摘要
结合DHXL-Ⅲ型锅炉四管泄漏监测系统在京能（赤峰）能源发展有限公司2×135MW循环流化床机组（UG-480/13.7-M型）CFB锅炉上的应用情况，以及在实际应用过程中遇到的问题和检修、维护实践，讨论了针对正压锅炉四管泄漏监测系统传感器损坏频繁、波导管及吹扫管路堵塞、结焦、监测预警功能丧失等现象的原因及解决方法，通过分析、研究，探索出一套采用在波导管尾部加装单向阀对吹扫系统进行改进的解决方案，系统运行实践证明，通过改造，消除了四管泄漏声波传导管及吹扫管路堵塞、结焦及烟气环流现象，有效降低了传感器损坏率，大幅提高了系统功能及可靠性。为四管泄漏监测系统在CFB锅炉上应用和推广的特殊设计提供了参考。
【关键词】CFB锅炉 四管泄漏 传感器损坏堵塞 单向阀 改进
随着CFB锅炉的普及、发展和广泛应用，针对CFB锅炉（正压锅炉）四管泄漏监测系统的特殊设计还有待完善，炉管泄漏监测系统在CFB锅炉上的应用还不成熟、仍存在诸多技术难题。经了解，国内外正压锅炉炉管泄漏检测装置同样存在传感器易损现象，目前部分拥有同类型CFB锅炉的公司，四管泄漏监测系统的应用尚未有效开展。四管泄漏监测系统在CFB锅炉上的应用研究，意义愈发重大。
1 DHXL-Ⅲ型炉管泄漏监测系统简介
1.1 凝汽式供热汽轮发电机组
京能（赤峰）能源发展有限公司2x135MW凝汽式供热汽轮发电机组，配套锅炉为无锡华光锅炉股份有限公司设计制造的UG-480/13.7-M型高温超高压、一次中间再热循环流化床锅炉。在2010年分别加装了DHXL-Ⅲ型锅炉炉管泄漏自动报警装置，该装置在锅炉上四周的水冷壁、过热器、省煤器的管道处安装了24个声波传感器，用于对锅炉受热面泄漏的监测报警。
1.2 锅炉炉管泄漏自动报警装置
HXL-H1型锅炉炉管泄漏自动报警装置是集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术，通过增强型传感器来获取锅炉内炉管泄漏的噪声信号，在消除锅炉运行的各种复杂噪声干扰的基础上，利用计算机技术，通过快速付里叶变换（FFT），进行声谱分析，实现对锅炉炉管泄漏的早期测报，并判断出泄漏的区域位置及泄漏程度，使电站运行人员及时采取防护措施，防止事故扩大，缩短抢修时间，减少经济损失。
1.3 装置组成
装置由两部分组成，包括信号采集系统和监测系统。
1.4 设备主要构成及信号采集系统
1.4.1 声波传导管
DH/XLB型/气源吹扫型，传导管固定在锅炉炉壁上，用来提供信号通道，使传感器与炉内连通，保证真实采集锅炉炉管泄漏所产生的声频信号。它包括金属管、绝缘体、球阀、45度角三通和清灰机构等构件，整体密封。
1.4.2 传感器
DH/XLB型，传感器是用来接收炉膛内的声频信号，当锅炉正常工作时，所接收的信号为背景噪音，其频率主要集中在低频段，而且声音强度较弱，当锅炉炉管发生泄漏时，泄漏声不仅使炉膛噪音强度明显加强，而且其频率主要集中在中高频段，传感器能将锅炉炉内噪音的强度、频谱等真实情况灵敏地转换成电流信号，传输给远在集控室的监测系统。
1.4.3 监测系统（24通道）
DH/XLB/24型，监测系统放于电子间内，分为中心处理单元及显示报警单元，组合在机柜中。通过界面用户可以完成实时棒图、实时频谱、实时趋势、炉膛模拟、历史趋势、历史频谱、泄漏追忆、堵灰指示、系统配置、图形打印。
1.5 系统吹扫
可以通过自动和手动两种方式对声波传导管内积灰进行吹扫、除灰。“除灰间隔时间”用于设置自动除灰的时间间隔，可选择“1天”、“3天”、“5天”、“7天”、“15天”、“30天”（原时间间隔设置为7天），自动除灰时间设置为指定日期的午夜零点。系统将每隔“除灰间隔时间”所设天数，于零点打开“气源吹扫”画面进行自动除灰，除灰结束后自动关闭“气源吹扫”画面。“远程手动除灰”用于选择锅炉左、右两侧之一，通过控吹扫制电磁阀进行手动除灰，选择后按“除灰”按钮即可。
2 系统应用过程中遇到的问题
DHXL-Ⅲ型锅炉四管泄漏监测系统投入运行半年左右，相继暴露出“传感器烧损”、“波导管堵塞”、“吹扫管路及吹扫金属软管堵塞”、“波导管开口处结焦”“误报警及监测预警功能丧失”等故障。2011年4月～5月期间，通过对两台锅炉的检修发现，四管泄漏系统存在着声波传导管及吹扫管路大面积堵塞（约占总设备的60%）、声波传感器损坏频繁（己更换或维修10余个声波传感器）、多次出现误报及漏报现象，严重影响炉管泄漏系统的正常监测，大大降低了该系统应有的功能和预期的意义。
