锅炉机组的热工保护

1第二章锅炉的热工保护

2锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组电站煤粉锅炉机组框图3

冷空气烟气烟气烟气烟囱

引风机

除尘器空气预热器

细微灰粒飞灰

（二次风）

灰渣沟

原煤排粉风机

（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道

原煤风、粉风、粉

未燃煤粒灰渣

灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗

未燃煤粒未燃煤粒煤、风、烟系统4汽机主凝结水

水水汽水混合物

给水泵省煤器汽包汽水分离器①

化学补充水

汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管

水水水汽水混合物汽水混合物①饱和蒸汽过热蒸汽

过热器汽轮机调节级2/2汽、水系统56锅炉机组热工保护的必要性

1.锅炉是一个复杂的系统：风烟系统、汽水系统、制粉系统、辅助设备、辅助系统等。2.事故时，需要应急处理：正常情况下通过热工检测和自动调节的作用，维持正常工作。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甩负荷等原因,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。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,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,保护装置及时采取措施,防止事故的发生和扩大,使设备尽快恢复正常运行。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决定热工保护的内容。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、炉膛熄火保护及紧急停炉保护等。具体可分为：(1)限值保护；(2)联锁保护；(3)紧急停炉保护

7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。联锁保护：

锅炉在启停或运行中,一旦出现误操作,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,与其相关的设备立即动作,以避免事故进一步扩大。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或停止锅炉运行；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,以免事故发生或扩大。8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、过热器和再热器出口联箱上都按装有安全阀。为防止安全门拒动，规程规定压力容器上不许只安装一个安全门。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，又能够保证安全安全阀的动作顺序应该是逆着蒸汽流程进行的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％）9压力保护装置—安全门：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排放压力：安全门门芯开启后,设备中压力继续上升,当达到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,阀门进口处的压力叫排放压力。关闭压力：安全门开启,排出部分介质后,设备中压力逐渐降低,当降至小于设备压力的预定值时,门芯关闭,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定,一般为工作压力的95%。工作压力：锅炉正常工作时介质压力。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,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压力。关系：排放压力＞开启压力＞工作压力＞关闭压力弹簧式安全阀杠杆式脉冲安全阀脉冲安全阀主阀13电磁泄压阀1.普通安全门上的重锤和弹簧的大小决定于阀座通道直径和工作压力。2.锅炉工作压力和容量的增大，使得不得不用大重锤和强力弹簧。电磁泄压阀的用途电磁泄压阀的结构及工作原理15弹簧式安全阀

1.弹簧式安全阀结构原理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，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，从而关闭安全阀。16弹簧式安全阀的泄露现象

当安全阀喷嘴内的蒸汽压力作用于阀瓣上的力与弹簧作用于阀瓣上使密封的力相等时，安全阀未跳前，这时少量的蒸汽往往以极高的速度从阀线间隙中逸出，称之为“前泄”，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

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200~300N的紧力。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“前泄”现象。17脉冲式电磁安全门的控制框图

1819自动

控制开关KK置于自动,触点5-6和7-8接通当蒸汽压力升高达开阀的规定值时，电触点压力表的低值触点断开而高值触点接通。中间继电器KM1动作，通开阀接触器KMC1。接触器KMC1接通开阀电磁铁，使脉冲门开启。安全门起座，红灯HR亮。KMC1同时合通中间继电器KM2，为关阀电路作准备。20当蒸汽压力低于开阀的规定值时，电触点压力表的高值触点断开。中间继电器KM1自保持并维持脉冲门在开启状态。当蒸汽压力降到关阀的规定值时，电触点压力表的低值触点接通，使中间继电器KM1释放，切断开阀接触器KMC1和开阀电磁铁KD的电路，并接通关阀接触器KMC2的电路。关阀接触器KMC2使关阀电磁铁KG工作，以关闭脉冲门，使安全门回座。21在关阀接触器动作时，启动时间继电器KT。10s后，KT的延时触点断开，切断中间继电器KM2的自保持电路，使关阀接触器和关阀电磁铁断电。手动

如果脉冲安全门的工作失误，也可以人工操作控制开关KK，控制安全门的开启和关闭。为了避免人工控制安全门时发出的关闭指令过长，关阀位置的绿色信号灯HG是接在闪光电源上的。22当人工关闭安全门后将控制开关放在自动位置时，绿色信号灯的电源恢复正常，这时绿灯转为平光。对汽包锅炉来说，当蒸汽压力降低时，汽包水位会产生瞬时上升的假水位现象，因此，在安全门开启时为避免水位保护动作，应通过开阀接触器KMC1的触点闭锁水位保护。23汽压保护系统母管制运行锅炉：汽压保护系统动作参数分两值，当锅炉汽压升高到第一值时,保护系统应发出压力偏高信号,此信号并作第二值的“与”条件。当压力升高到第二值时,停掉部分给粉机或开对空排汽门使主汽压力回降。单元制运行锅炉：对于单元制的燃煤锅炉,分有旁路系统的锅炉保护系统和无旁路系统的锅炉保护系统。高三值对空排汽汽包炉水位保护2425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,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,严重时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。水位过低时锅炉水循环将遭破坏,水冷壁安全受到威胁。水位保护的作用

当锅炉缺水而造成汽包水位过低时,为了避免“干锅”和烧坏水冷壁管,应采取保护措施,如打开备用给水门,必要时采取紧急停炉；当水位过高而造成“满水”时,及时打开放水门,必要时也采取紧急停炉,以避免事故发生或防止事故扩大。261.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。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。(1)锅炉缺水的原因。1)水位计指示不准确，无法判明真实水位。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。3)给水压力降低。4)锅炉受热面爆管。5)锅炉排污不当。6)运行人员误操作。27(2)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，应核对水位计，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，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。282.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。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。一般水位偏差分为三个值,称为高一、高二、高三值(例如:+50、+150、+250mm)，反之称为低一、低二、低三值(例如:-50，-150、-250mm)。高或低一、二值为报警值,三值为停炉值。293032DCS系统锅炉汽包水位保护逻辑原理图3334水位保护的电气原理35水位保护的电气原理1.当水位高到第一值时,水位高一值触点(由单独水位发送器或带触点的水位表提供)闭合,中间继电器23ZJ带电,它的一副常开触点闭合发出灯光报警信号,另一副常开触点闭合,作为打开事故放水门的"与"条件，它的一副常闭触点断开，闭锁打开备用给水门的操作。2.当水位高到二值时,水位高二值触点闭合,继电器4ZJ的线圈通电,它的一副常开触点闭合,发出水位高二值的灯光报警信号,另一副常开触点闭合,发出开事故放水门的启动指令,通过lZJ和2ZJ的常闭触点,使中间继电器6ZJ的工作线圈通电。

