中節能三峰220、130 t/h燃氣鍋爐FSSS系統改造

陳萬偉

（重慶中節能三峰能源有限公司 重慶長壽 401220）

中節能三峰220、130 t/h燃氣鍋爐FSSS系統改造

陳萬偉

（重慶中節能三峰能源有限公司 重慶長壽 401220）

闡述了中節能三峰鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）的功能，分析了在130t/h、220t/h燃氣鍋爐應用中存在的問題，提出了相應的改進措施，獲得了較好的改造應用效果。

鍋爐；燃燒系統；安全監控

1 前言

重慶中節能三峰能源有限公司130t/h混燃高爐、焦爐煤氣鍋爐于2010年12月建成投產，該鍋爐配置一套北京國電華源控制技術有限公司研制的爐膛安全監控FSSS系統；220t/h混燃轉爐、高爐、焦爐煤氣鍋爐于2013年6月建成投產.該鍋爐配置一套由北京四方、南京萬和安全監控FSSS系統，以確保鍋爐的安全可靠運行；但運行過程中發現設計存在缺陷、出現幾次事故?，F重慶中節能三峰能源有限公司根據運行情況改造FSSS系統，其保證鍋爐安全運行，它們投產初期由于系統設置和實際運行工況存在偏差等原因，時常發生主燃料跳閘MFT動作，影響鍋爐安全機組的穩定運行。經一段時間的不斷摸索和對系統的改進，該FSSS系統已不僅能保證安全，而且能保證機爐系統長期穩定的運行。

2 FSSS系統功能

2.1 主要功能及現場概況

主要功能：燃燒器管理、程控點火、燃料信號檢測、爐膛壓力檢測、電氣信號檢測、火焰信號檢測與滅火保護、故障自診斷、現場信號異常報警、MFT信號輸出、爐膛壓力跨越保護邏輯功能、爐膛吹掃、MFT首次事故記憶、分析顯示、事故動作原因順序記錄功能、與DCS通訊。

FSSS系統一般分為兩個部分，即燃燒器控制系統BCS（Burner Contrlo System）和燃料安全系統FSS（Fuel Safety System）。重慶中節能三峰能源有限公司220t/h次高溫次高壓自燃循環汽包爐，設計有高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣三種燃料，其中焦爐煤氣用于點火，正常運行中混合燃燒。鍋爐高爐煤氣共有16個旋流式燃燒器，四角布置四層，每層4個；下面兩層高爐煤氣燃燒器中心為焦爐煤氣，同時每個燃燒器配置一個點火槍。130t/h次高溫次高壓自燃循環汽包爐，設計有高爐煤氣、焦爐煤氣兩種燃料，其中焦爐煤氣用于點火，正常運行中混合燃燒；鍋爐高爐煤氣共有6個旋流式燃燒器，前墻布置，每層3個；下面兩層高爐煤氣燃燒器中心為焦爐煤氣，下面一層每個燃燒器配置一個點火槍。

2．2 系統結構

FSSS系統主要由FSSS工作站，火焰檢測系統、程控點火系統及其它檢測系統和相應的控制執行機構組成。FSSS工作站主要包含邏輯控制系統、工業計算機、系統電源、火焰檢測系統、程控點火系統。

2.3 爐膛吹掃

FSSS邏輯控制的一個核心問題是通過周密的安全連鎖和許可條件，防止可燃性混和物在爐膛、煙道、煤氣管道和燃燒器中積存，以防止爐膛產生爆炸。FSSS的吹掃控制功能主要是在吹掃前對鍋爐的有關設備進行安全性檢查，在滿足全部吹掃許可條件后，開始進行吹掃。吹掃時，切斷所有進入爐膛的燃料輸入，吹掃完成后即可進入點火邏輯。

