鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)

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1、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)一.概述 二.FSSS 系統(tǒng)的主要功能 三.FSSS 系統(tǒng)的設(shè)計一.概述鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng) (furnace safeguard supervisory system 簡稱 FSSS)是保證鍋爐燃燒系統(tǒng)中各設(shè)備按規(guī)定的操作順序和條件安全啟停、切投，并能在危急工況下，跳閘相關(guān)設(shè)備或迅速切斷進(jìn)入爐膛的全部燃料（包括點火燃料），防止發(fā)生爆燃、爆炸等破壞性事故的安全保護(hù)和順序控制裝置。也稱燃燒器管理系統(tǒng)（burner management system 簡稱 BMS）。鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)是大型火電機(jī)組自動保護(hù)和自動控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，根據(jù) FSSS 的鍋爐保

2、護(hù)功能和燃燒器的控制功能，又常將 FSSS 分為兩大部分：燃燒器控制系統(tǒng)（burner control system 簡稱 BCS）;鍋爐爐膛安全系統(tǒng)（furnace safety system 簡稱 FSS）。二.FSSS 系統(tǒng)的主要功能燃油系統(tǒng)控制 爐膛吹掃 鍋爐點火 煤燃燒器控制 總?cè)剂咸l（MFT）鍋爐爐膛火焰監(jiān)測 2.1 燃油系統(tǒng)控制 燃油系統(tǒng)控制主要包括燃油跳閘閥、進(jìn)油控制閥、回油閥和回油調(diào)節(jié)閥（燃油壓力控制閥）的控制。燃油跳閘 OFT(oil fuel trip)：由人工操作或保護(hù)信號指令動作，快速關(guān)閉燃油閥，切斷進(jìn)入鍋爐爐膛的燃燒用油。燃油跳閘條件（OFT 后主燃油跳閘閥應(yīng)跳閘

3、關(guān)閉）：a）MFT；b）運行操作站或備用盤上操作主燃油跳閘閥關(guān)閉按鈕；c）任一油跳閘閥未關(guān)，霧化蒸汽（或壓縮空氣）壓力低（有延時）；d）任一油跳閘閥未關(guān)，燃油母管壓力低（有延時）；e）主燃油跳閘閥開啟或關(guān)閉故障（開啟或關(guān)閉信號發(fā)出后 10 秒后未到位）或狀態(tài)故障（開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)同時觸發(fā)，延時 5 秒）；f）任一燃燒器檢測無火，而一段時間內(nèi)對應(yīng)的油跳閘閥不能關(guān)閉。MFT 復(fù)位后，運行人員通過“開主燃油跳閘閥”操作復(fù)位 OFT。油泄漏試驗燃油系統(tǒng)泄漏試驗的目的是證實油系統(tǒng)的各部分是嚴(yán)密的，如主燃油跳閘閥和各油跳閘閥之間是否密閉。油泄漏試驗成功是爐膛吹掃條件之一。如果鍋爐點火方式為輕油點重油、重油點

4、煤粉，則應(yīng)分別對輕油、重油做油泄漏試驗。燃油系統(tǒng)泄漏試驗邏輯應(yīng)包括以下內(nèi)容a）通過邏輯控制對油系統(tǒng)各部分加壓；b）設(shè)計有檢測所有泄漏情況的儀表和判別邏輯；c）向運行人員提供泄漏試驗過程和結(jié)果的相應(yīng)信息或報警。2.2 爐膛吹掃 爐膛吹掃的目的是將爐膛和煙道中可能積聚的可燃性混合物清除掉，防止點火時引起爐膛爆燃。吹掃時要求開啟送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)并保持一定的風(fēng)量，維持一段時間的吹掃以保證所有可燃混合物從爐膛和煙道中吹掃出去。在吹掃過程中，如果某一吹掃條件不滿足，則吹掃中斷，經(jīng)處理使吹掃條件滿足后，重新開始吹掃計時，直至吹掃時間周期完成。吹掃時間推薦為 5 分鐘10 分鐘。吹掃條件的基本原則：a）所有進(jìn)入