366ZJ有两副常开触点,第一副闭合,发出打开事故放水门的信号(通过事故放水门的控制回路起作用),第二副触点闭合,作为水位高三值的“与”条件。3.事故放水门是否打开,除取决于水位高一值和水位高二值是否同时出现外,还取决于1ZJ或2ZJ的常闭触点是否断开,因为在电气回路上23ZJ、4ZJ和lZJ、2ZJ组成了“禁止”逻辑门,只要1ZJ和2ZJ中的任一触点断开,启动指令都被禁止。1ZJ断开的条件是安全门动作,2ZJ断开的条件是计算机有禁止信号发出。37当"安全门"动作时,DKJ触点闭合产生禁止信号,这个禁止信号经过一段时间后自动消除,因此专门设置了一个延时回路,它的工作原理如下:DKJ触点闭合,时间继电器SJ带电,而lZJ通过SJ的常闭触点通电,lZJ的常开触点闭合,起自保持作用,常闭触点1ZJ断开,对事故放水门的启动指令起禁止作用。当计算机发出不允许开事故放水门的信号时,计算机的常开触点闭合,2ZJ通电,常闭触点断开,启动指令被禁止。38如果水位高一值和高二值同时出现后,无禁令信号到来,开事故放水门的启动指令就顺利通过,这时将放水门打开,进行事故放水。

4.当水位高到第三值时,水位高三值常开信号触点闭合,继电器5ZJ通电,其常开触点闭合,6ZJ触点已处于闭合状态,中间继电器12ZJ通电,12ZJ的常开触点闭合,发出紧急停炉信号,然后就按事故停炉的顺序停止锅炉的运行。打开事故放水门后,如水位降到高一值以下,这时水位高一值触点断开,23ZJ断电,6ZJ相应断电,开事故放水门的信号消除。23ZJ的常闭触点闭合,发出关闭事故放水门的信号(见图2-6中至"被控设备"回路)。392.3直流锅炉断水保护一、直流锅炉汽水系统的特点各受热面(省煤段、蒸发段和过热段)没有明显分界线,没有中间储存环节,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。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。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,如果在断水后几秒钟内不能恢复供水,这将严重危及锅炉的安全,为此应装设断水保护系统。二、直流锅炉断水保护系统4041锅炉再热器保护再热器壁温高保护

锅炉点火后,受热面被加热,受热管道中的积水被蒸发。升压后,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,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,因而蒸汽在管内的流量还是很小的。为此需对再热器进行壁温高的保护。42锅炉再热器保护再热器壁温高保护的措施

采用限制受热面入口烟气温度的方法,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。当烟温超过规定限值时,应停运若干个油燃烧器,并及时调整风量,使烟温不超过规定值。若调整失效,烟温继续超过限值,则主燃料跳闸(MFT),迫使紧急停炉。而当锅炉启动成功,再热器内有冷却蒸汽流动,则该项保护措施将手动切除。43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测器。锅炉启动时将测温探头伸进烟道，严密监视烟气温度。启动结束转为正常运行时，将测温探头退出，以免探头烧坏。当烟温超过规定限值时，应停运若干个油燃烧器，并及时调整风量，使烟温不超过规定值。若调整失败，烟温继续超过限值，则主燃料跳闸(MFT)，迫使紧急停炉。而当锅炉启动成功，再热器内有冷却蒸汽流动，则该项保护措施将手动切除。

44(1)汽轮机跳闸时燃料量>25%额定值，并且锅炉热负荷>40%，则MFT动作。(2)汽轮机跳闸时燃料量>25%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MFT动作。(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压旁路门同时关闭，则MFT动作。(4)发电机尚未并网，但油燃烧器≥8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MFT动作。45再热汽温高保护

一般通过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,为了防止再热器损坏,不得不使用喷水减温。当再热汽温达到正常值时,自动关闭事故喷水电动门。当锅炉燃烧恶化而引起烟道中二次燃烧、再热器前受热面积灰、结焦而引起再热器进口烟温严重升高，或减温减压装置失灵等，都可能引起再热汽温过高。保护措施是打开事故喷水门，进行紧急降温，以保护再热器。当再热汽温达到常值时，自动关闭事故喷水电动门。462.2炉膛爆燃的原因及防止炉膛爆燃

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程。此时，炉内反应物放热速度极高，烟气迅速膨胀，并且炉内多个不同的爆炸中心形成的压力波互相重叠，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混合物突然同时被点燃，这种现象称为爆燃，俗称“放炮”，严重的爆燃即为爆炸。由于炉膛压力骤增，超过炉膛结构所能承受的压力，使炉墙外延崩塌称为“外爆”。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，炉膛就会向内坍塌，这种现象称为炉膛“内爆”。

47炉膛外爆只有符合下列三种情况才有可能发生爆燃。(1)炉膛或烟道内积存了燃料和助燃空气。(2)积存的燃料和空气的混合物是具有爆炸性的，即可以点燃的混合物(达到了爆燃的浓度)。

(3)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，也不可能没有点火能源，因此，防止爆燃的主要措施是防止可燃物在炉膛、烟道中的积存。48炉膛内最可能发生可燃混合物积存的几种危险情况：(1)燃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。(2)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。(3)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。(4)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，使这些可燃混合物点燃。49影响爆燃后压力升高的主要因素是：(1)可燃混合物贮存容积同炉膛容积的比值Vr/V（炉膛容积V为定值）；(2)可燃混合物单位容积发热量Qr；(3)爆燃前炉膛介质的绝对温度T1。50(1)Vr/V。是一个相对值。对某一台锅炉而言，V为常数，只有当可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)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，延续时间越长可燃物的积存量将越多，这说明在点火时如送入的燃料未点燃或已点燃而火焰又中断时，就应立即切断燃料，切断越快进入炉膛的燃料就越少。(2)Qr。Qr越大，爆燃后的压力升高就越大。Qr值的大小同燃料空气的浓度比有关。在理论燃烧空气量时，Qr值最高且火焰传播速度最快。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：随着以后外界空气扩散进去高浓度的燃料将成为可燃混合物。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，但是当空气扩散进入后就可能会引起爆燃。51(3)T1。

T1越低，爆燃后的破坏压力越大。这是因为容积和压力一定时，绝对温度越低介质的质量就越多。在锅炉点火期间炉膛温度低，这时爆燃的破坏力将更为严重。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存。化石燃料的着火温度一般不超过650℃，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，一般认为当炉膛温度超过750℃时，可保证不发生炉膛爆燃。

