爐膛安全監視系統（FSSS）在火力發電廠的應用

摘 要：爐膛安全監控系統（FSSS）具有燃燒管理功能，它通過對鍋爐的各層燃燒器進行投切控制，滿足機組啟停和增減負荷的需要，對鍋爐的運行參數和狀態進行連續監視，并自動完成各種操作和保護動作，如緊急切斷燃料供應和緊急停爐，以防事故擴大。本文根據其工作原理對其系統保護作出一個針對性梳理。

關鍵詞：FSSS；監測鍋爐；邏輯判斷；供油系統

中圖分類號：TK228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

對于大容量鍋爐，爐膛內可燃混合物積存到發生爆炸往往發生在一、二秒時間內，運行人員根本來不及反應，同時隨著鍋爐容量增加，設備日益復雜，要監控的項目很多，特別是在起停過程中操作十分頻繁，即使最熟練的運行人員，誤操作也難免發生，因此對于大容量的鍋爐必需具備周密可靠的安全監控系統。鍋爐爐膛安全監控系統FSSS是鍋爐必須具備的一種監控系統。

一、系統的組成

爐膛安全監控系統如圖1所示。

（1）操作顯示：作顯示設備是運行人員與邏輯控制部分之間進行人、機對話的聯絡工具；（2）輸入、輸出接口：入接口是用來完成輸入信號的電平轉換。輸出接口是用來完成控制信號的功率轉換；（3）檢測元件：FSSS里檢測元件是監測爐內燃燒情況，燃燒空氣系統狀態等。FSSS里用到的檢測元件主要有壓力開關、溫度開關、流量開關、行程開關和火焰檢測器等；（4）驅動裝置：FSSS里的驅動裝置用于控制和隔離進入爐膛的燃料和空氣，驅動裝置包括閥門電動裝置和轉動機械驅動裝置；（5）邏輯控制部分：邏輯控制部分是FSSS的核心，邏輯控制部分能完成邏輯綜合、判斷、運算功能。所有運行人員的指令，現場運行的狀態，被控對象的狀態等都要通過邏輯控制部分驗證，滿足一定的許可條件后才能送到驅動裝置去控制被控對象。

二、系統的功能

FSSS包括燃燒器控制系統（BCS）和燃料安全系統（FSS）。

（一）BCS的主要功能：（1）對油燃燒器和煤燃燒器的安全點火、投運和切除的連續監視；（2）提供采用最新技術和適合電廠使用且操作靈活的自動化裝置，至少應提供兩級自動化水平。高一級的自動化水平是應能執行自動程序控制。次一級的自動化水平是應使運行人員能按分階段順序控制方式啟動燃燒。

（二）FSS的主要功能。FSS應能防止由爐膛內燃科和空氣混合物產生的不安全工況。（1）監視鍋爐和汽輪發電機組的運行工況，并在檢測到危及人員和設備安全的工況時，發出主燃料跳閘（MFT）信號；（2）當發現危險工況時，應停運一部分己投運的鍋爐燃燒設備和有關輔機，快速切除進入鍋爐的燃料量；（3）MFT發生后，應維持鍋爐進風量，以便清除爐膛內、煙道尾部和煙道中的可燃氣體。在5min吹掃完成及有關許可條件滿足之前，應阻止燃料重新進入爐膛。

三、FSSS主保護邏輯

FSSS的控制邏輯指的是鍋爐燃燒系統各個設備的動作所必須遵循的安全聯鎖。一旦安全聯鎖條件破壞或規定許可條件不滿足，則自動停止運行，并作出相應的反應，保證鍋爐燃燒系統所有設備保持在安全狀態。FSSS控制邏輯中的一個核心問題是通過周密的安全聯鎖和許可條件避免可燃性混合物在爐膛、煤粉管道和燃燒器中積存，以防止爐膛爆燃的發生。

（一）爐膛吹掃。鍋爐停爐后，在閑置的爐膛里會積聚雜物。爐膛吹掃的目的是將爐膛和煙道中可能積聚的可燃混合物清除掉，防止點火時引起爐膛爆燃。爐膛吹掃的方法是，在鍋爐點火前要在爐膛內吹入足夠的風量，把這些混合物帶走，以防在點火時爐膛發生爆燃，這種防止爐膛爆燃的措施叫爐膛吹掃。

1.點火前爐膛吹掃。鍋爐在點火啟動前必須進行吹掃，以稀釋或吹盡爐內可能存在的可燃混合物，防止點火時爆燃。當條件滿足后，按下“啟動按鈕”啟動爐膛吹掃程序，“正在吹掃”燈亮，并進行5分鐘的吹掃計時，期間吹掃條件始終滿足，5分鐘之后則“吹掃完成”燈亮，MFT信號被復位，鍋爐可以點火啟動。

2.鍋爐跳閘后爐膛吹掃。鍋爐跳閘后，通常送、引風機繼續運行，輔助風擋板控制系統在MFT信號作用下，將調節定值自動切換到既定的吹掃位置，使吹掃風量不低于30%（或25%），FSSS的功能是進行這一吹掃過程的計時。

（二）主燃料跳閘。主燃料跳閘，簡稱MFT，它是燃燒器管理系統的主要功能。在鍋爐運行的各個階段，FSSS實時、連續地對機組的主要參數和運行狀態進行監視，只要這些參數和狀態有一個越出了安全運行的正常范圍，系統就會發出MFT指令。MFT動作將快速切斷所有進入爐膛的燃料，即切斷所有的燃油和煤粉輸入爐膛，實行緊急停爐，防止爐膛爆燃；并指出引起MFT的第一原因。

（三）油燃料跳閘。點火吹掃完成后，爐膛具備了點火條件，此時應將MFT復位，并建立了一個鍋爐點火限定計時器，當在限定時間內不能建立火焰，FSSS系統應跳閘MFT，閉鎖點火燃料，禁止繼續點火，并重新吹掃爐膛內點火未成功的可燃物，然后FSSS即開始對燃油系統進行條件掃描和控制，這是FSSS功能完成的第二個階段，這個階段的監控內容包括鍋爐點火許可及油燃燒器的投入及狀態監視等。

（四）組、煤組點火允許。鍋爐進行爐膛吹掃之后，鍋爐準備點火，點火之前需要對燃油系統進行檢查，在滿足“油層啟動許可”條件下來實現油槍啟動控制。鍋爐投煤許可是鍋爐安全運行的重要條件之一，在投粉之前，尤其是第一次投粉之前，各種設備的狀態及參數必須要給予確認，條件必須全部具備以后才能運行。

四、結束語

爐膛安全監視系統是火力發電廠安全運行的關鍵，所有火力發電過程的設備監控與運作資料采集判斷反應都應納入安全監控的范圍進行規劃，隨著科技的發展，電力監控需求及網絡帶寬的出現，為新時期電廠鍋爐安全監控帶來更大的發展，爐膛安全監視系統也將會在火力發電中扮演越來越重要的角色。

參考文獻：

[1]張新偉.對鍋爐火焰檢測裝置的探析[J].華東電力，2007（05）.

[作者簡介]喬玉新（1984-），女，山東濟南人，助教，研究方向：自動化教學。