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1、鍋爐爐膛安全監控系統(FSSS)一.概述 二.FSSS 系統的主要功能 三.FSSS 系統的設計一.概述鍋爐爐膛安全監控系統 (furnace safeguard supervisory system 簡稱 FSSS)是保證鍋爐燃燒系統中各設備按規定的操作順序和條件安全啟停、切投，并能在危急工況下，跳閘相關設備或迅速切斷進入爐膛的全部燃料（包括點火燃料），防止發生爆燃、爆炸等破壞性事故的安全保護和順序控制裝置。也稱燃燒器管理系統（burner management system 簡稱 BMS）。鍋爐爐膛安全監控系統是大型火電機組自動保護和自動控制系統的一個重要組成部分，根據 FSSS 的鍋爐保
2、護功能和燃燒器的控制功能，又常將 FSSS 分為兩大部分：燃燒器控制系統（burner control system 簡稱 BCS）;鍋爐爐膛安全系統（furnace safety system 簡稱 FSS）。二.FSSS 系統的主要功能燃油系統控制 爐膛吹掃 鍋爐點火 煤燃燒器控制 總燃料跳閘（MFT）鍋爐爐膛火焰監測 2.1 燃油系統控制 燃油系統控制主要包括燃油跳閘閥、進油控制閥、回油閥和回油調節閥（燃油壓力控制閥）的控制。燃油跳閘 OFT(oil fuel trip)：由人工操作或保護信號指令動作，快速關閉燃油閥，切斷進入鍋爐爐膛的燃燒用油。燃油跳閘條件（OFT 后主燃油跳閘閥應跳閘
3、關閉）：a）MFT；b）運行操作站或備用盤上操作主燃油跳閘閥關閉按鈕；c）任一油跳閘閥未關，霧化蒸汽（或壓縮空氣）壓力低（有延時）；d）任一油跳閘閥未關，燃油母管壓力低（有延時）；e）主燃油跳閘閥開啟或關閉故障（開啟或關閉信號發出后 10 秒后未到位）或狀態故障（開狀態和關狀態同時觸發，延時 5 秒）；f）任一燃燒器檢測無火，而一段時間內對應的油跳閘閥不能關閉。MFT 復位后，運行人員通過“開主燃油跳閘閥”操作復位 OFT。油泄漏試驗燃油系統泄漏試驗的目的是證實油系統的各部分是嚴密的，如主燃油跳閘閥和各油跳閘閥之間是否密閉。油泄漏試驗成功是爐膛吹掃條件之一。如果鍋爐點火方式為輕油點重油、重油點
4、煤粉，則應分別對輕油、重油做油泄漏試驗。燃油系統泄漏試驗邏輯應包括以下內容a）通過邏輯控制對油系統各部分加壓；b）設計有檢測所有泄漏情況的儀表和判別邏輯；c）向運行人員提供泄漏試驗過程和結果的相應信息或報警。2.2 爐膛吹掃 爐膛吹掃的目的是將爐膛和煙道中可能積聚的可燃性混合物清除掉，防止點火時引起爐膛爆燃。吹掃時要求開啟送風機、引風機并保持一定的風量，維持一段時間的吹掃以保證所有可燃混合物從爐膛和煙道中吹掃出去。在吹掃過程中，如果某一吹掃條件不滿足，則吹掃中斷，經處理使吹掃條件滿足后，重新開始吹掃計時，直至吹掃時間周期完成。吹掃時間推薦為 5 分鐘10 分鐘。吹掃條件的基本原則：a）所有進入
5、爐膛的燃料輸入被切斷；b）爐膛內無火焰；c）爐膛的通風量一直保持相當于額定負荷通風量 2530以上的吹掃風量，吹掃時間應不少于 5 分鐘或相當于爐膛（包括煙道）換氣 5 次的時間（取二者較大值）。吹掃時應滿足的條件：a)無 MFT 跳閘條件；b)油泄漏試驗成功；c)兩臺回轉式空預器運行；d)任一送風機運行；e)任一引風機運行；f)爐膛壓力正常；g)所有火檢均未檢測到火焰；h)所有磨煤機停運；i)所有給煤機停運；j)主燃油跳閘閥關閉；k)所有油燃燒器的油跳閘閥關閉；l)火檢冷卻風壓力正常；m)所有二次風擋板全開或在吹掃位；n)鍋爐總風量大于定值（2540%額定風量）；o)所有給粉機停運；（中儲式
