锅炉机组的热工保护

1、SHANDONG UNIVERSITY1第二章锅炉的热工保护 SHANDONG UNIVERSITY2锅锅炉炉锅炉本体锅炉本体辅助设备辅助设备锅炉机组锅炉机组锅炉的汽水系统，用以完成水变成蒸汽的吸热过程。由汽包，下降管，联箱，导管及各热交换受热面等承压部件组成锅炉的燃烧系统，用以完成煤的燃烧过程。由炉膛，燃烧器，烟道，炉墙构架等非承压部件组成。送风机，引风机，燃料供应及制备、除灰、除渣 、测量与控制等。SHANDONG UNIVERSITY3 冷空气冷空气 烟气烟气 烟气烟气 烟气烟气 烟囱烟囱 引风机引风机 除尘器除尘器 空气预热器空气预热器 细微灰粒细微灰粒 飞灰飞灰 （二次风）（二次风）

2、 灰渣沟灰渣沟 原煤原煤 排粉风机排粉风机 （一次风）（一次风） 烟气烟气 烟气烟气给煤机给煤机 磨煤机磨煤机 燃烧器燃烧器 炉膛炉膛 水平烟道水平烟道 尾部烟道尾部烟道 原煤原煤 风、粉风、粉 风、粉风、粉 未燃煤粒未燃煤粒 灰渣灰渣 灰渣灰渣 灰渣灰渣 灰渣沟灰渣沟 排渣装置排渣装置 冷灰斗冷灰斗 未燃煤粒未燃煤粒 未燃煤粒未燃煤粒 SHANDONG UNIVERSITY4汽机主凝结水汽机主凝结水 水水 水水 汽水混合物汽水混合物 给水泵给水泵 省煤器省煤器 汽包汽包 汽水分离器汽水分离器 化学补充水化学补充水 汽水混合物汽水混合物 下降管下降管 下联箱下联箱 水冷壁水冷壁 上联箱上联箱

3、导汽管导汽管 水水 水水 水水 汽水混合物汽水混合物 汽水混合物汽水混合物饱和蒸汽饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 过热器过热器 汽轮机调节级汽轮机调节级2/2SHANDONG UNIVERSITY5SHANDONG UNIVERSITY6锅炉机组热工保护的必要性锅炉机组热工保护的必要性 1. 1.锅炉是一个复杂的系统：锅炉是一个复杂的系统：风烟系统、汽水系统、制粉系统、风烟系统、汽水系统、制粉系统、辅助设备辅助设备、辅、辅助系统等。助系统等。 2. 2.事故时，需要应急处理：事故时，需要应急处理：正常正常情况下情况下通过热工检测和自动调节通过热工检测和自动调节的作用，维的作用，维持正常工作。持正常

4、工作。然而由于煤种变化、设备故障、运行人员操作不当或汽轮机突然然而由于煤种变化、设备故障、运行人员操作不当或汽轮机突然甩负荷等原因甩负荷等原因, ,往往会造成运行参数超过规定的限值往往会造成运行参数超过规定的限值, ,甚至发生设备或人身事故。甚至发生设备或人身事故。锅炉机组热工保护的任务锅炉机组热工保护的任务 当某台设备或系统运行工况不正常时当某台设备或系统运行工况不正常时, ,如主蒸汽压力过高、汽包水位过高或如主蒸汽压力过高、汽包水位过高或过低、再热汽温过高、直流锅炉断水和炉膛熄火等情况发生时过低、再热汽温过高、直流锅炉断水和炉膛熄火等情况发生时, ,保护装置及时采保护装置及时采取措施取措施

5、, , 防止事故的发生和扩大防止事故的发生和扩大, ,使设备尽快恢复正常运行。使设备尽快恢复正常运行。锅炉机组热工保护的内容锅炉机组热工保护的内容 设备结构、容量、运行方式和热力系统的特点设备结构、容量、运行方式和热力系统的特点决定决定热工保护热工保护的内容的内容。一般。一般都设有汽压保护、水位保护、再热器保护、直流锅炉断水保护、炉膛熄火保护都设有汽压保护、水位保护、再热器保护、直流锅炉断水保护、炉膛熄火保护及紧急停炉保护等。及紧急停炉保护等。具体可分为：具体可分为：(1)(1)限值保护限值保护；(2)(2)联锁保护联锁保护；(3)(3)紧急停炉保紧急停炉保护护 SHANDONG UNIVER

6、SITY7限值保护限值保护： 根据锅炉和辅机的运行工况对锅炉的最大出力和变负荷速度根据锅炉和辅机的运行工况对锅炉的最大出力和变负荷速度予以限制；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、最小开度加以限位。限位。联锁保护联锁保护： 锅炉在启停或运行中锅炉在启停或运行中, ,一旦出现误操作一旦出现误操作, ,联锁保护装置能自动联锁保护装置能自动加以制止；在锅炉运行中如某些辅机发生故障时加以制止；在锅炉运行中如某些辅机发生故障时, ,与其相关的设备与其相关的设备立即动作立即动作, ,以避免事故进一步扩大。以避免事故进一步扩大。紧急停炉保护紧急停炉保护：

7、 当某些重要辅机发生故障时当某些重要辅机发生故障时, ,应迅速降低锅炉的负荷或停止锅应迅速降低锅炉的负荷或停止锅炉运行炉运行；当锅炉运行中某些主要参数超过允许值时当锅炉运行中某些主要参数超过允许值时, ,保护装置立即保护装置立即动作动作, ,采取紧急措施采取紧急措施, ,直至紧急停炉保护直至紧急停炉保护, ,以免事故发生或扩大。以免事故发生或扩大。SHANDONG UNIVERSITY8锅炉汽水系统热工保护锅炉汽水系统热工保护 当前的发电机组，主汽温度在550或更高，压力在十几到二十几兆帕。在这样的条件下，钢材的强度余量很小，超压后容易出现爆管。因此必须设置压力保护装置。一般在汽包上、过热器和

