發電廠燃氣鍋爐FSSS保護改造

摘 要：本溪北營發電廠是本溪鋼鐵集團北營廠區下屬的一個發電廠，發電廠共有四個生產區；其中三個生產區的所有鍋爐均為煤氣爐，主燃料為高爐煤氣，焦爐煤氣作為點火及調節煤氣壓力使用。根據國家標準及電力行業標準相關規定，電站鍋爐必須有可靠的點火方式及熄火保護系統。發電廠各區由于建設年代久，目前沒有自動點火裝置及熄火保護系統，需重新完善加裝點火裝置及熄火保護系統。

關鍵詞：FSSS系統；自動點火裝置；MFT跳閘保護

1 系統概述

爐膛安全監控系統（FSSS）是現代大型鍋爐必須具備的一種監控系統，它能在鍋爐正常工作和起停等各種運行方式下，連續密切監視燃燒系統大量參數狀態，不斷的進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過連鎖裝置，使燃燒設備有關部件按照既定合理程序，完成必要的操作，以保障鍋爐燃燒系統的安全。

2 FSSS系統的主要功能

2.1 鍋爐爐膛安全監控系統的作用

（1）自動完成各種保護與操作動作；（2）避免允許人員的誤操作；（3）執行人工操作來不及的快動作。

2.2 要系統的主功能為

（1）爐膛吹掃（DCS）完成；（2）主燃料跳閘；（3）首跳原因顯示；（4）手動緊急跳閘；（5）火焰檢測；（6）聯鎖和報警；（7）燃燒器管理（包括點火槍進退控制，氣角閥開關控制等）；（8）主燃氣閥控制；（9）爐前設備控制；（10）與DCS通信和硬接線連接。

該系統具有就地單步點火和主控室程序點火的功能，并能時時監視燃燒器的運行工況，還具有燃燒器熄火保護功能，即當點火不著或燃燒過程中意外熄火，系統將自動切斷燃氣閥門的功能。就地控制柜放置在就地燃燒器附近，就地柜具有程控/就地操作方式的切換（就地切換）、就地單步操作設備、就地設備的位置顯示等等功能。還能在程控方式下，接受遠方程序的指令，進行設備的操作。

自動點火功能：具體過程如下：高能點火裝置的點火槍點燃焦爐煤氣燒嘴，形成穩定的小火焰，并通過紫外光火檢判斷有無火焰信號，當檢測到有穩定的火焰時，紫外火檢把觸點信號送到爐前控制柜，或控制柜再把點火成功信號送到PLC控制系統。點火器發火時間由就地控制柜內的時間繼電器控制，一般為15秒。當燃氣質量較差或其他原因高爐煤氣未能點著時，火檢未能檢測到有穩定的火焰，爐前控制柜立即發出指令，關閉焦爐煤氣閥門。PLC系統關閉高爐氣閥門以避免點火失敗對鍋爐造成的危險。

3 主要技術原則

3.1 爐膛吹掃（DCS系統完成）

在燃料進入爐膛燃燒之前（初次點火或在鍋爐跳閘之后）DCS系統必須對爐膛完成一次成功的吹掃，以有效地清除在爐膛，煙口及其相連的煙道中可能積聚的任何可燃混合物，否則保護系統阻止任何燃料燃燒設備啟動。吹掃燃氣鍋爐用氮氣流量應不小于30%滿負荷時的空氣流量，并應恒定。另一方面，吹掃程序也是鍋爐啟動之前各設備相關功能的一次全面檢查，吹掃完成后即可進入點火邏輯。爐膛吹掃是在下列條件均滿足并保持的情況下進行10-15分鐘計時的。

（1）送風機運行；（2）引風機運行；（3）支管燃氣速斷閥全關；（4）主管燃氣速斷閥關；（5）汽包水位正常；（6）無鍋爐跳閘指令；（7）所有火檢顯示“無火焰”；（8）系統電源正常。

整個吹掃計時期間均應滿足上述條件，任一條件更新喪失，則吹掃累計時置零，待所有許可條件重新建立，運行人員才可重新啟動吹掃程序。當吹掃完畢滿足點火的允許；DCS系統給出允許點火信號；FSSS系統可進入點火條件。