5、爐膛的燃料輸入被切斷；b）爐膛內(nèi)無火焰；c）爐膛的通風(fēng)量一直保持相當(dāng)于額定負(fù)荷通風(fēng)量 2530以上的吹掃風(fēng)量，吹掃時間應(yīng)不少于 5 分鐘或相當(dāng)于爐膛（包括煙道）換氣 5 次的時間（取二者較大值）。吹掃時應(yīng)滿足的條件：a)無 MFT 跳閘條件；b)油泄漏試驗成功；c)兩臺回轉(zhuǎn)式空預(yù)器運行；d)任一送風(fēng)機(jī)運行；e)任一引風(fēng)機(jī)運行；f)爐膛壓力正常；g)所有火檢均未檢測到火焰；h)所有磨煤機(jī)停運；i)所有給煤機(jī)停運；j)主燃油跳閘閥關(guān)閉；k)所有油燃燒器的油跳閘閥關(guān)閉；l)火檢冷卻風(fēng)壓力正常；m)所有二次風(fēng)擋板全開或在吹掃位；n)鍋爐總風(fēng)量大于定值（2540%額定風(fēng)量）；o)所有給粉機(jī)停運；（中儲式

6、制粉系統(tǒng)）p)汽包水位正常；（汽包爐）q)任一爐水循環(huán)泵運行；（強(qiáng)制循環(huán)汽包爐）r)兩臺一次風(fēng)機(jī)均停運；（若配置一次風(fēng)機(jī)）s)所有排粉風(fēng)機(jī)均停運；（若配置排粉風(fēng)機(jī)）t)兩臺電除塵均停運；（若配置電除塵）u)FSSS 系統(tǒng)硬件正常（包括主模件及電源系統(tǒng)）。當(dāng)爐膛吹掃條件均滿足時，通過運行人員手動操作進(jìn)入吹掃階段。在吹掃時間內(nèi)所有吹掃條件全部滿足，發(fā)出吹掃完成信號。如吹掃期間任一吹掃條件失去，則發(fā)出吹掃中斷信號，并顯示中斷原因。應(yīng)在所有吹掃條件重新滿足后，運行人員重新手動啟動吹掃，直到吹掃完成。因引風(fēng)機(jī)失去導(dǎo)致緊急停爐時,或引風(fēng)機(jī)全部停運時,應(yīng)將風(fēng)煙通道上所有擋板在規(guī)定時間內(nèi)調(diào)節(jié)到全開位置，以建立

7、盡可能大的爐膛自然通風(fēng)，保持這種狀態(tài)不少于 15 分鐘。MFT 復(fù)位：吹掃完成后，吹掃完成的信號自動復(fù)位 MFT。2.3 鍋爐點火 爐膛點火許可條件：a)MFT 已復(fù)位；b)風(fēng)箱/爐膛差壓正常；c)火檢冷卻風(fēng)壓正常；d)鍋爐風(fēng)量合適（在點火風(fēng)量，定值推薦為 2580額定風(fēng)量）或有煤層投運；e)火檢系統(tǒng)運行無異常。油點火許可條件：a)爐膛點火許可；b)OFT 已復(fù)位；c)主燃油跳閘閥打開；d)燃油壓力正常；e)燃油溫度正常；f)霧化蒸汽（或壓縮空氣）壓力正常。油燃燒器投運條件：a）油點火允許；b）油燃燒器無火焰檢測到；c）油跳閘閥組關(guān)閉；d）清掃閥關(guān)閉。油燃燒器投運步驟：a）伸進(jìn)油槍；b）伸進(jìn)點

8、火槍；c）點火器打火；d）開始打火后打開油跳閘閥組；e）當(dāng)油槍伸進(jìn)且油跳閘閥組打開且檢測到有火信號，則認(rèn)為油燃燒器投運。油層順序投運步驟：應(yīng)按照廠家推薦順序，但應(yīng)是間隔一只油燃燒器啟動，保證爐膛的受熱均勻，之間的時間間隔一般為 5 秒15秒。（如四角切園鍋爐一般為先對角后鄰角）油燃燒器跳閘條件：a）手動跳閘；b）MFT；c）OFT；d）油跳閘閥組打開且未檢測到火焰達(dá) 5 秒15 秒；e）油燃燒器投運后設(shè)備故障（如油跳閘閥組未在開位、油槍未在進(jìn)位等）；f）油燃燒器點火失?。òㄓ蜆屛醇皶r伸進(jìn)、點火槍未及時伸進(jìn)、油跳閘閥組未及時打開等）。油燃燒器停運步驟：a）關(guān)閉油跳閘閥組；b）點火槍伸進(jìn)；c）點

