锅炉热工保护

1、 锅炉机组的热工保护有以下几方面的锅炉机组的热工保护有以下几方面的 内容：内容： 限值保护。限值保护。根据锅炉和辅机的运根据锅炉和辅机的运 行工况对锅炉的最大出力的变负荷行工况对锅炉的最大出力的变负荷 速度予以限制，对锅炉的各种调节速度予以限制，对锅炉的各种调节 阀门和挡板的最大、最小开度加以阀门和挡板的最大、最小开度加以 限制。限制。 联锁保护。联锁保护。锅炉在启停和运行中，锅炉在启停和运行中， 一旦出现误操作，联锁保护装置能一旦出现误操作，联锁保护装置能 自动加以限制。自动加以限制。 联锁联锁是利用被控对象之间相互存在是利用被控对象之间相互存在 的简单逻辑关系，使这些被控对象的简单逻辑关系

2、，使这些被控对象 相互牵连，形成联锁效应，从而实相互牵连，形成联锁效应，从而实 现自动保护功能。现自动保护功能。 紧急停炉保护。紧急停炉保护。当某些重要辅机当某些重要辅机 发生故障时，应迅速降低锅炉的负发生故障时，应迅速降低锅炉的负 荷停止锅炉的运行；当锅炉运行中，荷停止锅炉的运行；当锅炉运行中， 某些主要参数超过允许值时，保护某些主要参数超过允许值时，保护 装置立即动作，采取紧急措施，直装置立即动作，采取紧急措施，直 至紧急停炉保护，以免事故发生或至紧急停炉保护，以免事故发生或 扩大。扩大。 保护的原则要求保护的原则要求 1. 安全门保护安全门保护 安全门保护自成系统。安全门保护自成系统。

3、必须有机械式和电动（或气动）式两种必须有机械式和电动（或气动）式两种 安全门，而再热机组必须是汽包、过热器、安全门，而再热机组必须是汽包、过热器、 再热器均设安全门。再热器均设安全门。 保护的原则要求保护的原则要求 2. 充分利用旁路系统充分利用旁路系统 当汽机突然甩负荷造成锅炉主蒸汽压当汽机突然甩负荷造成锅炉主蒸汽压 力升高超过规定值时，高压快速旁路阀快力升高超过规定值时，高压快速旁路阀快 速将锅炉蒸汽从旁路系统排出，经减温减速将锅炉蒸汽从旁路系统排出，经减温减 压后的蒸汽进入汽机的凝汽器，发挥安全压后的蒸汽进入汽机的凝汽器，发挥安全 保护作用。保护作用。 保护的原则要求保护的原则要求 3.

4、 锅炉压力高保护设置要求锅炉压力高保护设置要求 锅炉压力高保护一般按锅炉压力高保护一般按、三三 个定值整定。个定值整定。 值值：先停选择好的给粉机；：先停选择好的给粉机； 值值：进一步停选定的给粉机，同时打：进一步停选定的给粉机，同时打 开对空排气；开对空排气； 值值：打开安全门，对空排气。：打开安全门，对空排气。 当发电机掉闸、汽机甩负荷时，按当发电机掉闸、汽机甩负荷时，按 锅炉转为低负荷运行的原则处理。锅炉转为低负荷运行的原则处理。 主汽压力高主汽压力高值值 汽轮机甩负荷汽轮机甩负荷 & 切除部分火嘴切除部分火嘴 主汽压力高主汽压力高值值 主汽压力高主汽压力高值值 报警报警报警报警 1 打

5、开安全门打开安全门投旁路系统投旁路系统投油投油 有旁路系统锅炉主汽压力保护系统框图有旁路系统锅炉主汽压力保护系统框图 脉冲式安全门脉冲式安全门 2. 脉冲式安全门控制电路脉冲式安全门控制电路 2. 出现满水时能及时保护出现满水时能及时保护 3. 水位测量高度可靠水位测量高度可靠 水位高水位高1 水位高水位高3 水位高水位高1开事故放水门开事故放水门 水位高水位高2 关事故放水门关事故放水门 安全门动作安全门动作计算机指令计算机指令 紧急停炉紧急停炉 汽包水位高保护逻辑图汽包水位高保护逻辑图 其他停炉保护其他停炉保护 +50+150+250 报报 警警 停停 炉炉 水位低水位低1 水位低水位低3