8、再热器出口联箱上都按装有安全阀。万一出现超压，这些安全门可以分批动作。（控制和工作安全门）既减小了对系统的冲击，又能够保证安全这样可以防止受热面干烧。安全门的术语：排放压力：门芯全开时的压力开启压力：蒸汽明显排出的压力工作压力：正常工作的压力关闭压力：门芯回位时的压力（一般是工作压力的95）SHANDONG UNIVERSITY9压力保护装置压力保护装置安全门：安全门：静重式安全门、杠杆式安全门、弹静重式安全门、杠杆式安全门、弹簧式安全门和脉冲式安全门等簧式安全门和脉冲式安全门等排放压力排放压力：安全门门芯开启后安全门门芯开启后, ,设备中压力继续上升设备中压力继续上升, ,当达到当达到设备允

9、许超过的最高压力时门芯全开设备允许超过的最高压力时门芯全开, ,排出额定排汽量。此时排出额定排汽量。此时, ,阀门进口处的压力叫排放压力。阀门进口处的压力叫排放压力。关闭压力关闭压力：安全门开启安全门开启, ,排出部分介质后排出部分介质后, ,设备中压力逐渐降设备中压力逐渐降低低, ,当降至小于设备压力的预定值时当降至小于设备压力的预定值时, ,门芯关闭门芯关闭, ,介质停止流动介质停止流动, ,此时阀门的进口压力叫关闭压力。关闭压力通常由阅门厂规此时阀门的进口压力叫关闭压力。关闭压力通常由阅门厂规定定, ,一般为工作压力的一般为工作压力的95%95%。工作压力工作压力：锅炉正常工作时介质压力

10、。锅炉正常工作时介质压力。开启压力开启压力：当介质压力上升到安全门安装调整的预定压力时当介质压力上升到安全门安装调整的预定压力时, ,门芯自行开启门芯自行开启, ,介质明显排出。此时阀门进口处压力称为开启介质明显排出。此时阀门进口处压力称为开启压力压力。关系：关系：排放压力开启压力工作压力关闭压力排放压力开启压力工作压力关闭压力SHANDONG UNIVERSITYSHANDONG UNIVERSITYSHANDONG UNIVERSITYSHANDONG UNIVERSITY13电磁泄压阀电磁泄压阀1.1.普通安全门上的重锤和弹簧的大小普通安全门上的重锤和弹簧的大小决定于决定于阀座通道直径和

11、工作压力阀座通道直径和工作压力。2.2.锅炉工作压力和容量的增大锅炉工作压力和容量的增大，使得不得不用大，使得不得不用大重锤和强力弹簧重锤和强力弹簧。电磁泄压阀的用途电磁泄压阀的用途电磁泄压阀的结构及工作原理电磁泄压阀的结构及工作原理SHANDONG UNIVERSITYSHANDONG UNIVERSITY15弹簧式安全阀弹簧式安全阀 1.1.弹簧式安全阀结构原理弹簧式安全阀结构原理当蒸汽压力超过弹簧的压紧力，当蒸汽压力超过弹簧的压紧力，阀瓣就被顶开。阀瓣顶开后，推阀瓣就被顶开。阀瓣顶开后，推出蒸汽由于下调节环的反弹而作出蒸汽由于下调节环的反弹而作用在阀瓣夹持圈上，使阀门迅速用在阀瓣夹持圈上

12、，使阀门迅速打开，随着阀瓣的上移，蒸汽冲打开，随着阀瓣的上移，蒸汽冲击在上调节环上，使排汽方向趋击在上调节环上，使排汽方向趋于垂直向下，排汽产生的反作用于垂直向下，排汽产生的反作用力推着阀瓣向上，并且在一定的力推着阀瓣向上，并且在一定的压力范围内使阀瓣保持在足够的压力范围内使阀瓣保持在足够的提升高度上，随着安全阀的打开，提升高度上，随着安全阀的打开，蒸汽不断排出，系统内的蒸汽压蒸汽不断排出，系统内的蒸汽压力逐步降低。此时，弹簧的作用力逐步降低。此时，弹簧的作用力将克服作用于阀瓣上的蒸汽压力将克服作用于阀瓣上的蒸汽压力和排汽的反作用力，从而关闭力和排汽的反作用力，从而关闭安全阀。安全阀。SHAN

13、DONG UNIVERSITY16弹簧式安全阀的弹簧式安全阀的泄露现象泄露现象 当当安全阀安全阀喷嘴内的蒸汽压力作用于喷嘴内的蒸汽压力作用于阀瓣阀瓣上的力与上的力与弹簧弹簧作用于作用于阀瓣阀瓣上使密上使密封的力相等时，封的力相等时，安全阀安全阀未跳前，这时少量的蒸汽往往以极高未跳前，这时少量的蒸汽往往以极高的速度从阀线间的速度从阀线间隙中逸出，称之为隙中逸出，称之为“前泄前泄”，很容易使阀线受到吹损而造成缺陷性泄漏。，很容易使阀线受到吹损而造成缺陷性泄漏。 采用辅助启闭装置采用辅助启闭装置 正常运行时气缸的上缸与气源接通，下缸通大气，使阀瓣上附加了正常运行时气缸的上缸与气源接通，下缸通大气，使

14、阀瓣上附加了200300N的紧力。的紧力。采用特殊的阀瓣阀座结构采用特殊的阀瓣阀座结构 在阀瓣外侧的导向筒和喷嘴上各套有一只圈，分别称为上调节圈和下调在阀瓣外侧的导向筒和喷嘴上各套有一只圈，分别称为上调节圈和下调节圈，用以增加阀瓣和喷嘴的截面积，使得安全阀在即将起座时泄出来的介节圈，用以增加阀瓣和喷嘴的截面积，使得安全阀在即将起座时泄出来的介质作用在较大的面积上而产生较大的起跳力，从而消除质作用在较大的面积上而产生较大的起跳力，从而消除“前泄前泄”现象。现象。SHANDONG UNIVERSITY17汽压高1安全门起座（开阀）控制开关汽压低&1安全门回座（关阀）脉冲式电磁安全门的控制框

15、图 SHANDONG UNIVERSITY18SHANDONG UNIVERSITY19自动自动 控制开关控制开关KKKK置于自动置于自动, ,触触点点5-65-6和和7-87-8接通接通 当当蒸汽压力升高达开阀的蒸汽压力升高达开阀的规定值时，电触点压力表的低规定值时，电触点压力表的低值触点断开而高值触点接通。值触点断开而高值触点接通。中间继电器中间继电器KM1KM1动作，通开阀动作，通开阀接触器接触器KMC1KMC1。接触器。接触器KMC1KMC1接通接通开阀电磁铁，使脉冲门开启。开阀电磁铁，使脉冲门开启。安全门起座，红灯安全门起座，红灯HRHR亮。亮。KMC1KMC1同时合通中间继电器同时

