用于吹掃鍋爐受熱面見下圖，巴威公司鍋爐上部過熱器、再熱器和對流井內(nèi)低溫段過熱器、省煤器上的極灰和結(jié)渣。圖5-3 IK545吹灰器示意圖 1結(jié)構(gòu)概況IK545型吹灰器主要由電動機、跑車、吹灰閥門、托架、內(nèi)管、吹灰槍、噴嘴和螺旋相變機構(gòu)組成。1）跑車 跑車驅(qū)動吹灰器進出鍋爐煙

38、道，它包括電機、齒輪箱及吹灰槍和內(nèi)管間的密封壓蓋。電機通過位于齒輪箱外部的一級齒輪變縮后，將運動傳給主齒輪箱。當僅要改變進退速度，而保留螺旋線導(dǎo)程不變時，只需要更換這級齒輪。當需要改變螺旋線導(dǎo)程時，必須變換末級正齒輪組（位移正齒輪組），齒輪系如下圖所示。標準進度和螺旋線見下表：行進速度（mm/min）螺旋線導(dǎo)程mm槍管轉(zhuǎn)速r/min行進速度（mm/min）螺旋線導(dǎo)程mm槍管轉(zhuǎn)速r/min900100917502008.75175010017.5250020012.5250010025350020017.5350010035175015012.52）吹灰器閥門機械操縱的閥門位于吹灰器的最后端，它

39、可用蒸汽或壓縮空氣作為吹灰介質(zhì)，并有一定壓力調(diào)節(jié)裝置。閥門的開與關(guān)由跑車進退自動控制。跑車上的撞銷操縱凸輪和啟動臂機構(gòu)自動啟閉閥門。撞銷位置可調(diào)節(jié)，以保證在吹灰槍處于吹灰位置時提供吹灰介質(zhì)吹灰器退到非吹灰位置時，閥門將自動關(guān)閉。3）梁和墻箱梁為一箱蓋型部件，對吹灰器的所有零件提供支承和最大限度的保護，梁的兩端有端板，后端板支承閥門和內(nèi)管，前端板支承吹灰器后部，固定在鋼架上。這種支承方法可使吹灰器承受鍋爐的所有三個坐標方向的膨脹與收縮。墻箱有兩個位于同一水平線的孔。銷軸螺栓從梁的前支承穿入此兩孔內(nèi)并將負荷（約為吹灰器重量之半）傳遞給墻箱。墻箱和彈簧壓緊的密封板，密封吹灰槍管的周圍，并能適應(yīng)鍋爐的

40、膨脹，墻箱鑄件與安裝在鍋爐外殼的套管相焊接。4）托架和內(nèi)管托架在吹灰器梁的前端，固定在墻箱鑄件上，大約支承著吹灰器重量一半。托架底部有托輪，這些托輪支承著吹灰槍管，并對槍管通過墻箱進入鍋爐起導(dǎo)向作用。調(diào)整滾輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)蚀祷覙尮苈菪€十分重要，見下圖。5）吹灰槍吹灰槍的材質(zhì)有多種，它取決于每臺吹灰器的安裝位置，對每一種槍管安裝時必須“對號入座”。吹灰槍由跑車和托架支承，托架的兩個托輪應(yīng)調(diào)節(jié)到旋轉(zhuǎn)方向與槍管螺旋線一致。6）噴頭吹灰槍有一個旋壓噴頭，噴頭上鉆孔以焊裝噴嘴，噴嘴是垂直還是前傾或后傾是根據(jù)吹灰要求而定。噴嘴的大小和數(shù)量由不同位置吹灰介質(zhì)流量與壓力要求而定。噴嘴焊接非常重要，噴頭在制造廠

41、內(nèi)已作好平衡試驗，確保兩個方向噴射介質(zhì)的徑向推力相等，從而防止槍管抖動。7）控制裝置電機驅(qū)動的吹灰器，在梁的前端、后端都裝有限位開關(guān)以控制前進和后退的行程。這些開關(guān)由裝在跑車上的撞銷觸動。8）螺旋線相變機構(gòu)螺旋線相位變化機構(gòu)簡稱相變機構(gòu)，安裝在梁的后部左、右兩側(cè)，用螺栓固定在梁上，以便調(diào)整。此機構(gòu)使跑車的行走齒輪每次前進時相對齒條多轉(zhuǎn)過一個齒，從而使每次吹灰開始時，噴嘴的相位（即所在方位）不同。2吹灰的工作過程從伸縮旋轉(zhuǎn)的從吹灰槍管端部的一個或幾個噴嘴中，噴出蒸汽持續(xù)沖擊，清掃受熱面是本吹灰器的工作原理。噴嘴的軌跡是一條螺旋線，導(dǎo)程100mm（或150、200mm），由吹灰器行程和吹灰要求決定

42、。吹灰器退回時，噴嘴的螺旋線軌跡與前進時的螺旋線軌跡錯開1/2螺距。如下圖為兩個噴嘴，100mm導(dǎo)程的吹灰軌跡。圖5-4噴嘴吹掃軌跡（100mm導(dǎo)程的螺旋線）N0.1N0.24 100mm2 50mm如果選用螺旋線相對變化機構(gòu)在吹灰上，噴嘴軌跡恒定重復(fù)的情況就不會出現(xiàn)。這種機構(gòu)在每個吹灰周期中，使噴嘴的相位預(yù)先改變。對于導(dǎo)程100mm的IK545型吹灰器，每個吹灰周期開始時，吹灰槍比上一周期轉(zhuǎn)過了47.4090，噴嘴軌跡完全重復(fù)的情況，要到吹灰448次后才會出現(xiàn)。吹灰器在停用時，除噴頭部分伸在爐墻保護套外，其余部分全在爐墻之外，托管托架的工字鋼中間托著吹灰槍，跑車與內(nèi)管托架靠近閥門端，即吹灰槍