9、火器打火（打火時間推薦為 30 秒）；d）打開清掃閥（清掃時間推薦為 1 分鐘5 分鐘）；e）清掃完成后退出油槍、點火槍。2.4 煤燃燒器控制 儲倉制系統(tǒng) bin system；storage system:燃料制成粉后儲入粉倉，然后從粉倉通過給粉機(jī)供給爐膛燃燒的一種系統(tǒng)。直吹制系統(tǒng) direct-fired system:燃料制成粉后直接從磨煤機(jī)送入燃燒器的一種系統(tǒng)。2.4.1 中速磨直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)啟動允許條件：a）爐膛點火允許；b）任一一次風(fēng)機(jī)運行；c）煤層點火能量滿足；煤層點火能量的判斷全部宜以層為單位。以下任一條件滿足，認(rèn)為煤層點火能量滿足：1）對應(yīng)油層（或天然氣）投運。其中油層

10、投運為：同一層的四支油槍至少有 3 支投運（每層配置 4 支油槍）；同一層的六支油槍至少有 4 支投運（每層配置 6 支油槍）；2）鍋爐負(fù)荷大于定值（推薦 3050）且相鄰煤層投運。其中煤層投運為：同一層的四支煤粉燃燒器至少有 3 支投運（每層配置 4 支煤粉燃燒器）；同一層的六支煤粉燃燒器至少有 4 支投運（每層配置 6 支煤粉燃燒器）；d）磨煤機(jī)出口溫度正常；e）磨煤機(jī)潤滑油系統(tǒng)正常（任一臺潤滑油泵運行且油壓正常）；f）磨煤機(jī)無跳閘條件；g）磨煤機(jī)密封風(fēng)控制擋板開啟；h）冷、熱風(fēng)隔離擋板開啟。磨煤機(jī)跳閘條件：a）MFT；b）失去火焰跳閘（如同一磨煤機(jī)對應(yīng)的 4 個煤粉燃燒器中，有3 個及以

11、上失去火焰；或同一磨煤機(jī)對應(yīng)的 6 個煤粉燃燒器中，有 4個及以上失去火焰）；c）失去磨煤機(jī)潤滑油；d）磨煤機(jī)一次風(fēng)量低；e）磨煤機(jī)運行且磨煤機(jī)出口門關(guān)閉；f）磨煤機(jī)運行且給煤機(jī)停運達(dá)到一定時間；g）磨煤機(jī)出口溫度高；h）磨煤機(jī)的密封風(fēng)失去（風(fēng)機(jī)停運或密封風(fēng)擋板未全開）；i）運行人員手動跳閘指令；j）一次風(fēng)機(jī)均停運；k）Run Back 信號（部分磨煤機(jī)）。l）磨煤機(jī)斷煤、堵煤；m）磨煤機(jī)及其電機(jī)的保護(hù)（如軸承溫度高、線圈溫度高等）。磨煤機(jī)跳閘后相應(yīng)的給煤機(jī)聯(lián)跳，磨煤機(jī)出口擋板、熱風(fēng)隔離擋板應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉。給煤機(jī)啟動條件：a)磨煤機(jī)在運行；b)給煤機(jī)出口擋板開啟；c)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令在最低；d)磨煤

12、機(jī)啟動條件滿足。給煤機(jī)跳閘條件：a）MFT；b）磨煤機(jī)跳閘或停運；c）給煤機(jī)運行且進(jìn)口擋板開啟，給煤機(jī)煤量小于規(guī)定值。d）給煤機(jī)出口擋板關(guān)閉；e）給煤機(jī)堵煤或無煤。煤層順序啟動步驟：a）啟動磨煤機(jī)潤滑油泵、冷卻風(fēng)機(jī)等；b）啟動磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)，并打開對應(yīng)密封風(fēng)門；c）建立一次風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)及風(fēng)粉進(jìn)入爐膛的通道（打開磨煤機(jī)入口風(fēng)門、磨煤機(jī)出口門、冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板等）；d）暖磨（調(diào)整磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到要求）；e）開啟給煤機(jī)進(jìn)、出口擋板；給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令設(shè)定在最低；給煤機(jī)就地控制開關(guān)切換至遙控位置；f）磨煤機(jī)啟動條件滿足，啟動磨煤機(jī)；g）給煤機(jī)啟動條件滿足，啟動給煤機(jī)；h）延時后釋放給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令設(shè)定在最低指