16、合通中间继电器KM2KM2，为，为关阀电路作准备。关阀电路作准备。SHANDONG UNIVERSITY20 当蒸汽压力低于开阀当蒸汽压力低于开阀的规定值时，电触点压力的规定值时，电触点压力表的高值触点断开。中间表的高值触点断开。中间继电器继电器KM1KM1自保持并维持自保持并维持脉冲门在开启状态。当蒸脉冲门在开启状态。当蒸汽压力降到关阀的规定值汽压力降到关阀的规定值时，电触点压力表的低值时，电触点压力表的低值触点接通，使中间继电器触点接通，使中间继电器KM1KM1释放，切断开阀接触释放，切断开阀接触器器KMC1KMC1和开阀电磁铁和开阀电磁铁KDKD的的电路，并接通关阀接触器电路，并接通关阀

17、接触器KMC2KMC2的电路。关阀接触器的电路。关阀接触器KMC2KMC2使关阀电磁铁使关阀电磁铁KGKG工作，工作，以关闭脉冲门，使安全门以关闭脉冲门，使安全门回座。回座。SHANDONG UNIVERSITY21 在关阀接触器动作时，在关阀接触器动作时，启动时间继电器启动时间继电器KTKT。10s10s后，后，KTKT的延时触点断开，的延时触点断开，切断中间继电器切断中间继电器KM2KM2的自的自保持电路，使关阀接触器保持电路，使关阀接触器和关阀电磁铁断电。和关阀电磁铁断电。手动手动 如果脉冲安全门的工如果脉冲安全门的工作失误，也可以人工操作作失误，也可以人工操作控制开关控制开关KKKK，

18、控制安全门，控制安全门的开启和关闭。为了避免的开启和关闭。为了避免人工控制安全门时发出的人工控制安全门时发出的关闭指令过长，关阀位置关闭指令过长，关阀位置的绿色信号灯的绿色信号灯HGHG是接在闪是接在闪光电源上的。光电源上的。SHANDONG UNIVERSITY22 当人工关闭安全门当人工关闭安全门后将控制开关放在自动后将控制开关放在自动位置时，绿色信号灯的位置时，绿色信号灯的电源恢复正常，这时绿电源恢复正常，这时绿灯转为平光。灯转为平光。 对汽包锅炉来说，对汽包锅炉来说，当蒸汽压力降低时，汽当蒸汽压力降低时，汽包水位会产生瞬时上升包水位会产生瞬时上升的假水位现象，因此，的假水位现象，因此，

19、在安全门开启时为避免在安全门开启时为避免水位保护动作，应通过水位保护动作，应通过开阀接触器开阀接触器KMC1KMC1的触点的触点闭锁水位保护。闭锁水位保护。SHANDONG UNIVERSITY23汽压保护系统汽压保护系统母管制运行锅炉母管制运行锅炉：汽压保护系统动作参数分两值汽压保护系统动作参数分两值，当锅炉汽压升高当锅炉汽压升高到第一值时到第一值时, ,保护系统应发出压力偏高信号保护系统应发出压力偏高信号, ,此信号并作第二值的此信号并作第二值的“与与”条件。当压力升高到第二值时条件。当压力升高到第二值时, ,停掉部分给粉机或开对空排停掉部分给粉机或开对空排汽门使主汽压力回降。汽门使主汽压

20、力回降。单元制运行锅炉单元制运行锅炉：对于单元制的燃煤锅炉对于单元制的燃煤锅炉, ,分分有旁路系统的锅炉保有旁路系统的锅炉保护系统护系统和无和无旁路系统的锅炉保护系统旁路系统的锅炉保护系统。主 汽 压 力 高 值主 汽 压 力 高 值汽 轮 机 甩 负 荷& 1切 除 部 分 火 嘴投 旁 路投 油报 警报 警高三值对空排汽高三值对空排汽SHANDONG UNIVERSITY汽包炉水位保护汽包炉水位保护24SHANDONG UNIVERSITY25水位保护的重要性水位保护的重要性 汽包水位过高将减少蒸汽重力分离行程、破坏汽水分离效果汽包水位过高将减少蒸汽重力分离行程、破坏汽水分离效果,

21、 ,使蒸汽带水造成过热器中盐类沉积使蒸汽带水造成过热器中盐类沉积, ,恶化过热器的工作条件恶化过热器的工作条件, ,严重时严重时还可能引起汽轮机水冲击还可能引起汽轮机水冲击, ,造成汽轮机转轴弯曲等恶性事故。造成汽轮机转轴弯曲等恶性事故。 水位过低时锅炉水循环将遭破坏水位过低时锅炉水循环将遭破坏, ,水冷壁安全受到威胁。水冷壁安全受到威胁。水位保护的作用水位保护的作用 当锅炉缺水而造成汽包水位过低时当锅炉缺水而造成汽包水位过低时, ,为了避免为了避免“干锅干锅”和烧坏和烧坏水冷壁管水冷壁管, , 应采取保护措施应采取保护措施, ,如打开备用给水门如打开备用给水门, ,必要时采取紧急停必要时采取

22、紧急停炉；当水位过高而造成炉；当水位过高而造成“满水满水”时时, ,及时打开放水门及时打开放水门, ,必要时也采取必要时也采取紧急停炉紧急停炉, ,以避免事故发生或防止事故扩大以避免事故发生或防止事故扩大。 SHANDONG UNIVERSITY261.1.锅炉缺水锅炉缺水汽包水位低于规定的最低水位时称为缺水。缺水分为轻微缺水和严重缺水。汽包水位低于规定的最低水位时称为缺水。缺水分为轻微缺水和严重缺水。当水位低于规定的最低水位，但仍有可见水位时，为轻微缺水；当水位不仅当水位低于规定的最低水位，但仍有可见水位时，为轻微缺水；当水位不仅低于规定的最低水位，且无可见水位时，即为严重缺水。低于规定的最