6、 关定排总门关定排总门 水位低水位低2 关备用给水门关备用给水门 1 安全门动作安全门动作计算机指令计算机指令 紧急停炉紧急停炉 汽包水位低保护逻辑图汽包水位低保护逻辑图 其他停炉保护其他停炉保护 -150-250-50 报报 警警 停停 炉炉 60s 水位低水位低1 开备用给水门开备用给水门 汽包水位汽包水位 A MFT 逻辑逻辑 OR DCS系统锅炉汽包水位保护逻辑系统锅炉汽包水位保护逻辑 汽包水位汽包水位 B 汽包水位汽包水位 C LO LO LO Hi Hi Hi OR 直流锅炉断水保护直流锅炉断水保护 此保护的作用是防止直流锅炉此保护的作用是防止直流锅炉 发生断水故障，导致受热面严重

7、超发生断水故障，导致受热面严重超 温而损坏；如果在断水后几秒钟内温而损坏；如果在断水后几秒钟内 不能恢复供水时，必须停炉。不能恢复供水时，必须停炉。 直流锅炉断水保护系统直流锅炉断水保护系统 给水流量给水流量 低低值值 给水流量给水流量 低低值值 OR 紧急停炉紧急停炉 其它停炉保护其它停炉保护 甲侧热段再热汽温高甲侧热段再热汽温高乙侧热段再热汽温高乙侧热段再热汽温高 & 打开事故喷水门打开事故喷水门 再热器温度高保护逻辑图再热器温度高保护逻辑图 锅炉辅机的联所保护主要指 燃烧及制粉系统各辅机之间的联 锁。 1、概述、概述 炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard

8、Supervisory System, FSSS)是现代大型锅炉必须具是现代大型锅炉必须具 备的一种监控系统。它能在锅炉正常运行和启停等备的一种监控系统。它能在锅炉正常运行和启停等 各种运行工况下，连续监视燃烧系统的各个参数和各种运行工况下，连续监视燃烧系统的各个参数和 状态，不断地进行逻辑判断和运算，遇到危险工况状态，不断地进行逻辑判断和运算，遇到危险工况 时发出指令，通过各种顺控和连锁装置，使燃烧系时发出指令，通过各种顺控和连锁装置，使燃烧系 统中的有关设备统中的有关设备(如磨煤机、给煤机、油枪等如磨煤机、给煤机、油枪等)严格严格 按照安全规范的要求顺序进行操作或处理未遂事故，按照安全规范

9、的要求顺序进行操作或处理未遂事故， 以保证锅炉燃烧系统的安全。以保证锅炉燃烧系统的安全。 炉膛安全监控系统，一般可分为三大部分：炉膛安全监控系统，一般可分为三大部分： 即燃烧器控制系统、燃料安全系统和炉水循环泵即燃烧器控制系统、燃料安全系统和炉水循环泵 控制系统。下面简述它们的作用。控制系统。下面简述它们的作用。 (1)燃烧器控制系统燃烧器控制系统(Burner Control System， BCS)。它的主要作用是连续监视运行，控制点火它的主要作用是连续监视运行，控制点火 及暖炉油枪，对磨煤机、给煤机等制粉设备实现及暖炉油枪，对磨煤机、给煤机等制粉设备实现 自启停或远方操作，分别监视油层、

10、煤层及全炉自启停或远方操作，分别监视油层、煤层及全炉 膛火球火焰；当吹扫、点火和带负荷运行时，控膛火球火焰；当吹扫、点火和带负荷运行时，控 制风箱挡板位置，以便获得炉膛所需的空气分布；制风箱挡板位置，以便获得炉膛所需的空气分布； 还提供状态信号到模拟量控制系统还提供状态信号到模拟量控制系统(Modulation Control System，MCS)、计算机监视系统计算机监视系统 (ComputerMonitoringSystem，CMS)、旁路控制旁路控制 系统系统(BypassControl System，BPS)及汽轮机控制及汽轮机控制 系统系统(Turbine Control Syst

