热自1101班李海龙 201159060132炉膛安全监控系统（ＦＳＳＳ）分析摘要：炉膛安全监控系统（ＦｕｒｎａｃｅＳａｆｅｇｕａｒｄＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙＳｙｓｔｅｍ，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。
炉膛安全监控系统主要包括：联锁系统、主燃料跳闸系统、燃油系统和制粉系统。
ＦＳＳＳ系统能够连续地在线监控燃烧系统的大量参数和工况，不断地进行实时逻辑运算和判断，必要时发出动作指令，通过联锁装置，防止锅炉和任何部分形成可爆的燃料和空气混合物，以保障锅炉运行的安全性。
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。
关键词：锅炉爆燃；炉膛安全监控系统（ＦＳＳＳ）；主燃料跳闸（ＭＦＴ）；联锁系统；吹扫。
一、概述电厂锅炉需要控制数量众多的燃烧设备，如点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、一次风挡板、二次风挡板等等。
燃烧设备的操作过程也趋于复杂化，如油枪的投运操作包括：点火油枪的推入、雾化蒸汽阀开启、进油阀开启、电点火枪的投入与断开等。
在锅炉启停工况和事故工况下，燃烧器的操作更加频繁，如果操作不当很容易造成意外事故。
过去，国内锅炉由于缺少燃烧安全控制系统，每年锅炉发生炉膛爆炸事故几十起，损失巨大。
为了防止锅炉事故的发生，减少电力生产的损失，在电厂锅炉上安装炉膛安全监控系统（ＦｕｒｎａｃｅＳａｆｅｇｕａｒｄＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙＳｙｓｔｅｍ，简称ＦＳＳＳ）成为必然趋势。
二、ＦＳＳＳ的功能2.１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５ｍｉｎ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，５ｍｉｎ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５ｍｉｎ的吹扫，否则，锅炉也无法点火。
２．２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。
２．３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。
２．４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。
２．５特殊工况监控特殊工况是指“负荷返回”（ＲｕｎＢａｃｋ，缩写为ＲＢ）和“快速切负荷”（ＦａｓｔＣｕｔＢａｃｋ，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％ＭＣＲ。
ＦＳＳＳ在约１ｍｉｎ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。
２．６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（ＭａｉｎＦｕｅｌＴｉｐ，缩写为ＭＦＴ），同时记录和显示“第一故障原因”，以便于处理。
三、炉膛爆燃的理论分析和防止爆燃的措施３．１锅炉炉膛爆燃的理论分析爆燃是指，在锅炉的炉膛、烟道或煤粉管道中积存的可燃混合物瞬间同时被点燃，而使烟气侧压力急剧升高，造成炉膛、尾部烟道和煤粉管道结构严重破坏的现象，亦称外爆。
内爆是指，由于炉膛内燃料燃烧不稳或熄火，使烟气侧压力骤然降低，产生炉膛内外压差过大，造成锅炉结构破坏的现象称为内爆。
只有同时符合下列三个条件才有可能发生爆燃：①炉膛或烟道内有燃料和助燃的空气积存；②积存的燃料和空气混合物是爆炸性的；③具有足够的点火能源。
燃料和空气按一定比例混合才能形成爆炸性的可燃混合物。
燃煤粉时，每立方米空气中含有０．０５㎏煤粉时，就会形成爆炸性混合物。
爆燃的理论分析可以假定瞬间的爆燃为定容绝热过程，可近似地用理想气体方程式来表达。
当炉膛温度超过可燃混合物的着火温度时，进入炉膛的燃料立即点燃，也就不会有可燃混合物的积存。
矿物燃料着火温度大多不超过６５０℃，由于燃料和空气的混合物送入炉膛有一定的流速，要温度更高些。
一般认为炉膛温度大于７５０℃时，就不会发生炉膛爆燃。