23、低水位，且无可见水位时，即为严重缺水。(1)(1)锅炉缺水的原因。锅炉缺水的原因。1)1)水位计指示不准确，无法判明真实水位。水位计指示不准确，无法判明真实水位。2)2)给水自动调节系统故障或给水调整门卡死，造成自动调节失控。给水自动调节系统故障或给水调整门卡死，造成自动调节失控。3)3)给水压力降低。给水压力降低。4)4)锅炉受热面爆管。锅炉受热面爆管。5)5)锅炉排污不当。锅炉排污不当。6)6)运行人员误操作。运行人员误操作。 SHANDONG UNIVERSITY27(2)(2)锅炉缺水的处理。锅炉缺水的处理。运行中发现水位低于正常水位，尚属轻微缺水时，应运行中发现水位低于正常水位，尚属

24、轻微缺水时，应核对水位核对水位计计，并查找原因，加强给水调节，必要时降低机组的负荷。，并查找原因，加强给水调节，必要时降低机组的负荷。若水位急剧下降或低于可见水位并无法维持时，即属严重缺水，此时应立若水位急剧下降或低于可见水位并无法维持时，即属严重缺水，此时应立即停炉，并严禁向炉内进水。因为严重缺水时，无法判明缺水的程度，水冷即停炉，并严禁向炉内进水。因为严重缺水时，无法判明缺水的程度，水冷壁可能处于干烧，此时若强行进水，则会由于温差过大，产生过大的热应力，壁可能处于干烧，此时若强行进水，则会由于温差过大，产生过大的热应力，造成水冷壁爆管。锅炉缺水时，应停止排污，同时，应注意调节过热汽温。造成

25、水冷壁爆管。锅炉缺水时，应停止排污，同时，应注意调节过热汽温。SHANDONG UNIVERSITY282.2.锅炉满水锅炉满水 汽包水位高于规定的最高水位时称为满水。满水也分为轻满水和严重满汽包水位高于规定的最高水位时称为满水。满水也分为轻满水和严重满水。当水位高于规定的最高水位，但仍有可见水位时，为轻微满水；若水位水。当水位高于规定的最高水位，但仍有可见水位时，为轻微满水；若水位不仅高于规定的最高水位，且无可见水位时，为严重满水。不仅高于规定的最高水位，且无可见水位时，为严重满水。锅炉水位保护系统锅炉水位保护系统 锅炉水位保护与锅炉的容量、结构和运行方式有关。锅炉水位保护与锅炉的容量、结构

26、和运行方式有关。 一般水位偏差分为三个值一般水位偏差分为三个值, ,称为高一、高二、高三值称为高一、高二、高三值( (例如例如:+50:+50、+150+150、+25+250mm)0mm)，反之称为低一、低二、低三值反之称为低一、低二、低三值( (例如例如:-50:-50，-150-150、-250-250mm)mm)。高或低高或低一、二值为报警值一、二值为报警值, ,三值为停炉值。三值为停炉值。SHANDONG UNIVERSITY29SHANDONG UNIVERSITY30SHANDONG UNIVERSITYSHANDONG UNIVERSITY32DCS系统锅炉汽包水位保护逻辑原理

27、图SHANDONG UNIVERSITY33SHANDONG UNIVERSITY34水水位位保保护护的的电电气气原原理理SHANDONG UNIVERSITY35水位保护的电气原理水位保护的电气原理1.1.当水位高到第一值时当水位高到第一值时, ,水位高水位高一值触点一值触点( (由单独水位发送器或由单独水位发送器或带触点的水位表提供带触点的水位表提供) )闭合闭合, , 中中间继电器间继电器2323ZJZJ带电带电, ,它的一副常它的一副常开触点闭合发出灯光报警信号开触点闭合发出灯光报警信号, ,另一副常开触点闭合另一副常开触点闭合, ,作为打开作为打开事故放水门的事故放水门的 与与 条件

28、，它的一条件，它的一副常闭触点断开，闭锁打开备用副常闭触点断开，闭锁打开备用给水门的操作。给水门的操作。 2. 2.当水位高到二值时当水位高到二值时, ,水位水位高二值触点闭合高二值触点闭合, ,继电器继电器4 4ZJZJ的线的线圈通电圈通电, ,它的一副常开触点闭合它的一副常开触点闭合, ,发出水位高二值的灯光报警信号发出水位高二值的灯光报警信号, ,另一副常开触点闭合另一副常开触点闭合, ,发出开事发出开事故放水门的启动指令故放水门的启动指令, ,通过通过lZJlZJ和和2 2ZJZJ的常闭触点的常闭触点, ,使中间继电器使中间继电器6 6ZJZJ的工作线圈通电。的工作线圈通电。 SHAN

29、DONG UNIVERSITY366 6ZJZJ有两副常开触点有两副常开触点, ,第一副第一副闭合闭合, ,发出打开事故放水门的发出打开事故放水门的信号信号( (通过事故放水门的控制通过事故放水门的控制回路起作用回路起作用),),第二副触点闭第二副触点闭合合, ,作为水位高三值的作为水位高三值的“与与”条件。条件。3.3.事故放水门是否打开事故放水门是否打开, ,除取除取决于水位高一值和水位高二决于水位高一值和水位高二值是否同时出现外值是否同时出现外, ,还取决于还取决于1 1ZJZJ或或2 2ZJZJ的常闭触点是否断的常闭触点是否断开开, ,因为在电气回路上因为在电气回路上2323ZJZJ、

30、4ZJ4ZJ和和lZJlZJ、2ZJ2ZJ组成了组成了“禁止禁止”逻辑门逻辑门, ,只要只要1 1ZJ ZJ 和和2 2ZJZJ中中的任一触点断开的任一触点断开, ,启动指令都启动指令都被禁止。被禁止。1 1ZJZJ断开的条件是安断开的条件是安全门动作全门动作,2,2ZJZJ断开的条件是断开的条件是计算机有禁止信号发出。计算机有禁止信号发出。SHANDONG UNIVERSITY37当当 安全门安全门 动作时动作时, ,DKJDKJ触点触点闭合产生禁止信号闭合产生禁止信号, ,这个禁止这个禁止信号经过一段时间后自动消信号经过一段时间后自动消除除, ,因此专门设置了一个延时因此专门设置了一个延时