52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。在稳态运行时，P在近似于大气压力下保持为常数，并且与质量M和温度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量与温度的乘积不变。炉膛熄灭后温度T下降，又引起P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。53炉膛内爆一般发生在燃料中断之后如：(l)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)燃料突然中断造成炉膛负压增大。(3)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，而引风机还在抽吸，因而使炉内的空气及烟气量陡减，在10~20s之内烟气量减少到额定值的50%，因而烟气侧的压力急降，使炉膛负压在7~8s之内降到3050~6860Pa，造成炉膛钢性梁及炉墙的破坏。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5455防止炉膛爆燃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。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。防止炉膛爆燃的原则性措施(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足够的点火能源，能把主燃料点燃。(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时，这段时间应尽可能缩短，使积存的可燃物容积只占炉膛容积的极小部分。(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，使之超出可燃范围，并不断地把它吹扫出去。(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。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。另外点火由手动改为自动也是减少误操作的一种措施。56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?吹扫时要使炉膛有一定的换气量和一定的空气流速，一般要求换气量不少于炉膛容积4倍的空气量，而空气量应不小于额定负荷时空气流量的25%~30%，以免被吹起的燃料又沉积下来。吹扫时间为5min以上才认为炉膛内没有可燃混合物的积存。点火时，若点火能量过小，不足以把主燃烧器点燃。这时火焰监测器检测出有火焰即点火器火焰，而实际上主燃烧器并没有点燃。另外，有时点火能量不大也可能点燃主燃烧器，但点火延迟时间过长，在点火延迟时间内送入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛中，当主燃烧器点燃后又会把积存的燃料一起点燃，形成爆燃。正确安装点火器并加大点火能量；缩短主燃烧器点火时间，一般点火延迟时间为10s，在10s内没能点燃主燃烧器，应立即切断燃料；就能克服点火能量过小而引起的爆燃。火焰中断时防止炉膛爆燃

只要燃烧器的火焰熄灭，就应立即切断燃料，不可先去炉前观察火孔后再回到控制室切断燃料，因为这段时间一般需要20s。如果是1000T/h锅炉在满负荷时，每秒约有40kg煤粉进入炉膛，20s就有800多kg煤粉进入炉膛，大量没有燃烧的燃料在炉膛内积存，时间越长积存的就越多，在灼热的炉膛内引起爆燃的可能性和危险性就越大（尤其是在部分火嘴先熄灭时）。当任一燃烧器先熄灭时，就应该立即切断该燃烧器的燃料，当全部火焰熄灭时，应立即切断全部燃料。57其中P2炉墙结构所能承受的压力为已知的，假定由已熄灭的燃烧器进入炉膛的可燃混合物为理论燃料空气混合物，这样单位容积混合物的热值Qr为已知的，允许的最大延迟时间τ为上式，火焰熄灭到切断燃料这段时间越短越好。因此若由人工操作改为自动保护，就可降低这段时间。

火焰熄灭后只切断燃料，是不是就没有燃料继续进入炉膛呢?如在燃料阀门与燃烧器之间有一段管道，燃料切断后管道中积存的燃料还会进入炉膛；若燃料阀门关不严，仍有燃料漏进炉膛，若由于空气不足引起火焰的熄灭，当燃料切断后空气仍然继续流入，有可能使积存的燃料成为可燃混合物。因此一般采用在燃料切断后的同时，进行炉膛吹扫。58防止炉膛内爆的措施：为了防止炉膛内爆发生，在运行中应严格控制炉膛的负压值，若因灭火切断燃料时，应逐渐关小引风机挡板，以免炉内负压骤增；另外设置炉内压力报警和安全保护装置也是重要措施。锅炉运行时，正常情况下炉膛负压应控制在-1.3mmH2O到-2.5mmH2O。当炉膛负压低于-76mmH2O时应报警；如果负压低于-254mmH2O时且持续2s应切断主燃料；在主燃料重新着火之前和主燃料切断后，进行通风的5min内，如果炉膛压力低于-254mmH2O达2s时应切断所有送、引风机。锅炉甩负荷时，炉膛的送风量必须维持在甩负荷的数值；机组甩负荷时应尽可能地减少炉膛中的燃料，若能在5~l0s内减少掉，炉膛压力偏离的幅度就可能缩小。59602.3火焰检测系统火焰检测器

炉膛安全监控系统的正常运行依赖于准确、可靠的火焰信号。火焰检测器是FSSS重要的前端设备，它提供的信号准确与否对炉膛安全监控系统的正常运行起着决定性的作用。

火焰检测器是用于监视炉膛内火焰燃烧的稳定性和火焰动态变化的探测与监视，对于防止炉膛爆燃、维护锅炉运行的安全性极为重要。对于大容量锅炉、燃烧器多层布置且多数配置中速磨直吹式制粉系统。由于磨煤机运行性能直接影响燃烧稳定性，在煤质变差或低负荷燃烧工况下，燃烧稳定性变差，容易出现灭火或爆燃事故。为此，不仅需要全炉膛火焰探测与监视，而且更需要实现单只燃烧器火焰的探测与鉴别，判别层火焰的稳定性及火焰是否存在。因此，火焰检测器是锅炉炉膛安全监控系统十分重要的部件。

61火焰检测原理

物体温度高于绝对零度时会因为其内部带电粒子的热运动而向外发射不同波长的电磁波，这称为物体的热辐射。热辐射是电磁波，因而与可见光等有相似的性质，如以光速传播、服从折射和反射定理等。锅炉炉膛内燃料燃烧时会发出大量热辐射。锅炉使用的燃料主要有煤、油和可燃气体，这些燃料在燃烧过程中会以热辐射的形式向外发射不同波长的电磁波。

62

以煤、油作为锅炉燃料，这些燃料在燃烧过程中会发出红外线、可见光和紫外线。不同种类的燃料发出火焰光线的强度分布是不相同的，因此采用火焰检测元件也不同。如煤粉火焰中除了有不发光的CO2和水蒸气外，还有部分灼热发光的焦碳粒子和炭粒，它们有较强的可见光、红外线和一些紫外线，而紫外线容易被燃烧产物如灰粒等吸收而很快被减弱，因而宜采用可见光或红外线火焰检测器。如暖炉油火焰中除了有一部分CO2和水蒸气外，还存在大量发光的炭黑粒子，它也能发出较强的可见光、红外线和紫外线，因而可采用可见光、红外线和紫外线火焰检测器。63火焰具有三大特性：