6、制粉系統）p)汽包水位正常；（汽包爐）q)任一爐水循環泵運行；（強制循環汽包爐）r)兩臺一次風機均停運；（若配置一次風機）s)所有排粉風機均停運；（若配置排粉風機）t)兩臺電除塵均停運；（若配置電除塵）u)FSSS 系統硬件正常（包括主模件及電源系統）。當爐膛吹掃條件均滿足時，通過運行人員手動操作進入吹掃階段。在吹掃時間內所有吹掃條件全部滿足，發出吹掃完成信號。如吹掃期間任一吹掃條件失去，則發出吹掃中斷信號，并顯示中斷原因。應在所有吹掃條件重新滿足后，運行人員重新手動啟動吹掃，直到吹掃完成。因引風機失去導致緊急停爐時,或引風機全部停運時,應將風煙通道上所有擋板在規定時間內調節到全開位置，以建立
7、盡可能大的爐膛自然通風，保持這種狀態不少于 15 分鐘。MFT 復位：吹掃完成后，吹掃完成的信號自動復位 MFT。2.3 鍋爐點火 爐膛點火許可條件：a)MFT 已復位；b)風箱/爐膛差壓正常；c)火檢冷卻風壓正常；d)鍋爐風量合適（在點火風量，定值推薦為 2580額定風量）或有煤層投運；e)火檢系統運行無異常。油點火許可條件：a)爐膛點火許可；b)OFT 已復位；c)主燃油跳閘閥打開；d)燃油壓力正常；e)燃油溫度正常；f)霧化蒸汽（或壓縮空氣）壓力正常。油燃燒器投運條件：a）油點火允許；b）油燃燒器無火焰檢測到；c）油跳閘閥組關閉；d）清掃閥關閉。油燃燒器投運步驟：a）伸進油槍；b）伸進點
8、火槍；c）點火器打火；d）開始打火后打開油跳閘閥組；e）當油槍伸進且油跳閘閥組打開且檢測到有火信號，則認為油燃燒器投運。油層順序投運步驟：應按照廠家推薦順序，但應是間隔一只油燃燒器啟動，保證爐膛的受熱均勻，之間的時間間隔一般為 5 秒15秒。（如四角切園鍋爐一般為先對角后鄰角）油燃燒器跳閘條件：a）手動跳閘；b）MFT；c）OFT；d）油跳閘閥組打開且未檢測到火焰達 5 秒15 秒；e）油燃燒器投運后設備故障（如油跳閘閥組未在開位、油槍未在進位等）；f）油燃燒器點火失?。òㄓ蜆屛醇皶r伸進、點火槍未及時伸進、油跳閘閥組未及時打開等）。油燃燒器停運步驟：a）關閉油跳閘閥組；b）點火槍伸進；c）點
9、火器打火（打火時間推薦為 30 秒）；d）打開清掃閥（清掃時間推薦為 1 分鐘5 分鐘）；e）清掃完成后退出油槍、點火槍。2.4 煤燃燒器控制 儲倉制系統 bin system；storage system:燃料制成粉后儲入粉倉，然后從粉倉通過給粉機供給爐膛燃燒的一種系統。直吹制系統 direct-fired system:燃料制成粉后直接從磨煤機送入燃燒器的一種系統。2.4.1 中速磨直吹式制粉系統磨煤機啟動允許條件：a）爐膛點火允許；b）任一一次風機運行；c）煤層點火能量滿足；煤層點火能量的判斷全部宜以層為單位。以下任一條件滿足，認為煤層點火能量滿足：1）對應油層（或天然氣）投運。其中油層
10、投運為：同一層的四支油槍至少有 3 支投運（每層配置 4 支油槍）；同一層的六支油槍至少有 4 支投運（每層配置 6 支油槍）；2）鍋爐負荷大于定值（推薦 3050）且相鄰煤層投運。其中煤層投運為：同一層的四支煤粉燃燒器至少有 3 支投運（每層配置 4 支煤粉燃燒器）；同一層的六支煤粉燃燒器至少有 4 支投運（每層配置 6 支煤粉燃燒器）；d）磨煤機出口溫度正常；e）磨煤機潤滑油系統正常（任一臺潤滑油泵運行且油壓正常）；f）磨煤機無跳閘條件；g）磨煤機密封風控制擋板開啟；h）冷、熱風隔離擋板開啟。磨煤機跳閘條件：a）MFT；b）失去火焰跳閘（如同一磨煤機對應的 4 個煤粉燃燒器中，有3 個及以