31、回路回路, ,它的工作原理如下它的工作原理如下: : DKJ DKJ触点闭合触点闭合, ,时间继电器时间继电器SJSJ带电带电, ,而而lZJlZJ通过通过SJSJ的常闭的常闭触点通电触点通电, ,lZJlZJ的常开触点闭的常开触点闭合合, ,起自保持作用起自保持作用, ,常闭触点常闭触点1 1ZJZJ断开断开, ,对事故放水门的启对事故放水门的启动指令起禁止作用。动指令起禁止作用。当当计计算机发出不允许开事故算机发出不允许开事故放水门的信号时放水门的信号时, ,计算机的常计算机的常开触点闭合开触点闭合,2,2ZJZJ通电通电, ,常闭触常闭触点断开点断开, ,启动指令被禁止。启动指令被禁止。

32、SHANDONG UNIVERSITY38如果水位高一值和高二值同时出现后如果水位高一值和高二值同时出现后, ,无禁令信号到来无禁令信号到来, ,开事故放水门的启动开事故放水门的启动指令就顺利通过指令就顺利通过, ,这时将放水门打开这时将放水门打开, ,进进行事故放水。行事故放水。 4.4.当水位高到第三值时当水位高到第三值时, ,水位高三值常水位高三值常开信号触点闭合开信号触点闭合, ,继电器继电器5 5ZJZJ通电通电, ,其常其常开触点闭合开触点闭合,6,6ZJZJ触点已处于闭合状态触点已处于闭合状态, ,中间继电器中间继电器1212ZJZJ通电通电,12,12ZJZJ的常开触点的常开触

33、点闭合闭合, ,发出紧急停炉信号发出紧急停炉信号, ,然后就按事故然后就按事故停炉的顺序停止锅炉的运行。停炉的顺序停止锅炉的运行。打开事故放水门后打开事故放水门后, ,如水位降到高一值如水位降到高一值以下以下, ,这时水位高一值触点断开这时水位高一值触点断开,23,23ZJZJ断断电电,6,6ZJZJ相应断电相应断电, ,开事故放水门的信号开事故放水门的信号消除。消除。2323ZJZJ的常闭触点闭合的常闭触点闭合, ,发出关闭发出关闭事故放水门的信号事故放水门的信号( (见图见图2-62-6中至中至 被控被控设备设备 回路回路) )。SHANDONG UNIVERSITY392.32.3直流锅

34、炉断水保护直流锅炉断水保护一、直流锅炉汽水系统的特点一、直流锅炉汽水系统的特点 各受热面各受热面( (省煤段、蒸发段和过热段省煤段、蒸发段和过热段) )没有明显分界线没有明显分界线, ,没有中间储存环节没有中间储存环节, ,从给从给水泵给水到过热蒸汽形成的过程是连续的、一次完成的。水泵给水到过热蒸汽形成的过程是连续的、一次完成的。 由于中间没有缓冲地带由于中间没有缓冲地带, ,因此对于供水的要求很严。直流锅炉要求给水和燃料因此对于供水的要求很严。直流锅炉要求给水和燃料必须紧密配合必须紧密配合, ,从而保持汽水行程中各处的湿度和温度一定。从而保持汽水行程中各处的湿度和温度一定。 如果直流锅炉在运

35、行中发生断水故障如果直流锅炉在运行中发生断水故障, ,就会导致受热面严重超温而损坏就会导致受热面严重超温而损坏, ,如果在如果在断水后几秒钟内不能恢复供水断水后几秒钟内不能恢复供水, ,这将严重危及锅炉的安全这将严重危及锅炉的安全, ,为此应装设断水保护系为此应装设断水保护系统。统。 二、直流锅炉断水保护系统二、直流锅炉断水保护系统SHANDONG UNIVERSITY40SHANDONG UNIVERSITY41锅炉锅炉再热器保护再热器保护再热器壁温高保护再热器壁温高保护 锅炉点火后锅炉点火后, ,受热面被加热受热面被加热, ,受热管道中的积水被蒸发。受热管道中的积水被蒸发。升压后升压后,

36、,部分管道中积水亦被流过的蒸汽所造成的受热面进出口压差所排除。部分管道中积水亦被流过的蒸汽所造成的受热面进出口压差所排除。 在汽轮机冲转前在汽轮机冲转前, ,过热器、再热器通汽量受到旁路系统容量的限制。汽轮机过热器、再热器通汽量受到旁路系统容量的限制。汽轮机冲转后又受到汽轮机流通量限制冲转后又受到汽轮机流通量限制, ,因而蒸汽在管内的流量还是很小的。因而蒸汽在管内的流量还是很小的。 为此为此需需对再热器进行壁温高的保护。对再热器进行壁温高的保护。SHANDONG UNIVERSITY42锅炉锅炉再热器保护再热器保护再热器壁温高保护再热器壁温高保护的措施的措施 采用限制受热面入口烟气温度的方法采

37、用限制受热面入口烟气温度的方法, ,防止管壁超温。防止管壁超温。 烟气进口温度控制值应比金属材料最高允许温度还要低些。烟气进口温度控制值应比金属材料最高允许温度还要低些。 当烟温超过规定限值时当烟温超过规定限值时, ,应停运若干个油燃烧器应停运若干个油燃烧器, ,并及时调整风量并及时调整风量, ,使烟温不超使烟温不超过规定值。过规定值。 若调整失效若调整失效, ,烟温继续超过限值烟温继续超过限值, ,则主燃料跳闸则主燃料跳闸( (MFT),MFT),迫使紧急停炉。而当锅迫使紧急停炉。而当锅炉启动成功炉启动成功, ,再热器内有冷却蒸汽流动再热器内有冷却蒸汽流动, ,则该项保护措施将手动切除。则该

38、项保护措施将手动切除。SHANDONG UNIVERSITY43屏式再热器壁温高保护系统框图锅炉两侧装设能伸缩的烟温检锅炉两侧装设能伸缩的烟温检测器。锅炉启动时将测温探头测器。锅炉启动时将测温探头伸进烟道，严密监视烟气温度。伸进烟道，严密监视烟气温度。启动结束转为正常运行时，将启动结束转为正常运行时，将测温探头退出，以免探头烧坏。测温探头退出，以免探头烧坏。当烟温超过规定限值时，应停当烟温超过规定限值时，应停运若干个油燃烧器，并及时调运若干个油燃烧器，并及时调整风量，使烟温不超过规定值。整风量，使烟温不超过规定值。若调整失败，烟温继续超过限若调整失败，烟温继续超过限值，则主燃料跳闸值，则主燃料