130t/h燃氣鍋爐火焰檢測每層設置3個檢測點，在每層的3個火焰強度信號中，當同時有2個以上的火焰強度信號連續在無火延時內低于無火閥值時，則該層為滅火邏輯有效；當每層滅火邏輯均有效時則全爐膛滅火邏輯有效，FSSS將輸出全爐膛滅火MFT跳閘信號（條件：火焰保護和爐膛安全保護均投入閉環）。全爐膛滅火保護邏輯圖見圖1。

圖1 全爐膛滅火MFT邏輯圖

2.4 爐膛壓力高、低MFT邏輯

爐膛壓力高MFT輸出邏輯是爐膛壓力高信號3取2邏輯。在三個爐膛壓力高信號中，當同時有兩個以上的爐膛壓力高信號連續在壓力延時內有效時，FSSS將輸出爐膛壓力高MFT跳閘信號（條件：爐膛安全保護投入閉環）。

爐膛壓力低MFT輸出邏輯是爐膛壓力低信號3取2邏輯。在三個爐膛壓力低信號中，當同時有兩個以上的爐膛壓力低信號連續在壓力延時內有效時，FSSS將輸出爐膛壓力低MFT跳閘信號（條件：爐膛安全保護投入閉環）。爐膛壓力高、低MFT邏輯圖見圖2。

圖2 爐膛壓力高、低MFT邏輯圖

3 燃燒器系統

包括高爐煤氣、焦爐煤氣燃燒器和點火系統、同時點火系統包括焦爐煤氣調節閥和點火槍。FSSS控制其啟動、停止和跳閘。每個點火槍可以單獨控制，在具備以下鍋爐點火條件后，就可發出點火指令：①無MFT發生；②爐膛壓力正常；③燃氣壓力正常；④火檢冷卻風壓力正常；⑤焦爐煤氣總閥開到位。

3.1 具體點火過程分為下面方法

3.1.1 點火條件和點火流程圖（見圖3）

3.1.2 130T/HPLC點火控制系統圖（如圖4）

3.1.3 220T/HLC點火控制系統圖（如圖5）

3.2 手動點火操作

手動點火過程中的“手動/自動打開點火閥門”操作，在手動點火過程中，點火開始后對點火閥門的操作可以是手動打開閥門，也可以設置成由軟件自動打開點火閥門。

手動點火工作流程：

A．點火條件允許后，可以進行點火操作。

B．點擊“進點火槍”按鈕，執行進點火槍操作。

C．就地控制柜進點火槍。

D．點火槍到位后，點擊“點點火槍”按鈕，執行點火操作。

E．就地控制柜點點火槍。

F．如果“手動/自動打開點火閥門”設置為自動開閥，則軟件自動打開點火閥門。

圖3 程控點火邏輯圖

圖4

圖5

G．如果“手動/自動打開點火閥門”設置為手動開閥，則點擊“開點火閥”按鈕，執行開點火閥操作。

H．手動點火時間到，停止點火。手動點火時間可以通過軟件進行此時間參數的設置。

I．點擊“退點火槍”按鈕，執行退點火槍操作。

J．就地控制柜退點火槍。

K．火焰檢測器檢測火焰強度。

L．當火焰強度小于點火火焰閾值時，自動關閉點火閥門，此次自動點火不成功結束。

M．當火焰強度大于點火火焰閾值時，點火閥門保持打開狀態，此次點火成功結束。

3.3 自動點火工作流程

A．點火條件允許后，可以進行點火操作。

B．點擊“自動按鈕”，執行自動點火操作。

C．就地控制柜自動進點火槍。

D．點火槍到位后，自動執行點火操作。

E．監控軟件檢測到點火槍開始點火后，打開點火閥門。

F．自動點火時間到，停止點火。自動點火時間可以通過就地點火柜的時間繼電器設置。

G．自動退點火槍。

H．火焰檢測器檢測火焰強度。

I．當火焰強度小于點火火焰閾值時，自動關閉點火閥門，此次自動點火不成功結束。

J．當火焰強度大于點火火焰閾值時，點火閥門保持打開狀態，此次點火成功結束。

K．燃燒器系統包括高焦爐煤氣母管、母管支管的快關閥和調節閥及燃燒器的控制。燃燒器的投運和停止可以單獨控制，當燃燒器啟動許可條件滿足且吹掃結束，MFT復歸后，就可以推進點火槍。

