火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统重点技术专题规程

1、DL / T 1091 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程3术语和定义下列术语和定义合用于本原则。3.1储仓制系统bin system； storage system燃料制成粉后储入粉仓，然后从粉仓通过给粉机供应炉膛燃烧的一种系统。3.2直吹制系统direct-fired system燃料制成粉后直接从磨煤机送入燃烧器的一种系统。3.3燃烧控制系统combustion control system自动调节炉膛燃料和风量的控制系统，保证锅炉在指令负荷范畴内能维持合适的空气/燃料比，维持炉膛负压在规 定范畴内，以保证锅炉的持续燃烧和火焰稳定。3.4锅炉炉膛安全监控系统furnace safeg

2、uard supervisory system (FSSS)保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停、切投，并能在危急 工况下，跳闸有关设备或迅速切断进入炉膛的所有燃料(涉及点火燃料)避免发生爆燃、爆炸等破坏性事故的安全保护和顺序控制装置。注：国外也使用术语燃 烧器管理系统(burner management system，简称 BMS)。燃烧器控制系统(burner control system，简称 BCS)、燃料燃烧安全系统(fuel-firing safety system， 简称FSS )涉及在本定义中。3.5火焰检测器flame detector检测有无火焰并提供信号

3、的装置。3.6点火器ignitor能在一瞬间提供足够的点火能量去点着主燃烧器燃料的固定安装设备。3.7惰性化inerting将惰性气体或蒸汽充入到空气/燃料混合物中，使其氧含量减少而避免爆炸的也许。3.8连锁interlock当某个设备的运营参数达到或偏离限值、操作顺序不对的、设备跳闸时，自动地停止有关设备运营、中断不合适顺序的继续进行、跳闸有关 设备，以避免事故扩大或浮现危险状况的装置或控制程序。3.9总燃料跳闸master fuel trip (MFT) 一旦浮现危及锅炉安全的危险工况时，由人工操作或保护信号指令动作迅速切断所有入炉燃料，涉及点火器的燃料， 它是炉膛安全监控系统重要功能的一

4、部分。3.10燃油跳闸oil fuel trip (OFT)由人工操作或保护信号指令动作，迅速关闭主燃油跳闸阀，切断进入锅炉炉膛的燃烧用油。3.11炉膛吹扫purge使空气流过炉膛、锅炉烟井及与其相连的烟道，以有效清除任何积聚的可燃物，并用空气予以置换的过程。亦可用惰性气体进行吹扫。3.12炉膛外爆furnace explosion在炉膛或与炉膛相连接的后部烟道受限空间内积聚有煤粉、油雾、燃气与空气的混合物，当这些混合物的浓度处在爆燃极限范 畴内时，如遇到点火源即会爆燃，燃烧产物温度骤增，体积膨胀，压力瞬间升高，乃至炉膛损坏，此现象即为炉膛外爆。3.13炉膛内爆furnace implosio

5、n炉膛负压过大使炉墙内、外所产生的压差超过炉墙承受压力，导致炉墙向内爆裂的现象称为炉膛内爆。3.14风机超驰作用override action of fan检测到炉膛压力有足够大的偏差时的一种控制作用，其使引风机的控制装置向减少偏差的方向动作。3.15点火器安全关断阀ignitor safety shutoff valve响应燃料跳闸指令，自动并完全切断进入点火器燃料的关断阀门。4 总则4.1对制造、设计、安装和运营维修的一般规定 4.1.1本原则对逻辑设计提出了最低限度的规定，随着发电厂自动化水平的提高及锅炉 设备类型的多样化，监控系统应采用下列相应措施:a）增、减本原则的逻辑设计，以适应自

6、身特点规定。b）增长有关重要操作事件的信息批示，以使运营人员能迅速作出反映。c）系统应具有系统功能在线检查和维护的功能，并不影响控制系统整体可靠性。d）提供一种有助于对的决策（如操作指引、智能化报警等）和迅速操作（如自动跳出有关画面等）的环境。4.1.2火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统的设计，应采用可靠性高的设备和成熟的技术。新产品和新技术应通过试用和考验，经实践证明合格后方可在设计中采用。4.1.3在系统和仪表未安装完毕、实验合格并投入运营前，不能启动锅炉。4.1.4应编写具体的运营操作规程，清晰论述所有的手动和自动功能，列明所有的操作顺序和检查要点。4.1.5保护装置应投入闭环运营，未经批准