火焰的波长、燃烧频率、强度。

(1)油燃烧的火焰含有大量的紫外线、红外线、可见光，燃烧频率较高。可用可见光、红外线或紫外线火焰检测器。但是，蒸汽雾化的油燃烧的火焰应使用红外线火焰检测器，因为蒸汽和灰分能吸收部分紫外线而可能导致紫外线火焰检测器不稳定。

(2)煤粉燃烧的火焰含有大量的红外线、可见光，燃烧频率较低。一般使用可见光或红外线火焰检测器。

(3)气体燃烧的火焰含有大量的紫外线，少量的红外线和可见光，燃烧频率较高。一般吏用紫外线火焰检测器。64不同的燃料选用火焰检测器的形式不一样，火焰检测器有以下几种：(l)紫外光(UV)火焰检测器，响应紫外光谱约290~320nm波长，适用于检测气体和轻油燃料火焰。(2)红外光(IR)火焰检测器，响应红外光谱约700~1700nm波长，适用于检测油、煤、固体燃料燃烧的火焰检测。(3)可见光火焰检测器，适用于检测重油和煤火焰，也可用于检测轻油火焰，但受背景光干扰大，穿透黑龙区的能力较差。(4)离子棒(火焰棒)火焰检测器，利用火焰的导电性检测气体燃烧的火焰(一般为气体点火火焰)。65紫外线火焰检测器利用火焰本身特有的紫外线强度来判别火焰的有无。紫外线波长范围较小，在2×10-7~3×10-7m间，探头采用紫外光敏管，它是一种固态脉冲器件，发出的信号是脉冲频率与UV管辐射成正比例的随机脉冲。紫外线火焰检测器对天然气和透明无遮盖的轻油火焰效果较好，能有效地监视单只燃烧器的着火情况，在油、气炉上被广泛采用。由于紫外线辐射易被油雾、水蒸气、煤尘及燃烧产物所吸收，所以在风量失调工况下的重油燃烧或煤粉燃烧中，用紫外线管检测是不可靠的，尤其在低负荷下，用紫外线检测煤火焰灵敏度很低，故紫外线检测只适用于气体燃料而不适用于煤粉。

66红外线火焰检测器利用火焰大量存在着9×10-7m以上的红外线，这些波长的光线不易被煤尘和其他燃烧产物吸收，故适用于检测煤粉火焰，也可用于重油火焰，是一种较好的火焰检测器。可见光火焰检测器利用火焰中存在的可见光的脉动频率和强度来判断火焰有无。可见光的强度和火焰的闪烁频率经逻辑处理后，即可鉴别相应燃烧的火焰“有”和“无”。可见光敏感元件为硅光电二极管，经红外滤波后，感受区在3×10-7～8×10-7m之间。美国CE公司生产的可见光火焰检测器是一种带有近红外滤波光敏特性的光电元件，光电管频率响应曲线如图所示，它是在大型燃煤炉上作出的一组试验曲线。67SAFE-SCAN型火焰检测器

SAFE-SCAN-I型火焰检测器是一种带有近红外线滤波光敏特性的光电元件，如图所示为光纤和光电管的光敏特性

无红外滤波光电管对红外线区和可见光区有响应，而带红外滤波的光电管仅对可见光区有响应，从图中三条曲线来看，它们对紫外线区均不敏感，因而它们不会受紫外线的干扰

SAFE-SCAN型火焰检测器采用了带红外滤波器的光电二极管，它的敏感波长仅为400~700nm，波形的峰一峰值较大，灵敏度高68

炉膛火焰的可见光通过探头内的透镜将光信号引出炉膛，经光电二极管将光信号转换成电流信号，该电流信号的大小反映了炉膛火焰的强弱，电流信号的频率反映了火焰的脉动频率。

电流信号经放大后送往远方处理机架，该机架有三个通道，分别对火焰的强度、频率进行检测，若检测电路工作正常，而火焰的强度和频率又在设定范围内，则“强度”、“频率”指示灯亮，“故障”指示灯灭，并发出“有火焰”信号。69（1）探头部分。火焰检测器的探头由平镜、凸镜、光纤导管等组成。炉膛火焰经过视角为3º~5º的透镜后再经过长度为1.5~2m的光纤电缆将火焰信号直接照射到光电管上，光电管将光信号转换成电流信号，并由对数放大器转换为电压信号。由于光电二极管输出的电流值是发光强度的指数函数，故采用对数放大器。当可见光发光强度大幅度变化时对数放大器的输出呈小幅度变化，这样可以避免放大器饱和,使得不同负荷下的正常火焰信号都在预定值之内。在对数放大器上连接了一个发光二极管(LED)负反馈回路，使得在停炉期间仍有LED的光线照射到光电管上，于是探头可以向后端处理电路发送一个稳定的电流信号，使检测器处于工作准备状态而不是报警状态。当此探头输出的电流过大或过小时，表明探头部分的电子元件或连接电缆可能出现故障。对数放大器输出的电压信号经过传输放大器转换成电流信号然后由屏蔽电缆传输至处理机箱。采用电流传输可以提高信号的抗干扰能力减小信号的衰减适合远距离传输。70(2)处理机架