4 實際應用中面臨的問題及改進方法

4．1 對燃氣鍋爐FSSS的重視程度不夠

燃氣鍋爐點火及運行是一種高危險的作業，其生產過程具有高溫、高壓、易燃、易泄漏、中毒等特點。對燃氣鍋爐的安全配備重視不夠，并未配備有完善的燃氣鍋爐爐膛安全監控系統、導致在生產運行中，處理故障不及時或發生失誤，就會發生嚴重的生產設備事故，對企業的安全生產造成了極大在威脅。

4.2 應用中問題及原因分析

FSSS系統投運初期，出現6次MFT誤動導致的停爐停機事件，分析其原因為：

（1）因取壓信號管敷設在室外部分未采取隔熱措施，溫度過高誤發信號而停爐；

（2）因熱控元件質量不可靠（爐膛壓力、汽包水位、燃氣壓力等）故障誤發信號；

（3）因燃料運行方式調整，而引起的MFT動作的燃氣壓力保護邏輯未及時更改，導致幾次不必要的停爐。

4.3 改進方法

就以上具體情況經過認真的分析、研究，有針對性的制訂改進方案進行逐條整改：

（1）選擇用技術成熟、質量可靠、性能穩定的熱控元件，同時加強對該系統設備的點檢維護。

（2）對參與保護的每個參數從一次元件開始排查，對取樣管采取保溫、隔熱措施，所有的信號線采用屏蔽電纜盡量遠離熱源、輻射、干擾并可靠接地。

（3）根據實際運行方式，及時修改FSSS系統引起MFT動作的燃氣壓力保護邏輯：該鍋爐原設計焦爐煤氣僅用于點火，燃燒正常后即退出運行，正常運行全燃高爐煤氣；根據重鋼的煤氣平衡情況，實際運行中為高、焦爐煤氣混燒，原燃氣壓力保護邏輯只要有一種燃氣的壓力達到設定保證值即使另一燃料參數正常也將引起MFT動作，導致不必要的停爐；后修改為：在高、焦爐煤氣混燒情況下，只要有一種煤氣參數正常就不需要跳爐，只需將達到設定保護值的煤氣快速切斷，只有在兩種燃料的壓力均達到設定保護值才引起MFT動作停爐；在燃用任何單一煤氣時，按原MFT燃氣壓力保護邏輯。

4．4 可靠性和穩定性

采取措施后，220t/h、130t/h鍋爐運行二年多再未出現MFT誤動現象，確保了鍋爐機組的安全穩定運行。因此加強同行業燃氣鍋爐FSSS系統應用研究的技術交流非常必要和重要，來提高燃氣鍋爐安全保護技術發展的水平，增強保護系統的可靠性和穩定性。

5 結束語

FSSS鍋爐安全監控系統是現代鍋爐機組必須具備的一種監控系統。在重慶中節能三峰能源有限公司220t/h、130t/h全燃氣鍋爐機組的成功改造應用，使鍋爐的自動化程度得到極大有提高，降低了事故處理的時間，保障了設備的安全性；該系統具有較高的可靠性、能適應各種不同的運行方式，設備質量可靠，能確保全燃氣鍋爐機組的安全、穩定運行。

[1]電力建設施工及驗收技術規范鍋爐篇.

[2]《多燃燒器鍋爐爐膛防外爆/內爆標準》（ANSI/NFPA8502）.

[3]《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規范書》（G-RK-95-52）.

[4]《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》.

TK32

A

1004-7344（2016）09-0238-02

2016-3-12

陳萬偉（1979-），男，工程師，從事技術設備管理工作。