锅炉热工保护教材课件

1、锅 炉 热 工 保 护第1页，共57页。锅炉机组的热工保护有以下几方面的内容： 限值保护。根据锅炉和辅机的运行工况对锅炉的最大出力的变负荷速度予以限制，对锅炉的各种调节阀门和挡板的最大、最小开度加以限制。第2页，共57页。 联锁保护。锅炉在启停和运行中，一旦出现误操作，联锁保护装置能自动加以限制。联锁是利用被控对象之间相互存在的简单逻辑关系，使这些被控对象相互牵连，形成联锁效应，从而实现自动保护功能。第3页，共57页。 紧急停炉保护。当某些重要辅机发生故障时，应迅速降低锅炉的负荷停止锅炉的运行；当锅炉运行中，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，直至紧急停炉保护，以免事故发

2、生或扩大。第4页，共57页。 锅炉系统的热工保护 锅炉主蒸汽压力保护 汽包锅炉的水位保护 再热器保护 锅炉辅机的联锁保护 锅炉设备的安全监控系统 直流锅炉的断水保护第5页，共57页。保护的原则要求1. 安全门保护 安全门保护自成系统。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、再热器均设安全门。 锅炉主蒸汽压力保护第6页，共57页。保护的原则要求2. 充分利用旁路系统 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，发挥安全保护作用。第7页，共57页。保护的原则要求3. 锅炉压力高

3、保护设置要求 锅炉压力高保护一般按、三个定值整定。值：先停选择好的给粉机；值：进一步停选定的给粉机，同时打开对空排气； 值：打开安全门，对空排气。第8页，共57页。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。第9页，共57页。主汽压力高值汽轮机甩负荷&切除部分火嘴主汽压力高值主汽压力高值报警报警1打开安全门投旁路系统投油有旁路系统锅炉主汽压力保护系统框图第10页，共57页。 脉冲式安全门第11页，共57页。2. 脉冲式安全门控制电路第12页，共57页。 汽包锅炉的水位保护1. 锅炉缺水时能及时保护 该保护的作用是避免“干锅”和烧坏水冷壁，具体要求是： 水位低保护按、三个定值设定

4、： 当水位由低值低至 值时，保护系统应动作采用补救措施 ： “虚假水位”的保护：第13页，共57页。2. 出现满水时能及时保护 该保护的作用是打开事故放水门，具体要求是： “虚假水位”的保护：安全门开启时， 水位高保护：按、三个定值设定。水位高于值报警，当安全门未动或动作闭锁或动作闭锁在规定时间之后，水位高至值报警并打开事故放水门，而在水位恢复至值以下时应关闭事故放水门，若水位上升至值，实施紧急停炉。第14页，共57页。3. 水位测量高度可靠 采取“三取二”或“二取一”的办法，也可采用步进式鉴别方法，即值中串取值， 值中串取值的方法。第15页，共57页。 水位高1 水位高3 水位高1开事故放水

5、门 水位高2关事故放水门安全门动作计算机指令 紧急停炉汽包水位高保护逻辑图其他停炉保护+50+150+250报警停炉第16页，共57页。 水位低1 水位低3关定排总门 水位低2关备用给水门1安全门动作计算机指令 紧急停炉汽包水位低保护逻辑图其他停炉保护-150-250-50报警停炉60s 水位低1开备用给水门第17页，共57页。 汽包水位AMFT 逻辑ORDCS系统锅炉汽包水位保护逻辑 汽包水位B 汽包水位CLOLOLOHiHiHiOR第18页，共57页。 直流锅炉断水保护 此保护的作用是防止直流锅炉发生断水故障，导致受热面严重超温而损坏；如果在断水后几秒钟内不能恢复供水时，必须停炉。第19页

6、，共57页。直流锅炉断水保护系统给水流量低值给水流量低值OR紧急停炉其它停炉保护第20页，共57页。 再热器保护 通常再热器保护分为再热器壁温高保护和再热器控制两个方面。1.再热器壁温高保护2.再热器汽温控制第21页，共57页。甲侧炉膛烟温高乙侧炉膛烟温高锅炉启动结束停若干个油燃烧器延时运行MFT 烟温超高限值？YN启动时的再热器保护第22页，共57页。 再热汽温控制是通过改变煤粉燃烧器的上、下摆动角度来控制的。 再热汽温低时：燃烧器的仰角上仰； 再热汽温高时：燃烧器的仰角下倾。第23页，共57页。 在再热器管道上，还设计有事故喷水控制。在再热器入口汽温超过规定值时，打开事故喷水门，喷水降温。

