电厂热工保护系统介绍

燃料与空气按一定比例混合时才能形成可燃
混合物, 混合物中所含燃料浓度过大或过小均不能
点燃, 至于具体可燃混合物的浓度范围随不同燃料
而不同, 且与温度有关。
当炉膛温度低时(如升炉点火时期)一定要有更适当的 浓度比才能点燃, 或者要有更大的点火能源(即更高的温 度)才能点燃。如果由于没有足够的点火能源或浓度比 不当, 送入炉膛的燃料不能着火。或者使正在燃烧的火 焰中断, 这时就有燃料和空气混合物进入炉膛, 这种情 况延续的时间越长, 炉膛内积存的燃料和空气混合物越 多, 如送入的可燃混合物或经扩散而达到可燃范围, 则 突然点燃可能发生爆燃。
4)连续监视运行工况．在机组运行过程中，FSSS逻辑系 统通过装在锅炉各个部位的敏感元件如压力开关、限位 开关和火焰检测器等提供的信号对炉膛燃烧工况及其它 关键的运行参数进行连续的监测，无论什么时候，只要 有异常情况出现，FSSS系统将发出声光报警，提醒运 行人员立即进行正确的操作和处理，以避免可能引起的 跳闸事故。在某了些情况下运行人员，来不及反应， FSSS系统将自动启动跳闸。
(1)在主燃料与空气混合物进口处有的足够的点火能源, 点火器的火焰要稳定, 具有一定的能量而且位置恰当能 把主燃料点燃。
(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时, 这段时间应尽可能缩 短, 使积存的可燃物容积占炉膛容积的极小部分。
(3)对于已进入炉膛未点燃的可燃混合物, 尽快地冲淡, 使 之超出可燃范围, 并不断地把它吹扫出去。
当可然混合物点燃时即发生爆燃, 爆燃时火焰的传播 速度很快, 积存的可燃混合物等于同时点燃, 生成气容 积突然增大, 一时来不及由炉膛出口排出, 因而使炉膛 压力骤增。当爆燃后的炉膛压力P大于炉墙结构所能承 受的压力, 即发生爆炸性的破坏事故。
2）、可能发炉爆的危险情况 4点
炉膛内最可能发生可燃混合物积存的几种危险情况:
(7)保持一定的磨煤机出口温度。温度太低妨碍磨煤效果。 温度太高会引起结焦和部件烧坏, 也增加了磨煤机着火 的可能性。对于不同的煤种, 磨煤机出口温度需合理调 整。
(8) 大多数测量仪表和采样系统只能指示气态可燃物, 不 能检测出没有燃烧的煤粉粒子是否存在。
4）、燃油的特殊问题 5点 （1）油的燃烧热值高，所以防泄漏问题更加重要，因 为少量的泄漏也可能造成潜在危险。 （2）燃油的粘度必须保持在规定值范围内，以保证雾 化质量 （3）当油枪采用机械雾化，就要十分注意喷嘴或档板 上的孔径尺寸，因为如果由于制造误差或使用磨损使 尺寸变化时，各个燃烧器上喷出的油量就会有明显的 差别. 这不仅影响到锅炉的效率，特别是在炉膛富裕 风量不多时还可能在炉膛中积存可燃物，所以要定期 对喷嘴进行检查。 （4）由于燃料油是无压缩性的液体，通常用的管道系 统也是无弹性的，所有可能引起油量的突变的情况， 如供油阀突然动作；单个油枪截止阀突然动作，燃烧 器回油管道调节阀突然动作等均可能造成危险的工况， 阀门或执行机构的故障或者阀的动作太快更可能加剧 这种危险。
(2)煤需在几个独立的分系统中加工，传递。这些分系统 必须同时运行，如某个分系统故障，就会增加潜在的 爆炸危险。
(3)煤在磨碎过程中所释放的甲烷气体，可能积聚在一个 封闭的空间里。
(4)原煤中可能含有杂质如碎铁块等。这些杂质可能会把 给煤机堵塞住，从而造成给煤机运行中断甚至损坏。 杂质引起的煤量中断可能会引起炉膛中失去部分或全 都火焰，而在再点火时可能引起打炮和爆炸。同样当 原煤过分湿的话，也会引起煤供应系统中出现堵塞。
(4)当送入的燃料只有部分燃烧时, 应继续冲淡, 使之成为 不可燃的混合物。
2)点火暖炉期间
点火期间炉膛是冷的, 这时还没有预热空气, 这期间 要起动的设备和进行的操作很多, 很容易发生误操作。
点火器的火焰是炉膛的第一轮火焰, 点燃点 火器之前应保证炉膛与烟道内没有积存的可燃混 合物, 因此点火前必须用空气吹扫炉膛与烟道, 将任何积存的燃料吹扫出去, 同时还要防止有燃 料流入炉膛和烟道, 为能达到吹扫目的, 吹扫时 要有一定的换气量和一定的空气流速, 一般要求 换气量不少于炉膛容积四倍的空气量, 而空气流 量应不小于额走负荷时空气流量的25％(一般规 定为30％), 以免被吹起的燃料又积存下来。吹 扫时间必须连续保持5分钟以上, 保证吹扫彻底。 另外在5分钟吹扫前, 一般先进行油系统泄漏试 验, 保证燃油跳闸阀和油枪喷嘴阀关闭严密, 防 止燃油在停用时漏入炉瞠。