３．２防止锅炉炉膛爆燃的措施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。
３．３主燃料跳闸功能当发生任何一种危及锅炉安全运行的工况时，系统自动切断主燃料供给，紧急停炉，输出信号给ＭＦＴ常开接点，保证锅炉安全运行，其跳闸条件如下：①失去全部火检；②失去全部燃料；③炉膛负压高高；④炉膛负压低低；⑤送风机全停；⑥引风机全停；⑦汽包水位高高；⑧汽包水位低低；⑨手动ＭＦＴ▼〝空预器全停；▼〞负荷大于３０％时，汽轮机跳闸；▼三次点火失败；▼ＦＳＳＳ电源丧失；▼有煤无油一次风机全停；▼风量小于２５％额定风量▼火检冷却风丧失。
３．４炉膛吹扫吹扫目的在送入燃料之前必须进行炉膛吹扫，以便利用通过烟道的、连续的、足够的风量，来清除滞留在整个炉膛空间内的可燃气体。
炉膛吹扫要求在25%-40% 的锅炉总风量的条件下，以至少为炉膛自身体积5 倍的风量对其吹扫至少5 分钟。
对燃料（燃煤和燃油）的供给应采取安全措施，以避免在停炉期间有任何燃料进入炉膛。
对于冷态和温态启动，要强制进行锅炉吹扫；对于连续两次不成功的风道燃烧器点火而言，也必须进行炉膛吹扫。
1）、吹扫条件：ａ）MFT复位ｂ）有引风机运行ｃ）有二次风机运行ｄ）有一次风机运行ｅ）密封回料槽流化风满足（1050m3/h ｆ）锅炉总风量不低低（25％总风量）ｇ）风道燃烧器火检无火ｈ）分叉腿下部温度低于660℃ｉ）无燃料进入ｊ）电除尘停确认2）吹扫过程：当吹扫条件全部满足后，在CRT 上指示“吹扫准备就绪”信号，这时操作员就可以启动吹扫。
运行人员在CRT 上发出“启动炉膛吹扫”指令，炉膛吹扫开始，CRT 上指示“炉膛吹扫进行中”，吹扫计时器开始倒计时，时间至少300 秒。
在吹扫过程中，FSSS 逻辑连续监视吹扫允许条件。
当在“炉膛吹扫进行中”发生吹扫允许条件失去时，就会导致吹扫中断，同时吹扫计时器清零。
如果吹扫中断，操作员就要重新启动吹扫程序。
当吹扫计时器倒计时结束时，CRT 画面将显示“吹扫完成”。
“吹扫完成”信号在出现吹扫复位条件后消失。
3）、下列任意条件产生，即触发吹扫复位条件：ａ）床枪油燃料投入ｂ）煤燃料投入ｃ）风道燃烧器两次启动不成功ｄ）MFTｅ）总风量低于25％MCR ｆ）风道燃烧器油燃料投入3000s 后３．５油系统泄漏试验功能在锅炉点火前，应对油系统进行泄漏试验，检查油系统各部分的严密性。
泄漏试验启动后，关闭回油阀和所有角油阀，打开燃油总阀，使角油阀前压力升到一定值后，关闭燃油总阀，保持一段时间后若油压不跌落则为泄漏试验成功。
主跳闸阀及单个油角阀泄漏试验打开总燃油进油母管气动阀和床上枪供油母管气动阀，关闭床枪各角阀及床枪回油母管气动截止阀，当油压达到设定高值时，关闭总燃油进油母管气动阀。
若3 分钟内，油压没有降至设定低值，表明总燃油进油母管气动阀至床枪各角阀的管路及床枪各角阀无泄漏。
反之则说明有泄漏。
若3 分钟内，油压没有大于设定低值，表明总燃油进油母管气动阀无泄漏。
反之则说明有泄漏。
1）油母管泄漏试验满足条件：a）MFT 继电器已复位或强制油泄漏试验信号已置位 c）风道燃烧器停止b）总燃油进油母管气动阀关状态 d）床上燃烧器停止e）吹扫条件满足2）试验过程：若允许条件满足，将在CRT 上指示“油泄漏试验允许”，这时可以从CRT 上发出“启动油泄漏试验”指令来自动进行下列步序：a）打开总燃油进油母管气动阀和床上枪供油母管气动阀充压，120 秒内待油母管压力正常后关闭总燃油进油母管气动阀，同时在CRT 上指示“油泄漏试验在进行中”。
否则在CRT 上指示“充油失败”。
b）如果总燃油进油母管气动阀后压力在180 秒钟之内保持正常值范围内，则在CRT 上指示“油泄漏试验成功”。
否则指示“油快关阀/回油阀泄漏”报警或“进油总阀泄漏”报警。
3）在试验的过程中以下任一条件可以复位油泄漏试验：a）MFT 继电器跳闸脉冲 b）充油失败c）油泄漏试验失败 d）油泄漏试验成功参考文献[１］潘笑．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）．［３］徐益民．现代锅炉检测技术的新发展［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９９６．［４］王志祥．热工保护与顺序控制［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９５．［５］文海．珞璜电厂二期ＦＳＳＳ系统的设计特点［Ｊ］．热力发电，２００３，（１０）．。