11、em，TCS) 等。等。 (2)燃料安全系统燃料安全系统(Fuel Safety System，FSS)。它的它的 主要作用是在锅炉运行的各个阶段，包括启停过程主要作用是在锅炉运行的各个阶段，包括启停过程 中，预防在锅炉的任何部分形成一种可爆燃的气粉中，预防在锅炉的任何部分形成一种可爆燃的气粉 混合物，防止炉膛爆炸；在对设备和人身有危险时混合物，防止炉膛爆炸；在对设备和人身有危险时 产生产生MFT(主燃料跳闸信号主燃料跳闸信号)，并提供，并提供“首次跳闸原首次跳闸原 因因”的报警信号，以便事故查找和分析。的报警信号，以便事故查找和分析。MFT信号信号 发出后，切除所有燃烧设备和有关辅助设备，切

12、断发出后，切除所有燃烧设备和有关辅助设备，切断 进入炉膛的一切燃料。进入炉膛的一切燃料。MFT以后仍需维持炉内通风，以后仍需维持炉内通风， 进行跳闸后的炉膛吹扫，清除炉膛及尾部烟道中的进行跳闸后的炉膛吹扫，清除炉膛及尾部烟道中的 可燃混合物，防止炉膛爆炸。可燃混合物，防止炉膛爆炸。 (3)炉水循环泵控制炉水循环泵控制(Boiler Circulation Pumps BCP)。这项功能仅局限于控制循环汽包炉，这项功能仅局限于控制循环汽包炉， 其主要作用是保证炉水循环泵的正常工作。例其主要作用是保证炉水循环泵的正常工作。例 如，三台炉水循环泵中应保证至少有一台在运如，三台炉水循环泵中应保证至少有

13、一台在运 行，行， 若不能维持最后一台泵的运行，则发出若不能维持最后一台泵的运行，则发出 MFT信号，实行紧急停炉。炉水循环泵控制与信号，实行紧急停炉。炉水循环泵控制与 前面两部分控制有较大的独立性，彼此之前面两部分控制有较大的独立性，彼此之间联间联 系较小。系较小。 由此可见，由此可见，FSSS实际上是把燃烧系统的实际上是把燃烧系统的 安全运行规程用一套逻辑控制系统来实现，安全运行规程用一套逻辑控制系统来实现， 它不仅能自动完成各种操作和保护功能，还它不仅能自动完成各种操作和保护功能，还 能避免运行人员在手动操作时的误操作。可能避免运行人员在手动操作时的误操作。可 以说，以说，FSSS 和和

14、MCS是保障锅炉机组正常启停是保障锅炉机组正常启停 和安全运行的两大支柱，和安全运行的两大支柱，MCS主要起调节作主要起调节作 用，而用，而FSSS主要起安全保护作用。主要起安全保护作用。 2、FSSS系统的组成和功能系统的组成和功能 炉膛安全监控系统是逻辑控制系统，炉膛安全监控系统是逻辑控制系统， 它将锅炉燃料系统的控制与安全保护融它将锅炉燃料系统的控制与安全保护融 为一体，既向运行人员提供全部燃料系为一体，既向运行人员提供全部燃料系 统的操作手段和管理方式，又可以在锅统的操作手段和管理方式，又可以在锅 炉运行的各个阶段进行连续的监视、报炉运行的各个阶段进行连续的监视、报 警、主辅设备的安全

15、运行及跳闸保护。警、主辅设备的安全运行及跳闸保护。 系统的组成系统的组成 炉膛安全监控系统主要由操作显示盘、炉膛安全监控系统主要由操作显示盘、 逻辑控制柜、检测元逻辑控制柜、检测元件、驱动机构以及被件、驱动机构以及被 控对象等组成，如图所示。控对象等组成，如图所示。 炉膛安全监控系统的组成炉膛安全监控系统的组成 立体图：立体图： (1)操作显示。操作显示。操作显示设备是运行人员操作显示设备是运行人员 与逻辑控制部分之间进行人、机对话的与逻辑控制部分之间进行人、机对话的 联络工具，运行人员的操作指令主要是联络工具，运行人员的操作指令主要是 通过键盘、鼠标发送到逻辑控制部分，通过键盘、鼠标发送到逻