13、令。煤層順序停運步驟：a）將給煤機(jī)轉(zhuǎn)速減至最小，并關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板、開啟冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板；b）冷卻至磨煤機(jī)進(jìn)口溫度小于一定值后，關(guān)閉給煤機(jī)進(jìn)口擋板；c）停運給煤機(jī)；d）給煤機(jī)停運后，磨煤機(jī)吹掃一段時間以排空磨煤機(jī)內(nèi)的煤粉，停運磨煤機(jī)；e）依次關(guān)閉熱風(fēng)隔離擋板、冷風(fēng)隔離擋板、磨煤機(jī)出口門、磨煤機(jī)入口風(fēng)門、密封風(fēng)隔離擋板。2.4.2 中間儲倉式制粉系統(tǒng) 中間儲倉式制粉系統(tǒng)的控制相對獨立，進(jìn)入 FSSS 控制的設(shè)備有：給粉機(jī)、給粉機(jī)出口一次風(fēng)門。（磨煤機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備的邏輯可在OCS 系統(tǒng)中實現(xiàn)）給粉機(jī)啟動允許條件：a）無給粉機(jī)跳閘條件；b）爐膛點火允許；c）對應(yīng)煤層點火能量滿足。給粉機(jī)跳閘條件：a）M

14、FT；b）失去火焰跳閘（給粉機(jī)運行且失去火焰達(dá)數(shù)秒）；c）給粉機(jī)出口一次風(fēng)門關(guān)閉；d）一次風(fēng)機(jī)全停（若配置一次風(fēng)機(jī)）；e）Run Back 信號（部分給粉機(jī)）。磨煤機(jī)啟動條件：a）磨煤機(jī)潤滑油壓正常；b）磨煤機(jī)軸溫正常；c）磨煤機(jī)冷風(fēng)門全開；d）相應(yīng)側(cè)排粉機(jī)已運行。磨煤機(jī)跳閘邏輯：a）MFT；b）相應(yīng)側(cè)排粉機(jī)停運；c）磨煤機(jī)潤滑油壓低；d）磨煤機(jī)軸承溫度高。給煤機(jī)啟動條件：相應(yīng)側(cè)磨煤機(jī)運行。給煤機(jī)跳閘邏輯：a）MFT；b）相應(yīng)側(cè)磨煤機(jī)停運；c）相應(yīng)側(cè)排粉機(jī)停運。2.5 總?cè)剂咸l（MFT）總?cè)剂咸l MFT：master fuel trip:是鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它連續(xù)監(jiān)視預(yù)先

15、確定的各種安全運行條件是否滿足，一旦出現(xiàn)可能危及鍋爐安全運行的危險情況，就快速切斷進(jìn)入爐膛的燃料，以避免發(fā)生設(shè)備損壞事故，或者限制事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。MFT 動作條件：a）手動“MFT”按鈕；b）爐膛壓力高；c）爐膛壓力低；d）鍋爐總風(fēng)量低（推薦為 2030）；e）送風(fēng)機(jī)全停；f）引風(fēng)機(jī)全停；g）失去全部燃料：所有磨煤機(jī)全停，并且主燃油跳閘閥關(guān)閉或所有單個油跳閘閥關(guān)閉（直吹式制粉鍋爐）；所有給粉機(jī)全?；蚪o粉機(jī)電源中斷，并且主燃油跳閘閥關(guān)閉或所有單個油跳閘閥關(guān)閉（中間儲倉式制粉鍋爐）；注：“油層投運”才能觸發(fā)此 MFT 動作條件。h）多次點火失?。∕FT 復(fù)位后，3 次5 次點火都不成功）；i）延

16、時點火（MFT 復(fù)位后，5 分鐘10 分鐘內(nèi)爐膛仍未有任一油槍投運）；j）失去全部火焰：煤粉及油燃燒器均失去層火焰信號，投入條件：油層投運）；注 1：“油層投運”才能觸發(fā)此 MFT 動作條件。注 2：失去層火焰信號指同一層如配 4 支燃燒器火焰少于 3個，或同一層如配 6 支燃燒器火焰少于 4 個等。即無煤層投運信號，也無油層投運信號。k）汽機(jī)跳閘且負(fù)荷大于旁路容量（30%40）或高壓旁路未打開；l）汽包水位高（汽包爐）；m）汽包水位低（汽包爐）；n）所有爐水泵停運（強(qiáng)制循環(huán)汽包爐）；o）主蒸汽壓力高（直流爐）；p）斷水保護(hù)（直流爐）；q）主汽溫度低（直流爐）；r）兩臺一次風(fēng)機(jī)停運且油槍都未投

