600MW炉膛安全监控系统(FSSS)分析

600MW炉膛安全监控系统(FSSS)分析
佚名
【摘要】炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,以下简称FSSS),目前已成为我国大型电站锅炉必不可少的控制系统,其主要功能是保护锅炉炉膛,避免发生爆炸事故,对油、煤燃烧器进行程控等管理。

【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2012(000)004
【总页数】2页(P76-77)
【关键词】锅炉爆燃;炉膛安全监控系统（FSSS）;主燃料跳闸（MFT）
【正文语种】中文
【中图分类】TK2
1.1 炉膛点火前的吹扫
锅炉停炉以后,尤其是长期停炉后,闲置的炉膛里必然会积聚一些燃料、杂物等,给重新运行带来不安全因素。

因此,系统设置了点火前炉膛吹扫的功能。

在吹扫许可条件满足后,由操作人员启动一次为时5m in的炉膛吹扫过程,这些吹扫许可条件的满足实际上是全面检查锅炉是否能投入运行的条件。

为了防止操作人员的疏忽,系统设置了大量的连锁,锅炉如果不经吹扫,就无法进行点火。

同时,5m in的吹扫时间必须满足,如果因为吹扫许可条件失去而引起吹扫中断,必须等待条件重新满足后,再启动一次5m in的吹扫,否则,锅炉无法点火。

1.2 燃油投入许可及控制
在锅炉完成点火前吹扫后,控制系统即开始对投油点火所必备的条件进行检查,如:吹扫是否完成、油系统泄漏试验是否成功、油源条件、雾化介质条件、油枪和点火枪机械条件等。

上述条件经确认以后,系统即向运行人员发出点火许可信号,一旦运行人员发出点火指令后,系统即对将要投入的燃油层进行自动程序控制,内容包括:总油源、汽源打开,编排油角启动顺序,油枪点火器推进,油枪阀控制,点火时间控制,点火成功与否判断,点火完成后油枪的吹扫,油层点火不成功跳闸等。

1.3 煤粉投入许可及控制
系统成功进行了锅炉点火及燃油低负荷运行之后,即开始对投入煤粉所有设备的条件进行检查,完成大量的条件扫描工作。

这主要包括:锅炉参数是否合适,煤粉点火能量是否充足,燃烧器工况,给粉机工况,有关风门挡板工况等。

待上述诸方面条件满足以后,系统向运行人员发出投粉允许信号。

当运行人员发出投粉指令后,系统开始对将要启动的煤层进行自动程序控制,内容包括:编排设备启动顺序,控制启动时间,启动各有关设备,监视各种参数,启动成功与否判断,煤层自动启动,启动不成功跳闸等。

系统还对煤层正常停运进行自动程序控制。

1.4 持续运行监视
当锅炉进入稳定运行工况后,系统全面进入安全监控状态(实际上从点火前吹扫开始锅炉就置于系统的安全监控之下了)。

系统连续监视锅炉主要参数,如汽包水位、炉膛压力、汽轮机运行状态、全炉膛火焰以及各种辅机工况等。

若发现各种不安全因素时给予声光报警,提醒运行人员立即进行正确处理,以避免可能引起的跳闸事故;当运行人员来不及处理某些异常情况的时候,FSSS将自动将锅炉跳闸。

1.5 特殊工况监控
特殊工况是指“负荷返回”(Run Back,缩写为RB)和“快速切负荷”(FastCu tBack,缩写为FCB),当机组发生这两种工况时,FSSS的任务是与CCS配合,尽快减小锅炉负荷。

“负荷返回”是由锅炉辅机故障引起的锅炉急剧减负荷的特殊工况。

如
给水泵、一次风机、引风机(不是全部)跳闸等。

当发生这种情况时,FSSS迅速将锅炉燃料减到保留单层煤粉运行,同时将负荷调整到目标值。

故障辅机不同,目标值也不同,FSSS减燃料速率也不同。

“快速减负荷”是由汽轮机或发电机侧故障引起的停机不停炉或带厂用电运行的特殊工况,这时锅炉的目标负荷通常是10%M CR。

FSSS在约1m in时间内将锅炉从满负荷运行压缩到保留一层煤粉运行,并投入燃油,以保证燃烧稳定,最后停运全部煤粉。

1.6 主燃料跳闸
锅炉在运行中若出现某些运行人员无法及时做出反应的危急情况时,系统将进行紧急跳闸,如果是个别设备引起的局部危急情况,系统将以层为单位(油层或煤层)跳闸,如果出现了锅炉不允许继续运行的危急情况,如汽包水位低三值、炉膛熄火、燃料全部中断等,系统将启动主燃料跳闸(Main Fuel Trip,缩写为MFT),同时记录和显示“第一故障原因”,以便于处理。