7、甲侧热段再热汽温高乙侧热段再热汽温高&打开事故喷水门再热器温度高保护逻辑图第24页，共57页。 锅炉辅机的联锁保护 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。第25页，共57页。 1、概述 炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System, FSSS)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(如磨煤机、给煤机、油枪等)严格按照安全规范的要求顺序进行操作或处理未遂事故，以保

8、证锅炉燃烧系统的安全。 锅炉炉膛安全监控系统第26页，共57页。 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控制系统。下面简述它们的作用。(1)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、煤层及全炉膛火球火焰；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；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(ComputerMonitori

9、ngSystem，CMS)、旁路控制系统(BypassControl System，BPS)及汽轮机控制系统(Turbine Control System，TCS) 等。第27页，共57页。 (2)燃料安全系统(Fuel Safety System，FSS)。它的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混合物，防止炉膛爆炸；在对设备和人身有危险时产生MFT(主燃料跳闸信号)，并提供“首次跳闸原因”的报警信号，以便事故查找和分析。MFT信号发出后，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。MFT以后仍需维持炉内通风，进行跳闸后的炉膛吹

10、扫，清除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物，防止炉膛爆炸。 第28页，共57页。 (3)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，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行， 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。炉水循环泵控制与前面两部分控制有较大的独立性，彼此之间联系较小。 第29页，共57页。 由此可见，FSSS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，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。可以说，FSSS 和MCS

11、是保障锅炉机组正常启停和安全运行的两大支柱，MCS主要起调节作用，而FSSS主要起安全保护作用。 第30页，共57页。 2、FSSS系统的组成和功能 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，又可以在锅炉运行的各个阶段进行连续的监视、报警、主辅设备的安全运行及跳闸保护。第31页，共57页。 系统的组成 炉膛安全监控系统主要由操作显示盘、逻辑控制柜、检测元件、驱动机构以及被控对象等组成，如图所示。 第32页，共57页。炉膛安全监控系统的组成立体图：第33页，共57页。 (1)操作显示。操作显示设备是运行人员与逻辑控

12、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通过键盘、鼠标发送到逻辑控制部分，运行状态及参数、被控对象动作完成状态等又返回CRT。显示的方式有仪表面板显示和操作站、工程师站显示方式。CRT显示包括趋势显示、报警显示、过程显示、系统显示、记录显示等。第34页，共57页。 (2)输入、输出接口。输入接口用来完成输入信号的电平转换。输出接口用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，而且能对信号进行隔离，起到抗干扰的作用。 第35页，共57页。(3)检测元件。检测元件是用来将不同的物理量信号转换成电信号(检测信号)。在FSSS中检测元件主要是监测炉内燃烧情况，燃烧空气

13、系统状态等。用到的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。为了得到可靠的现场信号，可选用2、3或4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，得到可靠的检测信号。第36页，共57页。(4)驱动装置。FSSS的驱动装置用于控制和隔离进入炉膛燃料(油、煤)和空气。驱动装置包括阀门和挡板驱动装置、电动机启动器，如启动磨煤机、给煤机、风机等。 第37页，共57页。 (5)逻辑控制部分。逻辑控制部分是FSSS的核心，能完成逻辑综合、判断、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

14、动装置去控制被控对象。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令，停运有关设备，并将操作结果在CRT上显示出来。第38页，共57页。 2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(MFT)、机组快速甩负荷(FCB)及主要辅机局部故障自动减负荷(RB)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MFT指令，并指出跳闸原因，由MCS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需机组迅速甩负荷FCB时，炉膛安全监控系统迅速将一层油投入，并将与该油