。对从探头传输回来的信号进行处理得出火焰的“有”、“无”信号。从探头输出来的电流信号的大小反映了炉膛火焰的强弱，电信号的频率反映了炉膛火焰的脉动频率。电流信号在处理机架内经“电流-电压放大”模块转换、放大后分别送入三个通道对火焰信号进行频率检测、强度检测和故障检测。三路信号均用发光管指示检测结果，还可以在一个指示表上反映火焰信号的强度。如果火焰检测器本身没有故障，火焰频率信号和强度信号又在设定范围内，则“强度”、“频率”指示灯亮，“故障”指示灯灭，并发出“有火焰”信号。71强度检测强度检测是对火焰的直流分量进行检测,直流分量反映的是火焰强度(亮度),火焰强度越高,信号的直流分量就越大。我们就是通过强度检测电路来对火焰的直流分量进行检测的。强度检测电路的信号强度设定值也分上限设定和下限设定,即“置出”和“置入”,这两个设定值确定了信号设定范围“置入”设定值略低于燃烧器燃烧时的火焰强度,“置出”定值的设定根据检测器使用目的而定。如果检测器不仅用于单个燃烧器监视,而且还用于全炉膛火焰监视,那么“置出”值就要设定得略低于火球强度设定值,就是说,所监视的燃烧器熄火,但炉膛仍有火焰时,强度信号虽然低于“置入”值,但不低于“置出”值,仍然要显示“有火焰”,直到炉膛熄火,强度信号消失,这时才显示“无火焰”；如果单纯地用来监视燃烧器火焰,“置出”值就要接近“置入”值,只要燃烧器熄火,马上显示“无火焰”,这时背景火焰对探测器应无影响。当然这些设定值要通过现场试验来确定。此外,强度信号还可以用来作为模拟量显示信号,送到火焰强度指示表去。72频率检测不同燃料燃烧时,其火焰的脉动频率是不同的,如煤粉火焰脉动频率大约为10Hz左右,油火焰为30Hz左右,这是由燃料的固有特性所决定的。由于这种特性,在多种燃料同时燃烧时,就可以检测到各种燃料的燃烧状态。例如,煤粉和油同时燃烧,要鉴别油枪火焰,尽管检测器探头只对准油枪火焰,但炉膛背景火焰(煤粉燃烧形成的火球)不可避免地被摄取,但是这两种火焰的脉动频率有明显的差异,油火焰的脉动频率大于煤火焰的脉动频率,采用高通滤波器就可将火焰信号中煤火焰的低频分量滤去,然后得到的信号就完全是油火焰的信号。73来自I/U的信号经交流放大器和触发器后转换成一系列方波脉冲，该脉冲的频率随火焰信号的频率而变，它与一个频率可调的鉴频器的内部设定频率进行比较。当火焰信号频率高于设定频率时，鉴频器就有输出，反之没有输出。即火焰信号频率不可能低于某设定值，低于此值就不会发出“频率允许”信号。可调频率鉴频器的频率设定值是由机箱面板上的8个小型开关（DIP开关）来进行设定，设定范围为3~100Hz。这个频率设定范围是充分考虑了各种锅炉，不同燃烧工况和不同燃料的情况下确定的。如油火焰根部的脉动频率为20~30Hz，而火球的脉动频率约为5~15Hz。随着负荷增加，火焰的脉动频率增加。为了防止火焰脉动频率瞬时波动的影响,延时2s。74在多种燃料同时燃烧时就可以检测到各种燃料的燃烧状态。不同火焰的脉动频率有明显的差异，油火焰的脉动频率大于煤火焰的脉动频率，采用高通滤波器就可将火焰信号中煤火焰的低频分量滤去，然后得到的信号就完全是油火焰的信号。交流电压信号进入频率检测回路后首先经过半波整流变成“零基”方波信号，再送入高通滤波器。高通滤波器的频率设定值可调，可以在现场进行试验来确定频率设定值。这样就可以区别油枪火焰状态和背景火焰状态。75故障检测从现场来的电流信号送到处理机柜后,首先经过一次放大,将电流信号转换成电压信号,然后分三路同时送到故障检测、频率检测和强度检测电路中去。火焰信号经电流电压转换后,送到故障检测回路,与事先整定的火焰信号电平设定值进行比较,电平设定值分上限设定值和下限设定值。当光电转换回路工作正常时,火焰信号电平在上、下限之间的正常范围内,检测电路输出低电平信号,经反相后,表示无故障,故障指示灯不亮。当光电转换电路出现故障时,如断路等,那么信号电平就会超过上下限设定值,检测器输出高电平报警信号,故障指示灯亮,火焰指示信号被闭锁。76层火焰监视原理对于四角布置、切圆燃烧的锅炉来讲,检测器也是四角布置,一个角布置一只。一般来讲,炉膛火焰监视都是以层为单位的,“层火焰”的概念通常设计为:(1)层火焰显示。接受四个检测器的火焰信号,进行四取二逻辑判断,当四个检测器中有两个显示有火焰时,则输出"本层有火焰"信号。(2)层故障报警。四个检测器中有任何一个出现故障,则发出"本层火焰检测器故障"信号,进行声光报警,并将层火焰信号闭锁。77全炉膛灭火检测全炉膛灭火检测采用“投票”方式进行，因为全炉膛是否灭火的判断不仅依赖于煤粉层和油层。只有在煤粉层和油层同时投“灭火”票时，才能证实全炉膛灭火。每个“层”火焰信号与相邻层煤粉喷嘴的工作情况合为一个煤粉层“投票”信号。当油层2/4有火焰时，可以支持全炉膛火焰燃烧，不发出灭火信号，而当油层3/4无火焰时，油层投票“灭火”

全炉膛灭火检测逻辑图78(二)SAFE-SCAN-Ⅱ型火焰检测器

测量原理与I型基本相同，但它采用一个探头同时检测两种不同的火焰，它能在背景是炉膛火球火焰的情况下，鉴别出邻近单根油枪的火焰。探头部分将检测到的两种燃料的可见光信号转换成电流信号，送到检测器的处理机架，处理机架内部也设有频率检测、强度检测和故障检测回路。Ⅱ型火焰检测器的频率检测回路有两路：一路按单根油枪火焰频率设定；另一路按煤粉火焰频率设定。两路频率检测回路都与探头相连，这样就避免了在同一个二次风室内装设两套火焰检测探头的必要，可以节省一部分探头及电缆的投资。探头置于油枪边，当油枪停止工作时，又可监视煤粉火焰。79(三)SAFE-FLAME-DFS数字式火焰检测器

使用多燃料的检测探头，即一个探头可同时检测煤、油、天然气等不同燃料。采用计算机技术，每个信道都配有独立的微处理器，灵敏度和可靠性都有提高，具有相互独立的检测、判断输出、有多种接口的输出方式。

由火焰探头和信号处理机架组成，机架和探头最远可相距2000m，每一个信号处理机架有4块独立的信号处理卡、一块信号故障输出卡和一块电源卡。探头电流信号通过信号处理卡对信号进行放大，数据采集和A/D转换，经微处理器处理后，对火焰信号进行判别，火焰检测卡将DFS火焰检测信号和背景特征参数比较，进行判别计算，得出综合输出，对特征参数(频率、强度)进行显示。

DFS检测器还有火焰品质参数计算功能，它是对火焰检测效果的综合反映。通过对火焰检测计算出火焰频率、强度及火焰品质，可以方便地对火焰检测设备进行调整、设定及维护。80UNIHAME火焰检测器火焰检测器原理

FORNEY公司UNIFLAME系列火焰检测器是智能一体化火焰检测器，火焰探头是基于微处理器的火焰探头，采用了固态红外、紫外和双通道传感器。

火焰光信号通过光纤装置(或观察管)传递到NIFLAME探头的光电传感器上进行光/电转换，电流信号经过放大并进行信号预处理，然后将有一定特征(代表火焰的波长、频率、强度)的信号转化为脉冲信号，完成火检信号的预处理过程。