39、跳闸(MFT)(MFT)，迫，迫使紧急停炉。而当锅炉启动成使紧急停炉。而当锅炉启动成功，再热器内有冷却蒸汽流动，功，再热器内有冷却蒸汽流动，则该项保护措施将手动切除。则该项保护措施将手动切除。 SHANDONG UNIVERSITY44(1)(1)汽轮机跳闸时燃料量汽轮机跳闸时燃料量25%25%额定值，并且锅炉热负荷额定值，并且锅炉热负荷40%40%，则，则MFTMFT动作。动作。(2)(2)汽轮机跳闸时燃料量汽轮机跳闸时燃料量25%25%额定值，且发生中压调门与低压旁路门同时关额定值，且发生中压调门与低压旁路门同时关闭，或者发生主汽门和高压旁路门都关闭，则闭，或者发生主汽门和高压旁路门都关闭

40、，则MFTMFT动作。动作。(3)(3)发电机并网后发生中压调门和低压旁路门都关闭，或者发生主汽门和高发电机并网后发生中压调门和低压旁路门都关闭，或者发生主汽门和高压旁路门同时关闭，则压旁路门同时关闭，则MFTMFT动作。动作。(4)(4)发电机尚未并网，但油燃烧器发电机尚未并网，但油燃烧器8 8个投入运行，并且发生中压调门和低个投入运行，并且发生中压调门和低压旁路门关闭，或者高压旁路门和主汽门都关闭，则压旁路门关闭，或者高压旁路门和主汽门都关闭，则MFTMFT动作。动作。SHANDONG UNIVERSITY45再热汽温高保护再热汽温高保护 一般通过一般通过改变煤粉燃烧器的上、下摆动角来调节

41、。但当再热汽改变煤粉燃烧器的上、下摆动角来调节。但当再热汽温超过规定的限值时温超过规定的限值时, ,为了防止再热器损坏为了防止再热器损坏, ,不得不使用喷水减温。不得不使用喷水减温。当再热汽温达到正常值时当再热汽温达到正常值时, ,自动关闭事故喷水电动门。自动关闭事故喷水电动门。 甲侧热段再热器汽温高& 乙侧热段再热器汽温高打开事故喷水门当锅炉燃烧恶化而引起烟道中当锅炉燃烧恶化而引起烟道中二次燃烧、再热器前受热面积二次燃烧、再热器前受热面积灰、结焦而引起再热器进口烟灰、结焦而引起再热器进口烟温严重升高，或减温减压装置温严重升高，或减温减压装置失灵等，都可能引起再热汽温失灵等，都可能引起

42、再热汽温过高。保护措施是打开事故喷过高。保护措施是打开事故喷水门，进行紧急降温，以保护水门，进行紧急降温，以保护再热器。当再热汽温达到常值再热器。当再热汽温达到常值时，自动关闭事故喷水电动门。时，自动关闭事故喷水电动门。SHANDONG UNIVERSITY462.22.2炉膛爆燃的原因炉膛爆燃的原因及及防止防止炉膛爆燃炉膛爆燃 炉膛爆燃是一种在极短的时间内发生异常猛烈的炉内爆燃过炉膛爆燃是一种在极短的时间内发生异常猛烈的炉内爆燃过程。此时程。此时，炉内反应物放热速度极高炉内反应物放热速度极高，烟气迅速膨胀烟气迅速膨胀，并且炉并且炉内多个不同的爆炸中心形成的压力波互相重叠内多个不同的爆炸中心形

43、成的压力波互相重叠，使炉内压力迅使炉内压力迅速升高。这个压力往往超过炉膛承受内压强度的若干倍，使炉速升高。这个压力往往超过炉膛承受内压强度的若干倍，使炉膛遭到破坏。同时，高温烟气和煤粉喷出，会危及人身安全。膛遭到破坏。同时，高温烟气和煤粉喷出，会危及人身安全。 在锅炉的炉膛、烟道和通风管道中积聚了一定数量的可燃在锅炉的炉膛、烟道和通风管道中积聚了一定数量的可燃混合物突然同时被点燃混合物突然同时被点燃，这种现象称为爆燃这种现象称为爆燃，俗称俗称“放炮放炮”，严重的爆燃即为爆炸。由于炉膛压力骤增，超过炉膛结构所能严重的爆燃即为爆炸。由于炉膛压力骤增，超过炉膛结构所能承受的压力，使炉墙外延崩塌称为承

44、受的压力，使炉墙外延崩塌称为“外爆外爆”。当炉膛压力过低，。当炉膛压力过低，其下降幅值超过炉膛结构所能承受的压力时，炉膛就会向内其下降幅值超过炉膛结构所能承受的压力时，炉膛就会向内坍坍塌，这种现象称为炉膛塌，这种现象称为炉膛“内爆内爆”。 SHANDONG UNIVERSITY47炉膛外爆炉膛外爆只有符合下列三种情况才只有符合下列三种情况才有可能发生爆燃。有可能发生爆燃。(1)(1)炉膛或烟道内积存了燃炉膛或烟道内积存了燃料和助燃空气。料和助燃空气。(2)(2)积存的燃料和空气的混积存的燃料和空气的混合物是具有爆炸性的合物是具有爆炸性的，即即可以点燃的混合物可以点燃的混合物( (达到了达到了爆

45、燃的浓度爆燃的浓度) )。 (3)(3)具有足够的点火能源。当这三个条件中有一个不存在时具有足够的点火能源。当这三个条件中有一个不存在时，就不就不会发生爆燃。在锅炉启动、工作过程中不可能没有可燃混合物会发生爆燃。在锅炉启动、工作过程中不可能没有可燃混合物，也也不可能没有点火能源不可能没有点火能源，因此因此，防止爆燃的主要措施是防止可燃物在防止爆燃的主要措施是防止可燃物在炉膛、烟道中的积存。炉膛、烟道中的积存。SHANDONG UNIVERSITY48炉膛内最可能发生可燃混合物积存的几种危险情况炉膛内最可能发生可燃混合物积存的几种危险情况：(1)(1)燃料在停炉时积存或停炉后漏进锅炉炉膛中，未燃