3 原因分析
3.1 传感器易损原因分析
通过讨论、分析、判断：造成传感器损坏的主要原因是傳感器长时间处于高温环境运行所致。传感器受高温影响有如下几点：
3.1.1 热传导
炉内温度通过传导管传递到传感器。因为传导管中部有隔热法兰连接，有效的降低了热的直接传导;另外，传导管与传感器间的连接也采用了尼龙连接，再一次有效的降低了热传导，所以该种方式的热传导影响非常小。
3.1.2 热辐射
由于传导管长1.35米，减低了热辐射的能量;同时传感器与传导管为45°连接，再一次减低、阻隔了热辐射的能量，辐射热的影响也非常小。
3.1.3 热对流
对于负压运行的锅炉来讲，高温影响传感器的原因主要是热传导和热辐射。对于正压运行的循环流化床锅炉，由于内部结构复杂、燃烧工况、烟气流动更为复杂，同一标高不同位置以及各测点处的炉内压力不同，存在严重的烟气对流，是传感器超温工作的主要因素。举例说明如下：以锅炉前墙#5和#6测点为例，炉内作用于两测点处水冷壁的压力肯定不同，假设烟气作用于#5测点的压力为P5，作用于#6测点的压力为P6，且P5>P6，那么就会造成#5、#6测点间存在压力差△P=P5-P6，在△P作用下，#5、#6测点间通过吹扫管路产生烟气流动，形成高温烟气环流，从而产生热对流，使得在吹扫间隔的时间段内，测点传感器和声波传导管长时间处于高温环境运行，这是造成传感器损坏的主要原因。
3.2 传导管堵塞原因分析
由于锅炉四管泄漏测点之间通过吹扫管路是连通的，在吹扫间隔时间内，测点间压力不平衡导致烟气携带灰尘形成烟气环流，长时间灰尘堆积是造成传导管及吹扫管路大面积堵塞的原因。
3.3 要因总结
（1）四管泄漏监测系统在循环流化床锅炉上的应用技术尚不成熟，以往该系统多应用于负压锅炉上，针对正压锅炉的特殊设计考虑不周。
（2）传感器长期处于高温环境运行导致易损现象发生。
（3）传感器与传导管间密封不良，存在高温烟气泄漏，加重传感器超温。
（4）携带灰尘的烟气环流导致传导管及吹扫管路大面积堵塞。
4 系统改进
（1）在每支波导管尾部加装一个单向阀，只允许气体向炉内流动，避免炉内正压高温烟气在相邻测点之间流动，消除高温烟气环流及因此产生的热对流，使传感器只受热传导和热辐射的温度影响。
（2）对所有传感器进行全面检查并重新安装，必要时更换传感器和密封件，确保传感器与传导管间密封完好，避免高温烟气泄漏。
（3）对堵塞的传导管及吹扫管路进行疏通，将无法疏通的吹扫管路进行全面更换、治理。
（4）适当调整波导管吹扫时间间隔（将吹扫间隔由原来的每周一次调整到每天一次，每次吹扫时间由原来的30秒改为60秒），进一步防止传导管及吹扫管路的堵塞。
5 改造前后效果对比分析
系统运行实践证明，通过在每支声波传导管尾部加装单向阀技术改造，基本彻底消除了四管泄漏声波传导管及吹扫管路堵塞现象，同时由于消除了各传感器之间的烟气环流，减少了热对流对传感器寿命的影响，有效降低了传感器损坏率，经统计，四管泄漏传感器损坏率从改造前（上一个检修期）的（23%/半年）下降至改造后的（7%/半年），大幅度提高了四管泄漏检测系统的功能及可靠性，同时节约了大量检修人力和维护成本。
从2011年6月至2012年5月机组检修期，公司2台锅炉四管泄漏监测系统共正确预警4次，尤其是2012年2月18日（腊月二十七）#1炉四管泄漏测点17报警，恰逢春节假期，通过合理准备和调配检修人员，机组于2月23日（正月初二）停机，2月26日顺利完成抢修，机组启动成功，确保了辖区的春节供暖。
6 结束语
炉管泄漏监测系统在CFB锅炉上的应用还不成熟、仍存在诸多技术难题有待进一步研究解决，如“正压区测点保护”及“正压区测点泄漏值设置”等（正压区测点采用不间断吹扫方式也是一种可行的方案）。实践证明，必须有针对正压锅炉的特殊设计，在实践中总结、研究、探索、改进，才能使CFB锅炉四管泄漏监测系统的应用日渐成熟。
参考文献
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