16、辑控制部分， 运行状态及参数、被控对象动作完成状运行状态及参数、被控对象动作完成状 态等又返回态等又返回CRT。显示的方式有仪表面显示的方式有仪表面 板显示和操作站、工程师站显示方式。板显示和操作站、工程师站显示方式。 CRT显示包括趋势显示、报警显示、过显示包括趋势显示、报警显示、过 程显示、系统显示、记录显示等。程显示、系统显示、记录显示等。 (2)输入、输出接口。输入、输出接口。输入接口用来完输入接口用来完 成输入信号的电平转成输入信号的电平转换。输出接口用换。输出接口用 来完成控制信号的功率转换。输入、来完成控制信号的功率转换。输入、 输出接口不完成信号的转换，而且能输出接口不完成信号

17、的转换，而且能 对信号进行隔离，起到抗干扰的作用。对信号进行隔离，起到抗干扰的作用。 (3)检测元件。检测元件。检测元件是用来将不同的检测元件是用来将不同的 物理量信号转换成电信号物理量信号转换成电信号(检测信号检测信号)。 在在FSSS中检测元件主要是监测炉内燃中检测元件主要是监测炉内燃 烧情况，燃烧空气系统状态等。用到的烧情况，燃烧空气系统状态等。用到的 检测元件主要有压力开关、温度开关、检测元件主要有压力开关、温度开关、 流量开关、行程开关和火焰检测器等。流量开关、行程开关和火焰检测器等。 为了得到可靠的现场信号，可选用为了得到可靠的现场信号，可选用2、3 或或4检测元件进行测量，然后进

18、行二取检测元件进行测量，然后进行二取 一、三取二或四取三等数据处理，得到一、三取二或四取三等数据处理，得到 可靠的检测信号。可靠的检测信号。 (4)驱动装置。驱动装置。FSSS的驱动装置用于控的驱动装置用于控 制和隔离进入炉膛燃料制和隔离进入炉膛燃料(油、煤油、煤)和空气。和空气。 驱动装置包括阀门和挡板驱动装置、驱动装置包括阀门和挡板驱动装置、 电电动机启动器，如启动磨煤机、给煤动机启动器，如启动磨煤机、给煤 机、风机等。机、风机等。 (5)逻辑控制部分。逻辑控制部分。逻辑控制部分是逻辑控制部分是 FSSS的核心，能完成逻辑综合、判断、的核心，能完成逻辑综合、判断、 运算和显示功能。所有运行

19、人员的指令，运算和显示功能。所有运行人员的指令， 现场运行的状态，被控对象的状态等都现场运行的状态，被控对象的状态等都 要通过逻辑控制部分验证，满足一定的要通过逻辑控制部分验证，满足一定的 许可条件后才能送到驱动装置去控制被许可条件后才能送到驱动装置去控制被 控对象。当出现危及设备和机组安全运控对象。当出现危及设备和机组安全运 行的情况，逻辑控制部分会自动发出指行的情况，逻辑控制部分会自动发出指 令，停运有关设备，并将操作结果在令，停运有关设备，并将操作结果在 CRT上显示出来。上显示出来。 2炉膛安全监控系统的功能炉膛安全监控系统的功能 炉膛安全监控系统在锅炉启停阶段，按运行炉膛安全监控系统

20、在锅炉启停阶段，按运行 要求启停油燃烧器和煤燃烧器。在机组事故情况要求启停油燃烧器和煤燃烧器。在机组事故情况 下，炉膛安全监控配合完成主燃料跳闸下，炉膛安全监控配合完成主燃料跳闸(MFT)、 机组快速甩负荷机组快速甩负荷(FCB)及主要辅机局部故障自动及主要辅机局部故障自动 减负荷减负荷(RB)等功能。当机组发生严重故障而需主等功能。当机组发生严重故障而需主 燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出燃料跳闸时，由炉膛安全监控系统发出MFT指令，指令， 并指出跳闸原因，由并指出跳闸原因，由MCS完成相应的调节任务，完成相应的调节任务， 实行紧急停炉。当电网、发电机或汽轮机故障而实行紧急停炉。当电网、发电机或汽轮机故障而 需机组迅速甩负荷需机