46、料在停炉时积存或停炉后漏进锅炉炉膛中，未经吹扫，进行点火。经吹扫，进行点火。(2)(2)重复不成功的点火，未及时吹扫，造成大量爆炸重复不成功的点火，未及时吹扫，造成大量爆炸性混合物积聚。性混合物积聚。(3)(3)在多个燃烧器运行时，一个或者几个燃烧器燃烧在多个燃烧器运行时，一个或者几个燃烧器燃烧不良或失去火焰，从而堆积起可燃的混合物。不良或失去火焰，从而堆积起可燃的混合物。(4)(4)运行中整个炉膛熄火，造成燃料和空气可燃混合运行中整个炉膛熄火，造成燃料和空气可燃混合物的积聚，随后再次点火或者有其他点火源存在时，使物的积聚，随后再次点火或者有其他点火源存在时，使这些可燃混合物点燃。这些可燃混合

47、物点燃。SHANDONG UNIVERSITY49VrrVCQVT 11112121TTTTTTTPP影响爆燃后压力升高的主要因素是：影响爆燃后压力升高的主要因素是：(1)(1)可燃混合物贮存容积同炉膛容积的比值可燃混合物贮存容积同炉膛容积的比值Vr/VVr/V（炉膛容积炉膛容积V V为定值）；为定值）；(2)(2)可燃混合物单位容积发热量可燃混合物单位容积发热量QrQr；(3)(3)爆燃前炉膛介质的绝对温度爆燃前炉膛介质的绝对温度T T1 1。)1 (112TCQVVppVrrSHANDONG UNIVERSITY50(1)(1)Vr/VVr/V。是一个相对值。对某一台锅炉而言是一个相对值。

48、对某一台锅炉而言，V V为常数为常数，只有当可只有当可燃混合物容积比较大时燃混合物容积比较大时( (也就是说炉膛内积存的可燃混合物较多时也就是说炉膛内积存的可燃混合物较多时) )爆燃压力才会升高较大。炉膛内产生可燃混合物的积存是因为有未爆燃压力才会升高较大。炉膛内产生可燃混合物的积存是因为有未经点燃而进入炉膛的燃料经点燃而进入炉膛的燃料，延续时间越长可燃物的积存量将越多延续时间越长可燃物的积存量将越多，这说明在这说明在点火时如送点火时如送入入的燃料未点燃或已点燃而火焰又中断时的燃料未点燃或已点燃而火焰又中断时，就就应立即切断燃料应立即切断燃料，切断越快进入炉膛的燃料就越少。切断越快进入炉膛的燃

49、料就越少。(2)(2)QrQr。QrQr越大越大，爆燃后的压力升高就越大。爆燃后的压力升高就越大。QrQr值的大小同燃料空值的大小同燃料空气的浓度比有关。气的浓度比有关。在理论燃烧空气量时在理论燃烧空气量时，QrQr值最高且火焰传播速度值最高且火焰传播速度最快最快。当空气量超过理论值时热值降低。当空气量超过理论值时热值降低，空气过多的混合物将成为空气过多的混合物将成为不可燃物。如果混合物中燃料浓度过高则会造成氧气不足。但有一不可燃物。如果混合物中燃料浓度过高则会造成氧气不足。但有一点值得说明的是点值得说明的是：随着以后外界空气扩散进去高浓度的燃料将成为随着以后外界空气扩散进去高浓度的燃料将成为

50、可燃混合物。在实际运行中如因火焰熄灭而切断燃料可燃混合物。在实际运行中如因火焰熄灭而切断燃料，炉膛和烟道炉膛和烟道中可能有未点燃的燃料积存暂时因空气不足是不可燃的中可能有未点燃的燃料积存暂时因空气不足是不可燃的，但是当空但是当空气扩散进入后就可能会引起爆燃。气扩散进入后就可能会引起爆燃。)1 (112TCQVVppVrrSHANDONG UNIVERSITY51(3)(3)T1T1。 T1T1越低越低，爆燃后的破坏压力越大。这是因为容积和压力一爆燃后的破坏压力越大。这是因为容积和压力一定时定时，绝对温度越低介质的质量就越多。绝对温度越低介质的质量就越多。在锅炉点火期间炉膛在锅炉点火期间炉膛温度

51、低温度低，这时爆燃的破坏力将更为严重。这时爆燃的破坏力将更为严重。炉膛介质温度高时其炉膛介质温度高时其破坏力将大为减小。当炉膛温度越过可燃混合物的着火温度时破坏力将大为减小。当炉膛温度越过可燃混合物的着火温度时混合物一进入炉膛就立即被点燃混合物一进入炉膛就立即被点燃，也就不会有可燃混合物的积也就不会有可燃混合物的积存。化石燃料的着火温度一般不超过存。化石燃料的着火温度一般不超过 650 650，理论上当炉膛温理论上当炉膛温度超过此值就不会有爆燃情况发生。但由于燃烧器送入的混合度超过此值就不会有爆燃情况发生。但由于燃烧器送入的混合物有一定流速物有一定流速，这就要求有更高的温度才能使燃料迅速点燃这

52、就要求有更高的温度才能使燃料迅速点燃，一般认为当炉膛温度超过一般认为当炉膛温度超过750750时时，可保证不发生炉膛爆燃。可保证不发生炉膛爆燃。 )1 (112TCQVVppVrrSHANDONG UNIVERSITY52炉膛内爆炉膛内爆 当炉膛压力过低，使锅炉受到由外向内的挤压，并炉膛内外差压超过当炉膛压力过低，使锅炉受到由外向内的挤压，并炉膛内外差压超过炉墙所能承受的压力时，使炉墙向内受到损坏，这就是发生了内爆。炉墙所能承受的压力时，使炉墙向内受到损坏，这就是发生了内爆。VMRTP 112212TMTMPP 在稳态运行时，在稳态运行时，P P在近似于大气压力下保持为常数，并且与质量在近似于

53、大气压力下保持为常数，并且与质量M M和温度和温度T T取得平衡。锅炉的炉膛温度取决于热量输入与热量输出之间的热平衡，所以取得平衡。锅炉的炉膛温度取决于热量输入与热量输出之间的热平衡，所以通过控制锅炉排烟量，维持炉膛压力一定。炉膛灭火后，停止输入燃料时这通过控制锅炉排烟量，维持炉膛压力一定。炉膛灭火后，停止输入燃料时这一平衡就不复存在。在燃料切断后的任意给定时间内存留在炉膛中或烟道中一平衡就不复存在。在燃料切断后的任意给定时间内存留在炉膛中或烟道中的烟气平均温度将迅速降低，由于温度的下降，炉膛中的压力也开始下降。的烟气平均温度将迅速降低，由于温度的下降，炉膛中的压力也开始下降。如果系统中存留的