11、上失去火焰；或同一磨煤機對應的 6 個煤粉燃燒器中，有 4個及以上失去火焰）；c）失去磨煤機潤滑油；d）磨煤機一次風量低；e）磨煤機運行且磨煤機出口門關閉；f）磨煤機運行且給煤機停運達到一定時間；g）磨煤機出口溫度高；h）磨煤機的密封風失去（風機停運或密封風擋板未全開）；i）運行人員手動跳閘指令；j）一次風機均停運；k）Run Back 信號（部分磨煤機）。l）磨煤機斷煤、堵煤；m）磨煤機及其電機的保護（如軸承溫度高、線圈溫度高等）。磨煤機跳閘后相應的給煤機聯跳，磨煤機出口擋板、熱風隔離擋板應聯鎖關閉。給煤機啟動條件：a)磨煤機在運行；b)給煤機出口擋板開啟；c)給煤機轉速指令在最低；d)磨煤
12、機啟動條件滿足。給煤機跳閘條件：a）MFT；b）磨煤機跳閘或停運；c）給煤機運行且進口擋板開啟，給煤機煤量小于規定值。d）給煤機出口擋板關閉；e）給煤機堵煤或無煤。煤層順序啟動步驟：a）啟動磨煤機潤滑油泵、冷卻風機等；b）啟動磨煤機密封風機，并打開對應密封風門；c）建立一次風進入磨煤機及風粉進入爐膛的通道（打開磨煤機入口風門、磨煤機出口門、冷風調節擋板等）；d）暖磨（調整磨煤機出口溫度達到要求）；e）開啟給煤機進、出口擋板；給煤機轉速指令設定在最低；給煤機就地控制開關切換至遙控位置；f）磨煤機啟動條件滿足，啟動磨煤機；g）給煤機啟動條件滿足，啟動給煤機；h）延時后釋放給煤機轉速指令設定在最低指
13、令。煤層順序停運步驟：a）將給煤機轉速減至最小，并關閉熱風調節擋板、開啟冷風調節擋板；b）冷卻至磨煤機進口溫度小于一定值后，關閉給煤機進口擋板；c）停運給煤機；d）給煤機停運后，磨煤機吹掃一段時間以排空磨煤機內的煤粉，停運磨煤機；e）依次關閉熱風隔離擋板、冷風隔離擋板、磨煤機出口門、磨煤機入口風門、密封風隔離擋板。2.4.2 中間儲倉式制粉系統 中間儲倉式制粉系統的控制相對獨立，進入 FSSS 控制的設備有：給粉機、給粉機出口一次風門。（磨煤機、給煤機等設備的邏輯可在OCS 系統中實現）給粉機啟動允許條件：a）無給粉機跳閘條件；b）爐膛點火允許；c）對應煤層點火能量滿足。給粉機跳閘條件：a）M
14、FT；b）失去火焰跳閘（給粉機運行且失去火焰達數秒）；c）給粉機出口一次風門關閉；d）一次風機全停（若配置一次風機）；e）Run Back 信號（部分給粉機）。磨煤機啟動條件：a）磨煤機潤滑油壓正常；b）磨煤機軸溫正常；c）磨煤機冷風門全開；d）相應側排粉機已運行。磨煤機跳閘邏輯：a）MFT；b）相應側排粉機停運；c）磨煤機潤滑油壓低；d）磨煤機軸承溫度高。給煤機啟動條件：相應側磨煤機運行。給煤機跳閘邏輯：a）MFT；b）相應側磨煤機停運；c）相應側排粉機停運。2.5 總燃料跳閘（MFT）總燃料跳閘 MFT：master fuel trip:是鍋爐爐膛安全監控系統的重要組成部分，它連續監視預先
15、確定的各種安全運行條件是否滿足，一旦出現可能危及鍋爐安全運行的危險情況，就快速切斷進入爐膛的燃料，以避免發生設備損壞事故，或者限制事故的進一步擴大。MFT 動作條件：a）手動“MFT”按鈕；b）爐膛壓力高；c）爐膛壓力低；d）鍋爐總風量低（推薦為 2030）；e）送風機全停；f）引風機全停；g）失去全部燃料：所有磨煤機全停，并且主燃油跳閘閥關閉或所有單個油跳閘閥關閉（直吹式制粉鍋爐）；所有給粉機全?；蚪o粉機電源中斷，并且主燃油跳閘閥關閉或所有單個油跳閘閥關閉（中間儲倉式制粉鍋爐）；注：“油層投運”才能觸發此 MFT 動作條件。h）多次點火失?。∕FT 復位后，3 次5 次點火都不成功）；i）延