探头可就地控制或远程调试。就地控制可输入密码后进入编辑菜单直接对火焰探头进行调试，特别适用于单个燃烧器故障，急需现场解决和现场调试的情况；远程调试可在远程PC上通过专用火检软件进行调试。81

UNIFLAME火检含有自检系统，以确保不会提供一个虚假的“有火焰”信号，每只火检探头的火焰强度信号输出有4~20mA标准模拟量信号输出，以及“有火/无火”开关量触点输出和火检故障报警输出，并伴有信号隔离措施，便于与DCS连接。火检系统组成

一套完整的UNIFLAME火焰检测系统包括以下几方面：①外导管组件、内导管组件(含光纤)和安装管组件；②UNIFLAME探头；③电缆组件及接线箱；④火检电源箱；⑤PC、通信软件及附件；⑥火检冷却风系统。82UVISOR型火焰检测器

ABB公司UVISOR型火焰检测器有两种：UR600-1000UV型用于检测油火焰的紫外线火焰检测器；UR600-2000IR/EF-A型用于检测煤火焰的红外线火焰检测器。

Gap是一种磷化镓光敏电阻，其特点是对紫外线辐射特别敏感。燃料燃烧时，由化学反应产生闪烁的紫外线辐射，使磷化镓光敏电阻感应，经过光电转换，再经放大器运算处理后，输出4~20mA的火焰强度信号。Pbs是一种硫化铅光敏电阻，其特点是对红外线辐射特别敏感，燃料燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外线辐射，使硫化铅光敏电阻感应，经光电转换，再经放大运算处理后，使硫化铅光敏电阻感应，经光电转换，再经放大运算处理后，输出4~20mA的火焰强度信号。

火焰检测器由石英镜头，光电二极管感应元件及位于探头头部的信号调节/前置放大电路组成。83火焰检测器以下功能1.参数自动调整功能

使用自动调整菜单中的SCOFF，SCON和CALC命令可使通道有关的参数自动进行最优选择。燃烧器关闭时，通过SCOFF控制，处理器以火焰不存在为假设，对信号进行扫描检测并查找可编程滤波器内的全部组合参数。得到的组合参数被保持一段时间，随后将这一组参数储存起来，它代表无火工况。

燃烧器投用时，通过SCON控制，处理器以火焰存在为假设，对信号进行扫描检测，这个检测过程保持400s时间，待监测过程稳定，如扫描过程不曾被中断，则发出SCON、SCOFF、GOOD信息，否则发出BAD信号。再通过CALC命令，处理器自动计算出带通最佳值(LF、HF)和背景值(B)，随后这一组参数被储存，它代表有火工况。842.自动诊断功能该处理器具有以下三种诊断功能。(1)启动诊断：在火焰探测开始前先对硬件、软件功能进行诊断。诊断通过后，表示已做好准备。(2)在线诊断：在运行中连续不断地对电源系统进行诊断，发现问题会作处理并进行报警。(3)循环诊断：重复上电时的诊断，在发现故障时将关闭火焰继电器，只有在一次自检通过后火焰继电器才恢复工作。3.预报警功能

当火焰信号达到预报警门槛时，发出预报警信号，预报警信号通信接口与监控系统相连。4.记录功能

火焰信号的信息可以记录在储存器中，共有1200对数据可储存。85ISCAN火焰检测器

COEN公司的ISCAN火焰检测器既能探测紫外火焰，又能探测红外火焰，它能够检测油、气及煤等各种燃料的火焰。ISCAN从光转换到电信号，直至数字信号的全部处理过程都在火检探头里完成，所以也是一体化火检，不需要单独的放大器。

ISCAN的工作原理是基于检测火焰的闪烁频率，找到最大背景辐射强度为零时的闪烁频率点，忽略低于该频率的所有信号，而只检测闪烁频率高于该点的火焰，即所谓单点检测原理。ISCAN能够对相邻火焰视而不见，只对目标火焰响应。

对于对冲火焰，虽然火焰监测器视线既穿过目标火焰的高频区又穿过对冲火焰的高频区，但对冲火焰高频区距离较远，火焰强度较弱，通过调节有火/无火阈值，将强度较弱的对冲火焰调至阈值以下，从而使火焰监测器对对冲火焰也可视而不见，只对目标火焰响应。86火焰检测器的安装和调整

煤粉燃烧器的火焰监视一般采用交叉布置,即相邻两层煤粉喷嘴中间布置一层探头,该探头对于上、下相邻两层煤粉喷嘴火焰均有信号反映,而以下层火焰监视为主。这是因为探头对于下层邻近的一次风火焰敏感,而对于上层火焰有时由于风压变动或在工况变动时会受到影响。探头平行装在二次风口内,有利于探头清洁、防止结焦等。探头开孔简单,不涉及水冷壁弯管等问题。由于二次风道长,很难用机械的办法调整探头角度,一般采用固定探头。探头除了置于二次风口内外,也可将探头从侧墙看火孔或从侧墙开孔插入，由于探头不在二次风中,炉膛辐射温度很高,因而要求探头冷却可靠。为降低探头温度,往往将探头退至炉墙外,前端加装导光管,对准目标区域。87在安装和调整火焰检测器时必须做到以下几点：(1)火焰检测器安装位置要得当。原则是：视野合适，保证对火焰信号检测效果的灵敏性和准确性；安装方便，便于维护，尽量延长检测器的使用寿命。(2)探头的安装数量要合适。(3)采用“火焰强度”和“闪烁频率”双信号判定火焰信号。(4)光纤必须可靠且要求冷却风通畅。(5)保持探头清洁。(6)做好调整标定工作。

安装、调整和维护得当，才能正确检测炉膛火焰的燃烧和熄灭，还能判断火焰的稳定性，有利于炉膛安全监控系统的投运。882.4炉膛安全监控系统(FSSS)的作用和组成

炉膛安全监控系统的英文名称为FurnaceSafeguardSupervisorySystem(简称为FSSS)，也可称作燃烧器器管理系统(BurnerManagementSystem，简称BMS).