发出主燃料跳闸信号后,系统切除所有燃料设备和有关辅机设备,切断进入炉膛的一切燃料。

主燃料跳闸以后仍需维持炉内通风,进行吹扫,以清除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物。

在吹扫结束之前,有关允许条件未满足的情况下,不允许再送燃料至炉膛;系统将不允许运行人员在不遵守安全程序的情况下启动设备,如果违反安全规程的话,设备将无法启动或自动停运。

1.7 跳闸后炉膛吹扫
锅炉紧急跳闸时,炉膛在一瞬间突然熄灭,残留大量燃料和空气可燃混合物,而且温度很高,很可能引起爆炸。

因此,系统在启动主燃料跳闸的同时,将启动炉膛吹扫,吹扫时间也是5m in。

与点火前吹扫不同的是,跳闸后的炉膛吹扫是自动启动的,且许可条件大为减少,同时不考虑炉膛压力,无论吹扫过程中炉膛压力偏差有多大,也要等到
5m in时间以后,才能将风机跳闸。

如果是引、送风机引起的炉膛跳闸,系统将全部烟、风挡板开至最大,利用自然通风进行吹扫。

从以上的分析可以看出,不管在锅炉的启停或正常运行中,还是在事故处理中,FSSS
都起着主要作用。

炉膛内可能发生可燃性混合物积存的几种危险工况是:①燃料在停炉时积存或停炉
后漏入炉膛内,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在多个燃烧器运行时,一个或几个燃烧器燃烧不良或失去火焰,从而堆积起可燃物;④在运行中整个炉膛熄火,可燃混合物积聚,随后再次点火或有点火源存在时,使其点燃。

由上可见,只要防止可燃物在炉膛内积存,就可以防止炉膛的爆燃。

对于不同的运行
工况,要采取不同的防止方法。

从原则上看,只要做到以下几点就可以防止炉膛爆燃:①在燃烧器出口处有足够的点火能量,并且能稳定地点燃主燃料;②当有可燃混合物积存炉膛时,应立即停炉进行清扫,使可燃混合物冲淡并吹扫出去;③当有个别燃烧器突然熄火时,应立即切断该燃烧器的燃料供应,防止和减少燃料的积存;④加强燃烧器管理。

使燃烧设备按正常的程序启停,避免可燃物积存;⑤加强火焰监视,以火焰信号作为判别燃烧状态的依据。

防止炉膛内爆一般采取的方法是,在M FT后通过函数发生器向炉膛压力控制系统
发出前馈信号,使引风机在M FT后先关小到某百分数(例如25%),保持一段时间,再恢复到控制炉膛压力在许可范围内。

图(2)为M FT时引风机动叶控制前馈信号示
意图。

FSSS的作用贯穿于锅炉启停的各个阶段,防止由于误操作而损坏燃烧设备。

从实际运行情况看,锅炉事故尤其是炉膛爆炸事故时有发生,因此造成的经济损失是巨大的。

由此可见,FSSS系统是保护锅炉安全的重要控制手段,火电厂锅炉装设了炉膛安全监控系统后极少发生炉膛爆燃事故。

[1] 潘笑主.热工控制系统[M].北京:中国电力出版社,2004,(4).
[2] 唐必光.燃煤锅炉机组[M].北京:中国电力出版社,2003,(7).
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[5] 王志祥.热工保护与顺序控制[M].北京:中国电力出版社,1995.
[6] 文海.珞璜电厂二期FSSS系统的设计特点[J].热力发电,2003,(10).
[7] 边立秀,周俊霞,赵劲松,等.热工控制系统[M].北京:中国电力出版社,2002.
[8] 苏景辉.锅炉炉膛安全监控系统的改造[J].动力工程,1968,(5).
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中图分类号:TK 223.6。