15、层不相邻的煤层磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，实现停机不停炉。当锅炉辅机故障而发生自动减负荷RB时，炉膛安全监控系统将与MCS配合按要求迅速切除部分磨煤机，使机组负荷降低到预先规定的负荷目标值。第39页，共57页。 炉膛点火前的清扫 油点火的控制 煤粉燃烧器投入控制 连续运行的监视 紧急停炉（主燃料跳闸MFT） 磨煤机组、燃烧器、点火器停运 燃烧后的吹扫炉膛安全监控系统包括下述主要安全功能第40页，共57页。 锅炉点火前必须对炉膛进行吹扫。 炉膛灭火保护系统和机电炉大联锁系统宜相互独立，MFT信号宜采用直接作用于最后执行对象。 不是因送风机、引风机掉闸引起的MFT动作，送、引风机不能

16、跳闸；由于送、引风机引起MFT动作后，应延时打开所有的送、引风机挡板，并保持全开状态下自然通风不少于15min。必须注意：第41页，共57页。1、 锅炉水位的电视监视 2、炉膛火焰电视监视3、ZHJ1型火焰检测装置4、炉膛火焰电视监视系统的工作过程锅炉火焰监测系统第42页，共57页。 锅炉水位的电视监视系统包括五部分：牛眼式水位表；水位表照明系统；电视摄象机及其冷却系统；电视信号传输线；水位电视监视器（又称CRT）。1、锅炉水位的电视监视第43页，共57页。2、炉膛火焰的电视监视 炉膛火焰的电视监视，可以达到在电视屏幕上直接观察火焰的情况及具体图象的水平。从火焰图象可以判断炉膛火焰的变化和风量

17、是否合适，甚至水冷壁的结焦情况都看得十分清晰。通过火焰图象的变化，可以在灭火早期发现火焰故障，从而防止炉膛灭火。第44页，共57页。炉膛火焰电视监视系统包括：火焰电视监视器（又称CRT）。电视信号传输线；电视摄象机及其保护系统；炉膛火焰场景潜望镜及其控制保护系统；第45页，共57页。 火焰检测装置一般由探头、传输电缆、信号处理装置等组成，三者均有各自相应的类型。常用的火焰检测装置有：离子式火焰检测装置可见光式火焰检测装置紫外线式火焰检测装置红外线式火焰检测装置第46页，共57页。 ZHJ1型火焰检测装置 ZHJ1型火焰检测装置是一种按可见光原理检测火焰的装置。 ZHJ1型火焰检测装置，以探头测

18、燃烧时辐射的可见光为基础，同时检测火焰的频率和强度。第47页，共57页。火焰检测过程如下： 被检测到的火焰信号穿过凸透镜落到光导纤维的端面上，位于内导管里的光导纤维将此信号送至另一端的探头。光导纤维将光传到一个光电二极管上，这样就完成了光电转换。此电信号在探头壳里的电路上进行预处理，经过对数放大，电压/电流转换，变成电流信号并送到远处的信号处理部分进行处理。第48页，共57页。是为了它能将探头的视角限定在3。 试验证明，限制视角能够提高火焰信号的交流分量强度（提高探头的灵敏度）。采用凸透镜的目的：第49页，共57页。强度检测。 强度检测是对火焰的直流分量进行检测，直流分量能反映火焰的强度（亮度

19、），信号的直流分量越大，火焰的强度越强，火焰越亮。第50页，共57页。频率检测。 不同燃料燃烧时，其火焰频率是不同的，如煤燃烧时的火焰频率约为10HZ，油燃烧的火焰频率约为30HZ。频率检测就是利用不同燃料产生的火焰脉动频率有很大区别这一原理来判断所要检测的火焰是否存在。第51页，共57页。 火焰检测器投入运行时，首先确定强度信号的上限、下限设定值，强度信号的上限、下限设定值是通过现场确定的。 当强度信号超过上限设定值时，强度信号就有输出即“有火焰”，当强度信号降到下限设定值以前，这个信号将能始终保持着。当强度信号低于下限设定值时，强度信号就没有输出即“无火焰”。故障检测。第52页，共57页。 要鉴别锅炉燃烧器的火焰，则应将火焰检测器的视线对准该燃烧器火焰的一次燃烧区（靠近火焰根部区域，在一次燃烧区内，火焰强度最大，火焰的脉动频率也最