炉膛安全监控系统有两项重要作用，分别是锅炉安全保护作用和锅炉安全管理作用，分别由燃料安全系统(FuelSafeguardSystem，简称FSS)和燃烧器控制系统(BurnerControlSystem，简称BCS)完成。锅炉安全保护作用主要包括在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连续地监视；不断地按照安全规定的顺序对它们进行判断、逻辑运算；遇到危险工况，能自动地启动有关设备进行紧急跳闸，切断燃料，使锅炉紧急停炉，保护主、辅设备不受损坏或处理未遂性事故。

锅炉安全操作管理作用主要包括制粉系统和燃烧器的管理即控制点火器和油枪，提供给粉（煤)机的自启动和停止，提供制粉系统监视和远方操作，防止危险情况发生和人为操作的误判断，误操作。分别监视油层、煤层和全炉膛火焰。当吹扫、燃烧器点火和带负荷运行时，决定风箱挡板位置，以便获得所需要的炉膛空气分布。同时还供状态信号到协调控制系统、全厂监测计算机系统及全厂报警系统等。炉水循环泵控制。89FSSS的基本功能

炉膛安全监控系统的功能是确保锅炉安全、经济、稳定地运行，可分为燃烧器控制功能以及锅炉安全监控功能。具体将炉膛安全监控系统的基本功能分成以下几个方面：(1)炉膛吹扫。(2)油枪或油枪组顺控。(3)炉膛火焰检测。(4)磨煤机组顺序启停和给煤机、磨煤机保护逻辑。(5)主燃料跳闸(MFT)901.炉膛吹扫

锅炉停炉后，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FSSS系统设置了点火前炉膛吹扫功能。在吹扫许可条件满足后，由运行人员启动一次为时5min的炉膛吹扫过程。这些吹扫许可条件实际上是全面检查锅炉是否能投入运行。为了防止运行人员的疏忽，系统设置了大量的联锁，锅炉如果不经吹扫就无法进行点火。同时必须满足5min的吹扫时间，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。启动点火前吹扫时应保证炉膛内有足够的风量，一般采用25%~30%额定空气量。吹扫时应先启动回转式空气预热器，然后再按顺序启动引风机和送风机各一台，这样可防止点火后回转式空气预热器因受热不均匀而发生变形，同时也可对回转式空气预热器进行吹扫。在进行锅炉点火前吹扫时还应切断电除尘器的电源，这是因为如果炉膛内有可燃混合物，在吹扫时这些可燃性混合物将通过电除尘器至烟囱，除尘器电极上的高压有可能点燃可燃混合物引起炉膛爆燃。912.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、油系统泄露试验是否成功、油源条件、雾化介质条件、油枪和点火枪机械条件等。上述条件经确认满足以后，FSSS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，编排燃烧器启动顺序，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。3.煤粉投入许可及控制：系统成功地进行了锅炉点火及低负荷运行之后，即开始对投入煤粉所必备的条件进行检查，完成大量的条件扫描工作。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，有关风门挡板工况等。待上述诸方面条件满足后，系统向运行人员发出投煤粉允许信号。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、不成功跳闸等。系统还对煤层正常停运进行自动程序控制。4.持续运行监视：当锅炉进入稳定运行工况以后，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)。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、各种辅机工况等。发现各种不安全因素时都给予声光报警直至跳闸锅炉。925.特殊工况监控：这里的特殊工况是指“负荷返回”和“快速切负荷”，当机组发生这两种工况时，FSSS的任务是与其他控制系统(主要是MCS)配合尽快将锅炉负荷减下来。

“负荷返回(RB-RunBack)”是由主要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与锅炉运行的辅机负荷能力相匹配的值，同时将汽轮机负荷调整到该目标值。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(FCB-FastCutBack)”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工况。这时锅炉的目标负荷通常是10%MCR，并投入燃油以保证燃烧稳定。6.紧急跳闸：锅炉在运行中若出现了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。如出现炉膛熄火、燃料全中断等情况时，FSSS将启动主燃料跳闸(MFT，MainFuelTrip)，同时记录和显示“首出原因”，以便于处理。FSSS还向运行人员提供手动启动主燃料跳闸的手段。发出主燃料跳闸信号后，FSSS将切除所有燃料设备和有关辅助设备，切断进入炉膛的一切燃料。主燃料跳闸后仍需维持炉内通风，故需要进行吹扫以清除炉膛及尾部烟道中的可燃性混合气体。吹扫结束前，在有关允许条件未满足的情况下，不允许再送燃料至炉膛；系统不容许运行人员在不遵守安全规程的情况下启动设备，如果违反安全规程，设备将无法启动或自动停运。937.跳闸后炉膛吹扫：

锅炉紧急跳闸时，炉膛在一瞬间突然熄火，残留大量可燃性混合物而且温度很高，很可能引起炉膛爆炸。因此，FSSS在锅炉跳闸的同时启动炉膛吹扫，吹扫时间也是5min。与点火前吹扫不同的是，跳闸后的炉膛吹扫被自动启动，且许可条件大为减少。如果是由送、引风机引起的锅炉跳闸，系统将全部烟、风挡板开至最大，利用自然通风冷却炉膛。9495FSSS的组成l.系统的基本构成目前炉膛安全监控系统通常由四个部分组成：控制台(操作盘）、逻辑控制系统、执行机构和检测元件（现场设备）见下图。也可以说：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、被控对象等组成，

96(l)控制台。FSSS的控制台包括运行人员控制盘(操作员CRT和键盘)、就地控制盘、系统模拟盘等。FSSS运行人员控制指令可以通过运行人员控制盘来实现，运行人员控制盘包括指令器件和信息反馈器件。指令器件是用来操作有关设备的操作按钮或开关，用来对燃烧设备进行操作，如锅炉启动时燃烧器点火和锅炉停炉时燃烧器熄火等操作。信息反馈器件是指用来表示燃烧设备状况信息的指示灯或其他设备，向运行人员反馈燃烧设备的运行状况。运行人员控制盘一般安装在中央控制室内，锅炉燃烧设备的启、停操作都可以在该控制盘上进行，燃烧设备状况也从该盘上得到。为了便于维修、测试和校验现场设备，FSSS一般需要设置就地控制盘，如给煤机就地盘、磨煤机液力和润滑油系统就地盘等。系统模拟盘是系统调试和故障寻找的有力工具，它一般安装在FSSS的逻辑柜中，可以对各层燃烧设备及总体功能进行模拟操作实验。97(2)逻辑控制系统。逻辑系统可以看作是FSSS系统的“大脑”。FSSS需要控制的设备多、流程和操作方式多变，使得FSSS的逻辑控制系统比较复杂。逻辑控制系统一方面接收运行人员的操作指令，一方面接收检测元件发送来的实时状态信息，这些状态信息既包括锅炉炉膛的状态信息，也包括执行机构的执行状态。逻辑控制系统综合运行人员的操作指令和检测信号，进行一系列的逻辑运算，逻辑运算的结果驱动执行机构，控制相应对象(如燃料阀、风门挡板等)。同时逻辑控制系统发送信息给反馈器件，使运行人员随时掌握燃烧设备的运行状态。FSSS并不是一个完全独立的控制系统，它与其他控制系统有机地联系在一起。98