54、质量在数量方面保持不变时，则炉膛中绝对压力将随着绝如果系统中存留的质量在数量方面保持不变时，则炉膛中绝对压力将随着绝对温度下降成比例地下降。因此，维持炉膛压力不变的关键是保持存留的质对温度下降成比例地下降。因此，维持炉膛压力不变的关键是保持存留的质量与温度的乘积不变。量与温度的乘积不变。 炉膛熄灭后温度炉膛熄灭后温度T T下降，又引起下降，又引起P P下降，这个下降幅值超过炉膛结构所能下降，这个下降幅值超过炉膛结构所能承受的压力时，炉膛就会内爆。承受的压力时，炉膛就会内爆。SHANDONG UNIVERSITY53炉膛内爆一般发生在燃料中断之后如：炉膛内爆一般发生在燃料中断之后如：( (l)l

55、)锅炉在一瞬间突然熄火，由于炉内温度下降，造成炉膛负压过大。锅炉在一瞬间突然熄火，由于炉内温度下降，造成炉膛负压过大。(2)(2)燃料突然中断造成炉膛负压增大。燃料突然中断造成炉膛负压增大。(3)(3)运行人员的误操作或控制系统失灵也可造成炉膛内爆。运行人员的误操作或控制系统失灵也可造成炉膛内爆。如打开运行着的引风机挡板同时关闭送风机挡板，即使锅炉没有燃烧，也会造如打开运行着的引风机挡板同时关闭送风机挡板，即使锅炉没有燃烧，也会造成破坏性负压。假如在采用平衡通风的机组上，当主燃料点燃之前或燃料突然中成破坏性负压。假如在采用平衡通风的机组上，当主燃料点燃之前或燃料突然中断时，送风机突然停转，而引

56、风机还在抽吸，因而使炉内的空气及烟气量陡减，断时，送风机突然停转，而引风机还在抽吸，因而使炉内的空气及烟气量陡减，在在1020s之内烟气量减少到额定值的之内烟气量减少到额定值的50%，因而烟气侧的压力急降，使炉膛负压，因而烟气侧的压力急降，使炉膛负压在在78s之内降到之内降到30506860Pa，造成炉膛钢性梁及炉墙的破坏造成炉膛钢性梁及炉墙的破坏。炉膛熄火的速度炉膛熄火的速度越快或熄火时锅炉的负荷越大则炉膛发生内爆后的破坏性越大越快或熄火时锅炉的负荷越大则炉膛发生内爆后的破坏性越大 SHANDONG UNIVERSITY54SHANDONG UNIVERSITY55防止炉膛爆燃防止炉膛爆燃防

57、止炉膛爆燃的原则应当是防止炉膛爆燃的原则应当是限制炉膛中可燃混合物的数量与炉膛总容积的比例限制炉膛中可燃混合物的数量与炉膛总容积的比例。但爆燃经常发生在锅炉点火、熄火或锅炉突然甩负荷的过程中，对于不同的运但爆燃经常发生在锅炉点火、熄火或锅炉突然甩负荷的过程中，对于不同的运行情况要采用不同的方法防止炉膛爆燃。行情况要采用不同的方法防止炉膛爆燃。防止炉膛爆燃的原则性措施防止炉膛爆燃的原则性措施(1)(1)点火器的安装位置要恰当，火焰要稳定，在主燃料与空气混合物进口处有点火器的安装位置要恰当，火焰要稳定，在主燃料与空气混合物进口处有足够的点火能源，能把主燃料点燃。足够的点火能源，能把主燃料点燃。(2

58、)(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时，这段时间应尽可能缩短，使积存的可燃物当有未点燃的燃料进入炉膛时，这段时间应尽可能缩短，使积存的可燃物容积只占炉膛容积的极小部分。容积只占炉膛容积的极小部分。(3)(3)点火之前或炉膛熄火后对已进入炉膛的可燃混合物应尽快地冲淡，使之超点火之前或炉膛熄火后对已进入炉膛的可燃混合物应尽快地冲淡，使之超出可燃范围，并不断地把它吹扫出去。出可燃范围，并不断地把它吹扫出去。(4)(4)锅炉在起、停、运行过程中，当送入炉膛的燃料只有部分燃烧时应立即切锅炉在起、停、运行过程中，当送入炉膛的燃料只有部分燃烧时应立即切断未燃烧的燃料，并应冲淡未燃烧的燃料使之成为不可燃的混合物。

59、断未燃烧的燃料，并应冲淡未燃烧的燃料使之成为不可燃的混合物。点火暖炉期间防止炉膛爆燃点火暖炉期间防止炉膛爆燃点火之前炉膛是冷的，这时还没有预热空气，从达到点火条件到点火期间需要点火之前炉膛是冷的，这时还没有预热空气，从达到点火条件到点火期间需要启动的设备和进行的操作很多，很易发生误操作，致使炉膛火焰不稳定而灭火。启动的设备和进行的操作很多，很易发生误操作，致使炉膛火焰不稳定而灭火。所以点火暖炉油燃烧器的数量应尽可能的少，但每只油燃烧器的燃烧率应大些，所以点火暖炉油燃烧器的数量应尽可能的少，但每只油燃烧器的燃烧率应大些，保证有足够的火焰，达到使操作简化，火焰稳定，炉膛能均匀加热的目的。另外保证有

60、足够的火焰，达到使操作简化，火焰稳定，炉膛能均匀加热的目的。另外点火由手动改为自动也是减少误操作的一种措施。点火由手动改为自动也是减少误操作的一种措施。SHANDONG UNIVERSITY56在点火器点燃之前应保证炉膛与烟道内没有积存的可燃混合物。这样在点火前在点火器点燃之前应保证炉膛与烟道内没有积存的可燃混合物。这样在点火前必须要做的工作是用空气吹扫炉膛和烟道，将积存在炉膛内的可燃混合物都吹扫必须要做的工作是用空气吹扫炉膛和烟道，将积存在炉膛内的可燃混合物都吹扫出去，同时还要防止燃料再流入炉膛和烟道。如何才算达到吹扫目的呢出去，同时还要防止燃料再流入炉膛和烟道。如何才算达到吹扫目的呢? ?吹扫时吹扫时要使炉膛有