3)火焰中断
不论在什么情况下，如果燃烧器的火焰熄 灭，就应立即切断燃料，否则进入的燃料将积存 在炉膛中，这段时间越长进入的燃料就越多. 可 能形成严重爆燃。任一燃烧器的火焰熄灭，就应 立即切断该燃烧器的燃料，如全部火焰熄灭，应 立即切断全部燃料。
二、炉膛安全监控系统的主要安全功能
FSSS系统的具体安全联锁条件要根据各个机组的 燃烧系统物理特性和燃料种类决定。对于大部分大型燃
（5）由于燃烧层的不同以及其它一些因素，如 从调节伐算起的距离，管道尺寸不当也会造成 进油量的不同。
2.炉膛爆炸的防止措施
1)防止炉膛爆炸的原则性措施： 前面提到如能防止可燃混合物积存就可防止
炉膛爆炸，经验证明大多炉膛爆炸发生在点火 和暖炉期间，在低负荷运行或在停炉熄火过程 中也发生过，对于不同的运行情况要采用不同 的防止方法。从原则上来看，只要做到下面几 点就可以防止爆炸：
(5) 磨煤机停运时, 操作顺序不当, 使磨煤机和煤粉管道 中积存煤粉, 再次启动时, 使大量煤粉同时进入炉膛, 造 成“打炮”。另外磨煤机停运或磨煤机跳闸时未出空磨煤 机内存煤, 积存煤粉可能自燃爆炸。
(6)输送煤粉一次风速不够, 可能造成煤粉在煤粉管道中 积累燃烧, 因此在磨煤机运行和停运过程中, 一次风速 必须达到规定要求。由于一台磨煤机引出多条煤粉管道, 管道长度、结构不同, 各个管道风速可能不等。因此最 低的管道安全风速必须以同一磨煤机中风速最低的那根 管子为基础确定, 在锅炉试运行时需进行必要的试验来 确定。
第二部分 炉膛安全监控系统
锅炉炉膛安全监控系统(furnace safeguard supervisory system,简称FSSS)是大型火电机组自动保护 通过 事先制定的逻辑程序和种种安全联锁条件, 保证在锅炉运行的各 个阶段, 包括启动和停机过程中, 防止爆炸性的燃料和空气混合
等等。
2)燃油点火。当炉膛吹扫完成后，在满足一定的 许可条件下，燃油才能投入运行，典型的许可条 件为: a.吹扫完成；b.燃油母管跳闸阀开； c．主油管油压正常；d.主油管油温正常；e．手 动油阀打开等。当上述许可条件满足，则发出启 动命令，起动燃油枪，点火顺序是自动进行的。
3)主燃料(煤粉)引入。当锅炉已经用油暖炉，在满 足一定的许可条件下，可以启动磨煤机，这些许 可条件主要有: a.必须具有毗邻层的点火支持能 量。这一许可条件是最重要的，只有具有足够的 点火支持能量，才能保证主燃料进入炉膛即被点 燃。b.必须具备“磨煤机已准备好的条件，这个 条件一般包含如下许可条件，如磨煤机出口阀打 开、润滑油压满足和一次风满足等等。
(1)燃料在停炉时积存或停炉后漏进锅炉炉膛内，未经吹 扫，进行点火。
(2)重复不成功的点火，未及时吹扫，造成大量爆炸性混 合物积聚。
(3)一个或者几个燃烧器燃烧不良或失去火焰，从而堆积 起可燃的混合物。
(4)运行中整个炉膛熄火，造成燃料和空气可燃混合物的 积聚，随后再次点火或者有其它点火源存在时，使这些 可燃混合物点燃。
Instrument)主要对汽轮机组的转速、振动、轴向位移、 大轴偏心度、相对膨胀、油动机行程、气缸膨胀等机械 参数进行监侧。当被监测的主要参数超过规定值时发出 报警信号。在超过极限值时触发保护装置动作.关闭主 汽门，实行紧急停机，以避免重大恶性事故的发生。
4.ETS系统 汽轮机紧急跳闸系统（Emergency Turbine
上述危险情况，对于燃用不同燃料的锅炉都是相同 的。但是由于不同燃料具有不同的物理化学特性，所以 对于燃用不同燃料的锅炉，在设计和运行时都应该充分 注意到由不同燃料带来的特殊问题。
3）、燃煤的特殊问题 8点
(1)每立方米空气中含有0. 05公斤煤粉时，就可形成爆 炸性混合物。600MW机组锅炉额定负荷时，每秒钟 约烧80公斤煤，所以在燃用煤粉时必须严格照运行规 程进行。
物在锅炉的任何部分积聚, 避免锅炉爆炸事故的发生。 引起炉膛爆炸大多是由于点燃了在几秒钟内堆积在炉膛内的 燃料造成的, 运行人员不能对这种情况作出及时的反应, 这个任