FSSS采用了分层逻辑结构，分为下位逻辑和上位逻辑，而上位逻辑又分为层逻辑和公共逻辑。下位逻辑控制的具体对象是角逻辑回路，用来实现对一台煤粉燃烧器或点火器的控制；层逻辑是对层燃烧器进行自动点熄火控制和状态监视的回路；公共逻辑是对全部燃烧器进行监控，实现主燃料跳闸(MFT)或锅炉紧急停炉、机组快速甩负荷(FCB)、主要辅机故障减负荷(RB)功能的逻辑控制。

运行中，操作指令(计算机指令或手动控制指令)送至上位逻辑，再由它向各个下位逻辑发出指令，对角逻辑回路实现控制。若上位逻辑发生故障，仍可通过下位逻辑或现场操作对燃烧器实现控制，不会影响锅炉运行。若下位逻辑发生故障，则仅仅影响该逻辑控制的燃烧器运行，而其他燃烧器仍可继续运行。

炉膛安全监控系统采用分层逻辑结构，既能使控制操作更加灵活，又能确保系统的可靠性，并且便于在线检修。如果系统采用的是专门设计的面向控制对象的语言，就可以方便地修改系统的控制功能。99(3)执行机构。

它也称驱动装置，是FSSS系统中的驱动机构。包括各种电磁阀、控制阀、点火枪的驱动机构、各种挡板的驱动装置、给煤机的电动机控制器等。驱动装置用于控制进入炉膛的燃料和空气，相当于FSSS系统的“手脚”。燃烧系统的驱动装置包括：①电动、气动和液动的阀门；②电动机驱动设备，如给煤机，磨煤机，密封风机等；③点火器、油枪推进装置等。

运行人员通过逻辑控制系统控制这些装置。逻辑控制系统给这些驱动装置的指令，不是开，就是关；不是启动，就是停止；不是伸进，就是退出。(4)检测元件。

检测元件是FSSS的基础，用来监测炉内燃烧和燃料空气系统状态，如炉内有无火焰，空气、燃油的压力、温度是否满足规定要求，以及阀门、挡板开关位置等，检测元件包括：反映执行机构位置的限位开关；反映诸如压力、温度、流量是否正常的传感器，如压力开关、温度开关、流量开关等；监视炉膛压力的压力开关；监视炉膛火焰的火焰检测器等。它相当于FSSS系统的“耳目”。

1002.5FSSS系统的逻辑程序

FSSS系统的逻辑程序是指锅炉燃烧系统各个设备的动作所必须遵循的安全连锁、许可条件和先后顺序以及它们之间的逻辑关系，它使得整个系统能按照正确的顺序安全启停和正常运行，一旦安全连锁条件破坏或规定的许可条件不满足，则自动停止执行程序，并作出相应的动作，保证锅炉燃烧系统所有设备保持在安全状态。

FSSS逻辑程序的一个核心问题是通过周密的安全连锁和许可条件，防止可燃性混合物在炉膛、煤粉管道和燃烧器中积存，以防止炉膛爆炸的发生。FSSS系统的逻辑程序一般分成以下几个部分：炉膛吹扫、泄漏试验、油层控制、煤层控制、火焰检测及全炉膛灭火保护、主燃料跳闸、二次风挡板控制，辅机故障减负荷及机组快速甩负荷等控制逻辑。

101FSSS的图纸

炉膛安全监控系统比较复杂，涉及到锅炉的燃烧系统、制粉系统和燃油等系统，数百个输入、输出信号需要与现场设备或其他系统联系，并且这些信号之间具有复杂的逻辑关系。为了便于操作人员了解和掌握，便于安装、调试、维修和事故处理，采用了一系列图纸来清楚地说明整个系统各个信号之间的逻辑关系及联系。（一）系统逻辑图FSSS系统的逻辑功能是通过一系列安全许可条件、联锁和程序使得锅炉燃烧系统安全又有次序的启动、运行和停止。FSSS逻辑图所表示的逻辑功能是由锅炉安全运行的要求决定的，不管采用什么样逻辑元件来实现，其逻辑功能不变。1021.逻辑符号逻辑符号表示实现不同逻辑功能的逻辑元件的符号。(1)门电路。通常有3种门电路：与门、或门、非门。从逻辑关系看，门电路输入或输出端只有2种状态，无信号以“0”表示，有信号以“1”表示。1）与门（AND）。三输入与门的逻辑符号如图8-14所示。它的逻辑功能是：当输入A、B、C均为“1”时，输出端X才为“1”。当输入有一个为“0”时，输出X就为“0”其逻辑表达式为X=A·B·C2）或门（OR）。三输入或门的逻辑符号如图8-15所示。它的逻辑功能是：只要有一个输入信号为“l”时，输出端X为“1”，当输入均为“0”时，输出X就为“0”。其逻辑表式为X=A+B+C3）非门（NOT）。非门的逻辑符号如图8-16所示。它的逻辑功能是：当输入为“0”时，输出为“1”。反之则然。由于A与X反相，所以又称反相器。103104(2)存贮器（MEMORY）。存贮器的逻辑符号及等效逻辑图如图8-17所示。存贮器有2个输入信号，2个输出信号。它的逻辑功能是：当A输入为“1”，B输入信号为“0”时，则X输出信号为“1”，通常称为置位。当A输入信号由“1”变为“0”时，则X输出信号仍然为“1”。只有B输入为“1”时，才能使X输出信号为“0”，通常称为复位，但Y输出信号为“1”。(3)时间延时器（TimeDelay）。时间延时器包括2种形式即延时接通和延时断开。1）延时接通（TimeDelayEnergize-TDE）。延时接通器的逻辑符号及时序图如图8-18所示。它的逻辑功能是：当延时接通器的A输入信号为“1”时，而输出X经过一定时间的延时，产生输出信号，如果A输送信号消失即为“0”，则输出信号也即失去。2）延时断开（TimeDelayDe-Energize-TDD）。延时断开器的逻辑符号及时序图如图8-19所示。它的逻辑功能是：当延时断开器的A输入信号为“1”时，输出X立即产生输出信号即“1”。当A输入信号消除后即为“0”，输出X经过一定的时间延时使输出信号由“1”变为“0”。105（4）单脉冲（SingleShot）。单脉冲的逻辑符号及时序图如图8-20所示。它的逻辑功能是：当A输入信号为1时，输出X立刻变为1，但输出X保持“1”的时间