17、運（直吹式制粉系統(tǒng)或熱風(fēng)送粉中儲式制粉系統(tǒng)）；所有排粉機(jī)跳閘且油槍都未投運（乏氣送粉中儲式制粉系統(tǒng)）；s）失去火檢冷卻風(fēng)（火檢冷卻風(fēng)壓低，或火檢冷卻風(fēng)機(jī)都停運）；t）失去臨界火焰（適用于直吹式或半直吹式制粉系統(tǒng)）：至少三層煤投運且運行的煤粉燃燒器中部分火焰失去（四角切圓燃燒鍋爐，其定值推薦為 50，W 型火焰鍋爐，其定值推薦為 50）；u）失去角火焰（適用于直吹式或半直吹式制粉系統(tǒng)、四角切圓燃燒鍋爐）：至少三層煤投運且某一角從上到下所有燃燒器（煤、油）都失去火焰；MFT 發(fā)生后，聯(lián)鎖動作以下設(shè)備：a）跳閘汽機(jī)（300MW 機(jī)組以上）；b）關(guān)閉所有過熱器減溫水截止門；c）關(guān)閉所有再熱器減溫水截止

18、門；d）關(guān)閉主燃油跳閘閥；e）切除所有油燃燒器；f）跳閘磨煤機(jī)；g）跳閘給煤機(jī)；h）打開高壓旁路；i）跳閘除塵器；j）鍋爐吹灰器全部退出；k）跳閘兩臺一次風(fēng)機(jī)；（若配置）l）跳閘所有排粉風(fēng)機(jī)；（若配置）m）跳閘所有給粉機(jī)并停給粉機(jī)電源；（若配置）n）跳閘所有給水泵（直流爐）。三.FSSS 系統(tǒng)的設(shè)計MFT 的檢測元件和回路除火焰監(jiān)測器和在模擬量控制系統(tǒng)（MCS）進(jìn)行預(yù)處理的風(fēng)量信號、汽包水位外，應(yīng)獨立于其它控制元件和回路。應(yīng)采用比其它控制回路更可靠的硬件和設(shè)計（如冗余、三取二等），三取二或三取中的信號中的三個信號及處理邏輯應(yīng)獨立分布在不同的硬件內(nèi)，以提高其可靠性。MFT 跳閘系統(tǒng)在失電時應(yīng)產(chǎn)生

19、鍋爐跳閘信號以使機(jī)組處于安全狀態(tài)。爐膛壓力保護(hù)應(yīng)采用過程壓力直接驅(qū)動的壓力開關(guān)，應(yīng)有三個獨立取樣的“壓力高”開關(guān)和三個獨立取樣的“壓力低”開關(guān)，壓力保護(hù)動作信號按三取二的原則取出。爐膛壓力取樣孔應(yīng)與吹灰器和看火孔有足夠的距離，并應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆蓝麓胧?，防堵措施不得影響爐膛壓力的取樣精度。跳閘條件中的汽包水位保護(hù)邏輯應(yīng)按“三取二”設(shè)計。觸發(fā) MFT 的跳閘信號應(yīng)采用硬接線接入，需要通過邏輯運算產(chǎn)生的 MFT 信號應(yīng)在處理邏輯中采取冗余或表決的方式提高可靠性。MFT 跳閘輸出指令應(yīng)以硬接線接入其它系統(tǒng)（如 MCS、OCS、ETS等）和相應(yīng)動作設(shè)備的跳閘回路，以保證足夠的可靠性。應(yīng)防止因跳閘聯(lián)鎖系統(tǒng)電

20、源中斷或恢復(fù)引起系統(tǒng)的拒動作和誤動作。MFT 時，應(yīng)切斷一切進(jìn)入爐膛的燃料供應(yīng)和點火器電源，并解列制粉系統(tǒng)。如裝有爐膛惰性化系統(tǒng)，應(yīng)同時投入爐膛惰性化系統(tǒng)。MFT 各跳閘動作值及延時時間應(yīng)由鍋爐廠提供設(shè)計依據(jù)，運行中在征得制造廠同意情況下可以進(jìn)行修正。MFT 后，應(yīng)指示跳閘首出原因?？蓪⑷紵髟O(shè)備的動作情況引入火焰信號的判斷，以便更準(zhǔn)確地反映火焰狀態(tài)。聯(lián)鎖保護(hù)功能應(yīng)監(jiān)視燃燒設(shè)備的啟動、停止過程和運行情況，以確保設(shè)備的安全操作順序和安全運行。當(dāng)設(shè)備安全受到危險時，應(yīng)按適當(dāng)順序使最小數(shù)量的設(shè)備跳閘。主要設(shè)備跳閘后應(yīng)能指出跳閘的首出原因。一旦檢測到可能導(dǎo)致未燃燒燃料堆積的嚴(yán)重燃燒問題或失去鍋爐控制、燃燒器管理、聯(lián)鎖系統(tǒng)的電源時，應(yīng)自動停運有關(guān)設(shè)備。引起跳閘的任何聯(lián)鎖信號或動作應(yīng)報警。