16、時點火（MFT 復位后，5 分鐘10 分鐘內爐膛仍未有任一油槍投運）；j）失去全部火焰：煤粉及油燃燒器均失去層火焰信號，投入條件：油層投運）；注 1：“油層投運”才能觸發此 MFT 動作條件。注 2：失去層火焰信號指同一層如配 4 支燃燒器火焰少于 3個，或同一層如配 6 支燃燒器火焰少于 4 個等。即無煤層投運信號，也無油層投運信號。k）汽機跳閘且負荷大于旁路容量（30%40）或高壓旁路未打開；l）汽包水位高（汽包爐）；m）汽包水位低（汽包爐）；n）所有爐水泵停運（強制循環汽包爐）；o）主蒸汽壓力高（直流爐）；p）斷水保護（直流爐）；q）主汽溫度低（直流爐）；r）兩臺一次風機停運且油槍都未投
17、運（直吹式制粉系統或熱風送粉中儲式制粉系統）；所有排粉機跳閘且油槍都未投運（乏氣送粉中儲式制粉系統）；s）失去火檢冷卻風（火檢冷卻風壓低，或火檢冷卻風機都停運）；t）失去臨界火焰（適用于直吹式或半直吹式制粉系統）：至少三層煤投運且運行的煤粉燃燒器中部分火焰失去（四角切圓燃燒鍋爐，其定值推薦為 50，W 型火焰鍋爐，其定值推薦為 50）；u）失去角火焰（適用于直吹式或半直吹式制粉系統、四角切圓燃燒鍋爐）：至少三層煤投運且某一角從上到下所有燃燒器（煤、油）都失去火焰；MFT 發生后，聯鎖動作以下設備：a）跳閘汽機（300MW 機組以上）；b）關閉所有過熱器減溫水截止門；c）關閉所有再熱器減溫水截止
18、門；d）關閉主燃油跳閘閥；e）切除所有油燃燒器；f）跳閘磨煤機；g）跳閘給煤機；h）打開高壓旁路；i）跳閘除塵器；j）鍋爐吹灰器全部退出；k）跳閘兩臺一次風機；（若配置）l）跳閘所有排粉風機；（若配置）m）跳閘所有給粉機并停給粉機電源；（若配置）n）跳閘所有給水泵（直流爐）。三.FSSS 系統的設計MFT 的檢測元件和回路除火焰監測器和在模擬量控制系統（MCS）進行預處理的風量信號、汽包水位外，應獨立于其它控制元件和回路。應采用比其它控制回路更可靠的硬件和設計（如冗余、三取二等），三取二或三取中的信號中的三個信號及處理邏輯應獨立分布在不同的硬件內，以提高其可靠性。MFT 跳閘系統在失電時應產生
19、鍋爐跳閘信號以使機組處于安全狀態。爐膛壓力保護應采用過程壓力直接驅動的壓力開關，應有三個獨立取樣的“壓力高”開關和三個獨立取樣的“壓力低”開關，壓力保護動作信號按三取二的原則取出。爐膛壓力取樣孔應與吹灰器和看火孔有足夠的距離，并應采取適當的防堵措施，防堵措施不得影響爐膛壓力的取樣精度。跳閘條件中的汽包水位保護邏輯應按“三取二”設計。觸發 MFT 的跳閘信號應采用硬接線接入，需要通過邏輯運算產生的 MFT 信號應在處理邏輯中采取冗余或表決的方式提高可靠性。MFT 跳閘輸出指令應以硬接線接入其它系統（如 MCS、OCS、ETS等）和相應動作設備的跳閘回路，以保證足夠的可靠性。應防止因跳閘聯鎖系統電
20、源中斷或恢復引起系統的拒動作和誤動作。MFT 時，應切斷一切進入爐膛的燃料供應和點火器電源，并解列制粉系統。如裝有爐膛惰性化系統，應同時投入爐膛惰性化系統。MFT 各跳閘動作值及延時時間應由鍋爐廠提供設計依據，運行中在征得制造廠同意情況下可以進行修正。MFT 后，應指示跳閘首出原因?？蓪⑷紵髟O備的動作情況引入火焰信號的判斷，以便更準確地反映火焰狀態。聯鎖保護功能應監視燃燒設備的啟動、停止過程和運行情況，以確保設備的安全操作順序和安全運行。當設備安全受到危險時，應按適當順序使最小數量的設備跳閘。主要設備跳閘后應能指出跳閘的首出原因。一旦檢測到可能導致未燃燒燃料堆積的嚴重燃燒問題或失去鍋爐控制、燃燒器管理、聯鎖系統的電源時，應自動停運有關設備。引起跳閘的任何聯鎖信號或動作應報警。
鍋爐爐膛安全監控系統