务只能依靠FSSS系统来完成。
FSSS的主要功能大致可归纳为以下五项 （1）、炉膛吹扫。锅炉点火前和停炉后必
须对炉膛进行连续吹扫。
（2）、油枪或油枪组程控。 （3）、炉膛火焰检测。 （4）、磨煤机组程序启停和给煤机、磨煤
发电厂热控保护系统从广义上可分为以下几 个子系统:
1、FSSS(BMS)系统 炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard
Supervisory System）有的地方称为燃烧器管 理系统(Burner Management System) ，它 是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系 统。
炉膛或烟道内有燃料和助燃空气积存。
积存的燃料和空气混合物是爆炸性的。
具有足够的点火能源。
当这三个条件中有一个不存在时, 就不会发
生爆燃, 所谓爆炸性混合物也就是可以点燃的混合
物, 然而锅炉在工作时不可能没有可燃混合物, 也
不可能没有点火能源, 因此主要是设法防止可燃混
合物积存在炉膛和烟道中。
煤机组来说，FSSS系统均包含下述主要安全功能:
1)炉膛点火前的吹扫。点火前吹扫的目的是为了在启动 前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧的燃料和气体清除掉。 为此要有一个合适的风量并通过一定的时间，一般采用 全负荷的30％风量，吹扫时间是5分钟。进行吹扫必须 满足规定的吹扫许可条件。如所有磨煤机停止运行，热 风门关闭，所有油枪喷嘴阀关闭，主油管跳闸阀关闭， 至少有一台送风机和一台引风机在进行，风量>30％ 额定风量，辅助风档板打开，火焰检测器指示“无火焰”
机保护逻辑
（5）、主燃料跳闸(master fuel trip-MFT)
一、炉膛爆炸的原因和防止措施
为了弄清FSSS系统的功能原理，有必要对炉膛爆炸 的原因进行认真的分析。炉膛爆炸指的是在锅炉炉膛 内积存的可燃混合物突然同时被点燃，即爆燃而使烟 气侧压力升高造成炉墙结构破坏的现象，亦称为外爆。 烟气侧压力过低，造成炉墙结构破坏的现象，称为内
热工保护系统
目录
第一部分 热工保护系统概 述
第二部分 炉膛安全监控系 统
一、炉膛爆炸的原因和 防止措施
第一部分 热工保护系统概述
发电厂热控保护系统是发电厂一个十分重要 的、不可缺少的组成部分，对提高机组主辅设备 的可靠性和安全性具有十分重要的作用。在主、 辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，及 时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停 机待修，避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事 故。
System) 用作汽轮发电机组危急情况下的保护，它与 DEH、TSI一起构成汽轮发电机组的监控保护系统。 ETS监视汽轮机转速、轴向位移(推力轴承磨损)、轴承 润滑油压、凝汽器真空以及电液调节系统的控制油油压、 振动等。当这些参数中的任一个超过运行极限值时，系 统将关闭汽轮机的所有进汽阀门，使汽轮机跳闸。以保 证机组设备的安全。系统还提供用户扩充用的遥控跳闸 接口。
爆。
形成炉膛爆炸的原因有3点
1）、炉膛爆燃的理论分析: 当进入炉内的燃料立即被点燃，燃烧后生成的烟气 也随时排出，炉膛和烟道内没有可燃混合物积存，因 而也就不可能发生爆炸。但如果运行人员操作顺序不 当，设备或控制系统设计不合理，或者是设备和控制 系统出现故障等，就有可能发生爆燃。从原理上来分 析，只有符合下列三种情况才有可能发生爆燃:
2.SCS系统 顺序控制系统(Sequence Control
System），这种控制系统的特点是一个按照预 先规定的顺序进行检查、判断(逻辑运算)、控制、 再检查、判断、控制的过程。任务是实现对单元 机组的辅机、如各种电动机、阀门挡板的启动或 停止、开或关控制。
3、TSI系统 汽轮机监测仪表（Turbine Supervisory