DLN1.0 燃?xì)廨啓C(jī)火焰檢測器結(jié)露故障的分析和處理

（南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，南京 210000）

0 引言

隨著近些年國家對環(huán)保的重視，對燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的環(huán)保要求不斷提高，低氮燃燒系統(tǒng)成為了燃?xì)廨啓C(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，老的機(jī)組也相繼改造使用低氮燃燒系統(tǒng)。國內(nèi)安裝數(shù)量眾多的9E和6B燃機(jī)均使用的是DLN1.0燃燒系統(tǒng)，但是在進(jìn)入夏季后，一些南方電廠開機(jī)升負(fù)荷過程中出現(xiàn)了二區(qū)火焰強(qiáng)度低報警甚至跳機(jī)的故障。

1 DLN1.0和火焰檢測系統(tǒng)介紹

DLN1.0燃燒系統(tǒng)是GE公司最早研發(fā)的低氮燃燒系統(tǒng)，采用了燃燒分級技術(shù)，將燃料分為兩級，在基本負(fù)荷狀態(tài)，第一級為完全預(yù)混燃燒，第二級為部分預(yù)混燃燒并且有3個小孔的擴(kuò)散燃燒值班火焰。DLN1.0結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 DLN1.0結(jié)構(gòu)

根據(jù)兩級的燃料分配比例和燃燒狀態(tài)，可以分為8種燃燒模式。擴(kuò)展貧貧模式，預(yù)混燃燒模式，預(yù)混切換模式，二級切換模式，負(fù)荷恢復(fù)模式，貧貧（負(fù)）燃燒模式，貧貧（正）燃燒模式，一級燃燒模式[1]。

為了監(jiān)視兩級燃燒區(qū)的火焰狀態(tài)，在每級分別安裝了4只火焰檢測器（簡稱火檢）。一級的4只火檢，安裝在燃燒室的周邊，二級的4只火檢，安裝在燃燒室的端蓋上?；饳z利用的是光電效應(yīng)，火檢的光電二極管接收紫外線會產(chǎn)生電流，將電流放大整定遠(yuǎn)傳到機(jī)組的控制系統(tǒng)，其電子元件全部集成在檢測器中，由于燃燒區(qū)域的溫度較高，所以需要安裝冷卻水才能正常工作[2]。

2 故障現(xiàn)象分析與處理

2.1 故障現(xiàn)象

某電廠9E燃機(jī)在調(diào)試后，冬天、春天一直運(yùn)行正常，初夏時出現(xiàn)了啟動過程中二區(qū)火焰強(qiáng)度越來越弱的現(xiàn)象，在貧貧模式還只是報警，如果直接升負(fù)荷在切換到預(yù)混模式后發(fā)生二區(qū)火焰丟失跳機(jī)事故，而在貧貧模式長時間暖機(jī)之后火焰強(qiáng)度會逐漸升高，此時升負(fù)荷未發(fā)生跳機(jī)。

2.2 原因分析

由于二區(qū)火焰強(qiáng)度變?nèi)?，懷疑火檢臟污擋住部分紫外線，跳機(jī)事故發(fā)生后將火檢拆下進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)火檢的玻璃清潔，測試火檢工作正常。從長時間暖機(jī)火焰強(qiáng)度升高懷疑有液體影響了火檢的工作，但是檢查過程中火檢密封完好，內(nèi)部并沒有液體，可以判斷如果有液體，必然來自外部。

對比機(jī)組與之前運(yùn)行狀態(tài)的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)最大的區(qū)別是夏季空氣濕度明顯比春季高，但是火檢接觸的空氣是壓氣機(jī)排氣，溫度高達(dá)350 ℃，會凝結(jié)水比較難以想象，經(jīng)查詢相關(guān)資料，進(jìn)行了計算。大氣溫度28 ℃，空氣濕度80%，大氣壓力0.10026 MPa，此溫度下水蒸氣飽和壓力為0.003783 MPa經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮之后，在25%負(fù)荷時，壓力增加為0.6632 MPa，溫度增加為310.94 ℃，經(jīng)計算此時的壓縮空氣飽和溫度為60.08 ℃。查看運(yùn)行記錄，冷卻水溫度為35 ℃，由于二級燃燒的火檢位于燃燒室端蓋上，位于氣流的死區(qū)，部分負(fù)荷下燃燒溫度不高，通過輻射和熱傳導(dǎo)過來的熱量較少，火檢的溫度略高于冷卻水溫度，低于飽和溫度，所以火檢的藍(lán)寶石窺窗上具備凝結(jié)水滴的條件，水滴會折射從燃燒區(qū)域發(fā)射過來的紫外線，所以火焰強(qiáng)度降低。長時間暖機(jī)之后，火檢溫度慢慢升高，凝結(jié)的水滴逐漸蒸發(fā)，火焰強(qiáng)度又慢慢增加。分析結(jié)果與發(fā)生故障的現(xiàn)象完全吻合[3]。

2.3 解決方案

針對該現(xiàn)象分析得出的結(jié)論經(jīng)行研究，得出了幾種解決方法。（1）提高啟動期間火檢的溫度，這個可以從兩個方向努力。（2）降低冷卻水量，提高傳遞到火檢的熱量。降低冷卻水量可以通過關(guān)小冷卻水的閥門來實現(xiàn)，但是注意的是，要在機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后將閥門開大，避免機(jī)組負(fù)荷較高時冷卻水量不足，導(dǎo)致火檢故障。（3）提高傳遞到火檢的熱量可以通過縮短火檢安裝座尺寸進(jìn)行，GE公司的最新設(shè)計就是這么處理的，現(xiàn)場處理有難度，而且對電廠生產(chǎn)影響較大，通過從壓氣機(jī)排氣引一路熱空氣到火檢安裝座的管路來實現(xiàn)。（4）還有一個最根本的解決方案，更換不需要冷卻水的干式火檢。干式火檢將電子元器件比較多的放大器部分移到遠(yuǎn)離燃燒室的位置，利用電纜與感光的探頭相連，可以取消冷卻水。這種方法可以一勞永逸的解決啟動階段火焰弱的問題只是干式火檢價格較高，初期投入比較高。

最后選擇通過調(diào)小冷卻水、延長暖機(jī)時間的方法避免了故障的發(fā)生，待機(jī)組檢修時對火檢的安裝座進(jìn)行改造，以免影響電廠的正常運(yùn)行。

3 結(jié)束語

通過處理火焰檢測器結(jié)露的問題，加深了對燃?xì)廨啓C(jī)火焰監(jiān)測系統(tǒng)的了解和認(rèn)識，掌握了空氣濕度（露點）的計算，對火檢及其冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)提供了經(jīng)驗，同時可以指導(dǎo)類似的濕壓縮空氣可能發(fā)生凝結(jié)系統(tǒng)的設(shè)計。