43、在吹灰周期的起始位置。當電源接通，跑車帶著內(nèi)托管托架沿工字梁向前移動，和跑車栓接在一起，吹灰槍同時前進并旋轉(zhuǎn)。當吹灰槍進入煙道一定距離后，吹灰器閥門自動打開，吹灰開始。跑車繼續(xù)將吹灰槍旋轉(zhuǎn)前進并吹灰，直至達到前端極限。當跑車觸及前端行程開關(guān)時，電機反轉(zhuǎn)，使跑車、托架引導(dǎo)吹灰器槍管以與前進時不同的吹灰軌跡后退，邊后退邊旋轉(zhuǎn)，邊繼續(xù)吹灰。當吹灰槍噴頭退到一定距爐墻一定距離時，蒸汽閥門自動關(guān)閉，吹灰停止，跑車退到起始位置，觸及后端行程開關(guān)、吹灰槍停止行走。吹灰完成一次吹灰過程。吹灰槍吹灰時，一邊前進（或后退），一邊旋轉(zhuǎn)，作螺旋運行，噴頭上的兩只噴嘴按以上敘述的沿螺旋線軌跡，將兩股蒸汽射向?qū)α魇軣崦妫?/p>

44、過熱器、再熱器及省煤器）。第四節(jié) 蒸汽吹灰器運行及維護一吹灰器試驗及運行1吹灰器投運前的準備（1）逐臺檢查各吹灰器的安裝是否正確，是否符合圖紙要求，并檢查零件有否損壞。啟動前檢查現(xiàn)場，清除現(xiàn)場雜物。（2）齒輪箱內(nèi)及各轉(zhuǎn)動處應(yīng)根據(jù)要求加足潤滑油，加油后檢查是否漏油。（3）手動吹灰器管向前推，直至全行程，檢查吹灰器槍能否進退旋轉(zhuǎn)。此時檢查接地保護措施是否安全可靠。檢驗電機及電氣回路，是否安裝正確。（4）檢查電機用電源和控制電源各參數(shù)是否符合設(shè)計要求，檢查接地保護措施是否安全可靠。檢驗電機及電氣回路，是否安裝正確。（5）對于長伸縮式吹灰器還應(yīng)檢查以下幾點：a跑車傳動軸的兩個齒輪與齒條嚙合不能錯齒，以

45、避免吹灰管和填料室連接處產(chǎn)生不正常應(yīng)力，并保證齒條的磨損為最小。在梁兩側(cè)的檢測蓋板上部各焊有一個箭頭，箭頭指著兩邊齒條相對應(yīng)的齒。檢測蓋板中間有一條垂線與箭頭對正。可從兩側(cè)檢測板上的橢圓型槽來觀測齒輪軸中心孔與垂線距離來調(diào)整跑車，正常情況下兩距離相差不超過30mm。b調(diào)整跑車的錯齒現(xiàn)象前，必須切斷電機電源。c 如果發(fā)現(xiàn)嚙合錯齒，務(wù)必重新安裝跑車找正，只要卸下梁一側(cè)的活動導(dǎo)軌（角鋼），就可以改變齒條與跑車齒輪嚙合的齒而消除錯齒現(xiàn)象。d安裝有螺旋線相變機構(gòu)的吹灰器如發(fā)現(xiàn)嚙合錯齒，只要手操跑車前進10-15cm與固定齒條嚙合，然后退到后部位置，錯齒現(xiàn)象就消除了。2冷態(tài)試驗各電氣回路的動作情況（1）通

46、電試驗吹灰器系統(tǒng)各電動門及吹灰器就地或遠方操作情況，試驗各程控發(fā)信號等。在各吹灰器就地操作箱上對各吹灰器進行操作試驗。啟動前進按鈕，檢查電動機的旋轉(zhuǎn)方向。當吹灰器前進一定位置后，再按后退按鈕，這是檢查后退的限位開關(guān)動作是否準確。然后再按前進按鈕，使吹灰管前進，當吹灰管各轉(zhuǎn)動部件動作無異常情況時，繼續(xù)前進直至全行程。此時，檢查返回限位開關(guān)動作是否準確。并校正時間繼電器的整定值。（2）以上試驗做完后，砸在程控柜上做遠方操作試驗，試驗接線是否正確，各電動門、吹灰器的動作是否靈活準確。3疏水系統(tǒng)檢查（1）疏水管線在焊接到疏水閥前必須進行吹掃。（2）疏水閥在吹灰器處于停運狀態(tài)時要全開，這樣能使管中水垢或其它雜質(zhì)排出。（3）疏水閥在吹灰器正式投運前必須進行檢驗工作，使疏水系統(tǒng)處于可用狀態(tài)。（4）吹灰器投運前，所有管道（包括吹掃、蒸汽管道）都必須吹掃干凈，使其內(nèi)部無雜物。4熱態(tài)投入校驗電動門及吹灰器的動作（1）吹灰器熱態(tài)啟動順序?qū)Ω麟妱娱T及吹灰器進行熱態(tài)就地操作，遠方選線及全自動程序控制系統(tǒng)試驗，這時各技術(shù)參數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計要求，熱態(tài)試驗時要進行多次試驗才能確定吹灰器