炉膛安全监控系统在火电厂的应用
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摘 要：炉膛安全监控系统（FSSS系统）对于火电厂的保护与控制具有十分重要的作用。简介了A电厂装机容量及锅炉参数，对炉膛安全监控系统在A火电厂中应用的主要功能、控制逻辑以及硬件配置等做了分析。
关键词：FSSS系统；火电厂；主燃料跳闸
炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System，FSSS）已成为现代火电厂中大型锅炉的必需装备，对于火电厂的保护与控制至关重要。现代火电厂中运行状态复杂，运行参数众多，当锅炉处于启动、正常运行或停止等各种状态时，FSSS系统通过对燃烧系统采取一定的逻辑判断、逻辑运算，保证燃烧系统中相关设备的安全稳定运行，防止爆燃、爆炸等各类安全事故的发生。
一、A电厂装机容量及锅炉参数简介
A电厂按三期规划建设总容量为6520MW，目前发电总装机容量为2520MW。其中，一期工程两台600MW亚临界燃煤发电机组和两台10000吨/日海水淡化装置于2006年正式投入商业运营，二期工程两台660MW超临界燃煤发电机组和一台12500吨/日海水淡化装置于2009年全部竣工投产，三期工程规划建设4台1000MW超超临界燃煤发电机组，正在积极推进前期工作。
A电厂一期工程使用的SG-2028/17.5-M909锅炉，由上海锅炉厂制造的亚临界参数∏型汽包炉，采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、半露天布置、运转层下封闭的燃煤锅炉。二期工程使用的是SG-2080/25.4-M969锅炉，由上海锅炉厂制造的超临界参数变压运行直流炉，四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、炉前低封、全钢构架的∏型直流炉。
二、 炉膛安全监控系统在A火电厂的应用
1.炉膛安全监控系统的主要功能。根据《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术（DLGJ116-93）》的规定，完备的锅炉炉膛安全监控系统应具备五大功能：锅炉炉膛吹扫及燃油泄漏试验；锅炉点火；锅炉火焰监视；锅炉炉膛压力和灭火保护，以及主燃料跳闸；燃烧器控制。因此，对A电厂而言，炉膛安全监控系统也应具备这五大功能。
第一，炉膛吹扫。在锅炉点火之前以及锅炉停炉之后，都应该进行炉膛的连续吹扫工作。在进行炉膛的连续吹扫时，需要在一定的条件下，使吹扫后的炉膛以及烟道不再有聚集的可燃物。在进行炉膛的连续吹扫之前，应首先切断燃料输入通道，并保证在25%至30%的额定送风量条件下，对炉膛进行5分钟及以上的连续吹扫。为使炉膛吹扫不受燃料泄漏的影响，应在油系统泄露检验功能成功完成后进行炉膛吹扫。需要注意的是，在炉膛吹扫计时时间内，吹扫条件只要有一条不满足，就被认为吹扫不成功，需要重新进行吹扫，并重新计时。
第二，油枪或油枪组程控。完成了炉膛的吹扫，并确保其满足了点火条件后，运行人员方可在控制室内进行油枪或油枪组的程控点火或停运。
第三，炉膛的火焰检测。炉膛的火焰检测主要包含两类：“火球”火焰检测以及单个燃烧器（油枪或煤燃烧器）火焰检测。“火球”火焰检测只进行火焰强度的检测，而燃烧器火焰检测除进行火焰强度的检测外，还要对火焰的脉动频率进行检测。一般“火球”火焰检测仅仅用于全炉膛监视，当在一定条件时，比如，负荷高于百分之三十时，即可认为炉膛燃烧已形成火球。
第四，磨煤机组程序启停和给煤机、磨煤机保护逻辑。锅炉满足投煤粉许可条件时，运行人员可在控制室内通过键盘、鼠标等按预定程序手动启停磨煤机组各有关设备，或磨煤机组按预定程序自动启停。
第五，主燃料跳闸。FSSS系统连续地监视预先确定的各种安全运行条件，一旦出现可能危及锅炉安全运行的危险状况，就应迅速切断燃料输入通道。当机组在运行中出现某些影响正常运行的特殊工况时.如RUN BACK（RB）工况，需要快速地将负荷降低，使锅炉从全负荷或高负荷运行迅速回到较低负荷运行。
2. 炉膛安全监控系统的构成与控制逻辑。炉膛安全监控系统一般包括操作盘、逻辑控制柜和现场设备三种，操作盘将操作指令（如启停燃烧系统相关设备等）下发给逻辑控制柜，控制柜再将控制信号下发给现场设备（一般有驱动装置和敏感元件）。现场设备获取指令后，将检测信号反送给控制柜，最后控制柜将反馈信号送给操作盘。FSSS的一般控制逻辑可分为公用控制逻辑、燃油控制逻辑及燃煤控制逻辑三大部分。
（1）FSSS系统公用控制逻辑。FSSS系统公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）及油燃料跳闸（OFT）与首出原因记忆、点火条件、点火能量判断、RB等。公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机、主跳闸阀）的控制。（2）FSSS系统燃煤控制逻辑。FSSS系统燃煤控制逻辑包括每台磨煤机及其对应的燃烧器控制，还包括磨煤机对应的煤燃烧器启停控制、吹扫控制等顺序控制。各制粉系统（煤层）的顺序控制及单个设备的控制主要包括磨煤机及其辅助设备的启停、顺序控制、保护控制、跳闸首出记忆。（3）FSSS系统燃油控制逻辑。FSSS系统燃油控制逻辑包括对油燃烧器投、切控制及层投、切控制等。
3. 炉膛安全监控系统的硬件配置。以A电厂一期工程两台600MW亚临界燃煤发电机组为例，可设置4对控制处理机（DROP5/55、DROP6/56、DROP7/57、DROP8/58）、7个机柜以及MFT继电器柜。FESS系统可嵌于DCS系统内，另外可单独配置两个火检控制柜，独立于FSSS系统。一并实现锅炉主保护（MFT）、锅炉炉膛吹扫、油燃料跳闸（OFT）、油泄漏试验逻辑功能和锅炉油跳闸阀、油枪及制粉系统相关设备的监视与控制功能。
DROP8/58处理机用于实现火检冷却风机、密封风机A、B控制，以及油泄漏试验、炉膛吹扫；DROP5/55、DROP6/56和DROP7/57实现A～F磨煤机控制，包括磨煤机启停及顺控、保护和给媒机控制，A～F层燃烧器启停及控制，包括油、煤燃烧器及辅助设备的启停及顺序控制；MFT继电器柜的主要功能是为了完成控制柜内四只直流110V的MFT继电器的控制，用于输出触点至设备硬接线控制回路，直接使设备跳闸或闭锁设备启动。MFT继电器可由后备硬手操MFT按钮及FSSS逻辑驱动，实现锅炉MFT。两个火检控制柜中每个机柜装有24只DP7000火检放大器，每个火检放大器拥有两个通道，对应每个燃烧器的油火检、煤火检，处理对应的火焰信息，送往DAS和DCS。
参考文献：
[1] 王志祥，黄伟. 热工保护与顺序控制[M]. 北京：中国电力出版社，2008.
[2] 西南电力设计院. 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定（DLGJ116-93）. 1994.
[3] 张华，孙奎明. 热工自动化[M]. 北京：中国电力出版社，2010.