7、不能撤出运营。保护动作或撤出应作好记录。4.1.6设计时不应考虑为以便操作设备而取消任一连锁功能。因故连锁装置需退出运营时，应在运营日记中加以记录，并应采用其她措施监测该连锁功能。4.1.7保护、连锁系统在安装、调节和测试时应验证其与否符合设计规定及定值、定期的精确性。重要的保护、连锁系统应定期进行测试和维护。4.1.8应制定系统与设备的定期实验和维护、维修筹划，维修后应进行有关系统的保护及连锁验证明验。4.1.9连锁保护实验中，需要变化或产生信号时应尽量在源头（一次元件或设备）进行。4.1.10所有油燃烧器的安全关断阀，应尽量接近点火器安装，使得阀后燃油管燃油的残留量减至至少。阀门的关断速度

8、要尽量快（燃油总管的安全关断阀关断时 间宜不不小于1s，油燃烧器的安全关断阀关断时间宜不不小于2s）。4.2对锅炉炉膛安全监控系统操作的设计规定4.2.1在控制盘（台）上应设立独立并可直接动作（可经确认或加避免误动的保护罩）的MFT紧急按钮，其回路应独立于分散控制系统的控制器及模件，并由硬接 线实现。4.2.2应设立吹扫条件、点火条件、火焰检测、吹扫失败、点火失败、MFT、MFT首出因素、燃烧器启动条件、磨煤机启动条件、磨煤机跳闸首出因素等专用显示画 面。4.3核心设备的基本设计规定4.3.1炉膛安全监控系统设备4.3.1.1炉膛安全监控系统应根据不同的炉型、制粉系统和燃烧器的规定进行设计，应

9、将单个模件的故障对整个系统的影响限度降至最低。4.3.1.2系统应能判明故障类型，至少涉及：a）电源故障；b）通信故障；c）解决器故障； d）输入和输出模件故障;e）信号中断、漂移、恢复、瞬态干扰。4.3.1.3系统的设计还应涉及下列功能：a）系统故障诊断功能；b）避免未经授权的逻辑修改；c）系统内任何个别部件故障，不能阻碍强制性的MFT；d）系统的响应时间应足够短，以避免由于反映不及时而导致故障、事故的扩大或误动作；e）系统具有较强的抗干扰能力，以避免误动作；f）在系统失电时，I/O和继电器动断、动合触点的设立应保证其所控设备处在安全状态或机组安全运营所需的工作状态。4.3.1.4执行炉膛安

10、全监控功能的逻辑系统，不应与任何其她逻辑系统组合在一起。4.3.2火焰监控和跳闸系统设备的设计规定4.3.2.1火焰监控：a）容量为670t/h级别及如下的锅炉可采用全炉膛火焰监视和灭火保护。容量为1000t/h级别以上的锅炉，应对各燃烧器（涉及主燃烧器和点火燃烧器）单独进 行监视，一旦检测到某个燃烧器火焰熄灭，应自动关闭该燃烧器的安全关断阀。b）火焰检测器对燃烧器的视角在炉膛设计时就应考虑，最后通过现场实验拟定，并应对视角的有效角度范畴进行校核。c）应提供清洁空气，保证火焰检测器镜头的清洁和冷却。d）火焰检测器应具有自检查功能，以排除火焰检测器或感应元件自身故障导致对火焰的误判。4.3.2.

11、2跳闸系统：a）触发MFT动作的检测元件和回路，除火焰检测器和在模拟量控制系统（MCS）进行预解决的风量信号、汽包水位外，应独立于其她控制元件和回路。b）应采用比其她控制回路更可靠的硬件和设计（如冗余、三取二等），三取二或三取中的信号中的三个信号及解决逻辑应独立分布在不同的硬件内，以提高其可 靠性。c）MFT跳闸系统在失电时应产生锅炉跳闸信号以使机组处在安全状态。d）炉膛压力保护应采用过程压力直接驱动的压力开关，应有三个独立取样的“压力高”开关和三个独立取样的“压力低”开关，压力保护动作信号应按“三取二” 逻辑产生。e）炉膛压力取样孔应与吹灰器和看火孔有足够的距离，并应采用合适的防堵措施，防堵

12、措施不能影响炉膛压力的取样精度。f）跳闸条件中的汽包水位保护信号应按“三取二”逻辑设计。g）触发MFT的跳闸信号应采用硬接线接入，需要通过逻辑运算产生的MFT信号应在解决逻辑中采用冗余或表决的方式提高可靠性。h）MFT跳闸输出指令应以硬接线接入其她系统（如MCS、OCS、ETS等）和相应动作设备的跳闸回路，以保证足够的可靠性。i）应避免因跳闸连锁系统电源中断或恢复引起系统的拒动作和误动作。4.3.3燃烧控制系统设备4.3.3.1本原则对燃烧控制系统的设计规定仅波及保证炉膛安全运营的规定，并不涉及其她控制系统对燃烧控制系统提出的规定。4.3.3.2锅炉启动状态时，风量应保持在吹扫流量（不不不小于