3.2 燃燒器程序點火

（1）點火槍推進；（2）啟動點火器；（3）開點火燃氣速斷閥；（4）燃燒器有火（火檢判斷）；（5）點火槍退出。

以上點火程序按順序判斷控制。若在啟動燃燒器過程中：點火瓦斯槍進不到位；支管燃氣速斷閥開不到位或主、支管燃氣速斷閥打開后，火檢在10秒內檢測該燃燒器無火焰信號，則立即關閉所對應支管燃氣速斷閥，并發出“點火失敗”報警。就地點火設備按照以上程序進行點火，也可在現場就地控制柜面板上進行獨立操作；并且設備的各種狀態在現場就地控制柜面板上均有顯示；就地控制柜可把爐前設備狀態的所有信號送到FSSS，并在程控方式時接受FSSS的指令。

3.3 主燃料跳閘及首跳顯示

為保證只停運少量燃料設備，減少系統不安全因素及爐膛運行的不安全工況，本系統提供含主燃料跳閘的多層次跳閘，當發生下列條件之一時，系統立即發出主燃料跳閘信號。

（1）手動MFT（DCS系統完成）；（2）送風機跳閘（DCS系統完成）；（3）引風機跳閘（DCS系統完成）；（4）爐膛壓力高（三取二）值≥+1500Pa；（5）爐膛壓力低（三取二）值≤-1500Pa；（6）汽包水位跳閘保護（引自DCS柜）；（7）汽包蒸汽壓力高保護值≥3.5MPa（引自DCS柜）；（8）燃氣壓力低保護，取≤3000Pa；（9）燃氣壓力高保護，取≥25000Pa；（10）全爐膛滅火。

當發生MFT時，系統立即切斷鍋爐的一切燃料，并自動完成下列操作：（1）報警發出聲光報警；（2）燃氣（高、焦爐煤氣）速斷閥迅速關斷。

3.4 緊急跳閘

當運行人員發現危及機組運行安全或其他需要緊急停爐的情況時，操作人員可在集控室CRT畫面上同時按下“MFT動作”和“MFT確定”按鈕，則啟動手動緊急跳閘，通過PLC程序邏輯判斷發出MFT跳閘指令給高爐煤氣、焦爐煤氣氣動閥。

3.5 火焰檢測

全爐膛火焰配置4套紫外光火焰檢測器檢測煤氣主火焰，FSSS系統判斷前、后墻同時出現無火時即為火焰喪失，即認為全爐膛滅火，發生MFT送到PLC系統控制所有關斷閥，切斷一切燃料；且FSSS系統同時切斷焦爐煤氣閥門。

3.6 煤氣壓力檢測

在高爐煤氣及焦爐煤氣主管道；分別配置壓力開關12只，用于檢測壓力高、低值；高爐煤氣管道上方取兩個不同位置開孔取樣，每個取樣管帶3只壓力開關。當壓力發生變化；低于或高于設定安全值時；系統將高爐煤氣、焦爐煤氣管道四角氣動快速切斷閥關閉。

3.7 爐膛壓力檢測

爐膛壓力開關設置6只（3個高壓開關、3個低壓開關），作為鍋爐重要保護裝置，爐膛壓力高低跳閘開關采取“三取二”方式先取信號，即其中有2只壓力開關達到高、低壓力設定值時，高爐煤氣、焦爐煤氣管道四角氣動快速切斷閥關閉。

3.8 冷卻風系統

冷卻風機柜用于控制冷卻風機的啟停和聯鎖。風機控制連鎖包括探頭冷卻風壓低聯鎖和雙風機互為備用聯鎖。同時，冷卻風機柜還可接受來自FSSS系統的控制指令，并將風機狀態及風壓等信號送至FSSS系統。

參考文獻：

[1] 童偉.純燃煤氣鍋爐FSSS的安全應用[J].中國特種設備安全，2008（2）：40～43.

[2] 譚勝輝.高爐煤氣鍋爐FSSS技術改進的研究[D].電子科技大學，2013.

作者簡介：

王曉明（1986—），男，遼寧本溪人，本科，助理工程師，研究方向：熱工自動化設備維護。