13、25%满负荷风量，对燃煤锅炉规定不不小于40%满负荷风量）。在整个运营期间，其空气容积流量 应等于或不小于吹扫流量。4.3.3.3燃料和空气子系统应提供设定最大和最小极限的能力，以避免燃料和风量超过使火焰稳定燃烧的极限。4.3.3.4负荷变化时应同步变化燃料量和风量，并保持合适的空气/燃料比。风量控制在手动时，严禁将燃料量控制投入自动。4.3.3.5控制系统设计应避免产生富燃料混合物，容许采用燃料量变化期间对空气量变化的导前或滞后的措施，来保证空气量的临时富余。当空气/燃料比低于预 定值时，应闭锁增长燃料量和减少空气量的控制动作。4.3.3.6对于平衡式通风炉膛，炉膛压力应保持在设定值。炉膛压

14、力控制在手动时，严禁将风量控制投入自动。4.3.3.7应提供磨煤机煤/空气混合物温度控制手段。4.3.3.8应提供保证输送所需煤粉的一次风调节手段，并有限制一次风低于危险值的措施。4.3.3.9应提供煤量、风量、油量等计量装置，必要时应进行压力、温度补偿，以便测定总燃料量和总风量之比例。4.3.3.10应提供氧量或燃烧产物表计，以显示燃烧状况。4.3.3.11应保证来自炉膛安全监控系统的指令优先于燃烧控制系统指令的执行。4.3.3.12对配备了脱硫系统的锅炉，应采用有效措施防备因脱硫设备故障跳闸而对炉膛压力导致的影响。4.3.4动力源的设计规定4.3.4.1应提供系统所有控制和安全设备无端障动

15、力（电源和气源）。4.3.4.2系统电源应来自两路独立运营且容量为100%的电源装置，其中一路来自于UPS。4.4功能配备规定4.4.1本原则第5章8章对煤粉锅炉、循环流化床锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉的炉膛安全监控系统应设计的功能提出了基本规定。对燃烧器不同布置方式（墙式 对冲、四角切圆、W型火焰等）、燃烧器不同数量、不同制粉制（直吹制、储仓制）、锅炉本体及重要辅机的不同类型和工艺等，应根据制造厂和锅炉专业的规定，设计相应的逻辑功能。4.4.2炉膛安全保护功能：4.4.2.1锅炉炉膛安全保护应涉及但不限于如下功能：MFT、炉膛吹扫、油泄漏实验、锅炉点火、全炉膛火焰监视和灭火保护功能、MFT首出因

16、素和RB等。一旦检测到炉膛内部分火焰丧失达到危险限度或所有火焰丧失时，或者制造厂设计并经现场实验验证的跳闸原则满足时，应触发MFT。MFT时，应切断一切进入炉膛的燃料供应和点火器电源，并解列制粉系统。如装有炉膛惰性化系统，应同步投入炉膛惰性化系统。MFT各跳闸动作值及延时时间应由锅炉厂提供设计根据，运营中在征得制造厂批准状况下可进行修正。MFT后，应批示跳闸首出因素。4.4.2.6储仓制系统中应考虑给粉机总电源切换时也许产生给粉机运营状态瞬间失去（全炉膛燃料丧失）误信号的影响。4.4.2.7可将燃烧器设备的动作状况引入火焰信号的判断，以便更精确地反映火焰状态。4.4.3连锁保护功能: 4.4.

17、3.1连锁保护功能应监视燃烧设备的启动、停止过程和运营状况，以保证设备的安全操作顺序和安全运营。4.4.3.2当设备安全受到危险时，应按合适顺序使最小数量的设备跳闸。4.4.3.3重要设备跳闸后应能指出跳闸的首出因素。4.4.3.4 一旦检测到也许导致未燃烧燃料堆积的严重燃烧问题或失去锅炉控制、燃烧器管理、连锁系统的电源时，应自动停运有关设备。4.4.3.5引起跳闸的任何连锁信号或动作应报警。4.4.4报警功能：4.4.4.1报警系统应向操作员提供尽快的听觉和视觉报警，批示超限状况以便其及时地作出响应。应提供手段将听觉警报消除，而保持视觉报警批示直到工况恢复正常。4.4.4.2当燃烧浮现不稳定期，应有引起运营人员注意的警示信息，以便及时采用补救措施。4.4.4.3用于跳闸的火焰熄灭信号一旦发生运营燃烧器或火焰包络的火焰熄灭状况，都应报警告示运营人员。4.4.4.4对所有设计的基本燃料，均应提供该特定燃料燃烧系统的