鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS的應(yīng)用

葉曉燕

浙江西子聯(lián)合工程有限公司，浙江杭州 310019

1 應(yīng)用FSSS系統(tǒng)案例的背景介紹

本文以某公司為例，該公司應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)工程2×220t/h煤粉鍋爐FSSS，在煤粉鍋爐每層的四個角各有一個噴燃器，而全爐膛的煤燃燒層有兩個，油燃燒層有1個，為四角切向噴燃方式燃燒，總計有3個燃燒層，12個噴燃器，DCS系統(tǒng)主要功能是判斷，即盤算角火焰的丟失情況、層火焰丟失情況以及全爐膛火焰和臨界火焰等狀態(tài)進(jìn)行判斷，DCS主要是通過檢測器來對每個火嘴的燃燒情況進(jìn)行監(jiān)視進(jìn)而判斷，用FIR-EYE 95IRS1型紅外動態(tài)火焰作為檢測器，共有12個探頭，探頭的目的是將火焰有無的開關(guān)信號反饋給DCS，DCS依據(jù)此信息進(jìn)行判斷，如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)一定位置、一定數(shù)量的火嘴火焰出現(xiàn)丟失的情況，而且大于等于臨界條件時，是對鍋爐的安全問題做出警告，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是煤粉中的大量可燃物沒有完全燃燒，CO濃度比較高，與落下的熾熱灰渣相碰時會導(dǎo)致爆炸，這時FSSS系統(tǒng)便會發(fā)揮作用。FSSS系統(tǒng)是控制DCS系統(tǒng)的主要部分，該公司的煤粉鍋爐FSSS由兩對冗余CP60控制器組成，采用FOXBORO I/A DCS系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上述危險狀況時，F(xiàn)SSS系統(tǒng)將出現(xiàn)聯(lián)鎖動作來阻止，F(xiàn)SSS系統(tǒng)會以最快速度將所有進(jìn)入爐膛的燃料切斷，通過這樣的方式來保障鍋爐安全，防止?fàn)t膛爆炸的現(xiàn)象發(fā)生。

2 FSSS的組成和配置情況介紹

FSSS系統(tǒng)主要由六個部分構(gòu)成的，分別是主控單元、監(jiān)控單元、就地控制單元、就地執(zhí)行機(jī)構(gòu)、就地檢測單元以及軟件，其中主控單元也成為程控單元主要由I/O接口及繼電器柜和主電源柜組成，監(jiān)控單元由DCS及其相關(guān)外設(shè)組成，就地控制單元由爐膛壓力開關(guān)箱、就地點火控制柜、以及風(fēng)機(jī)控制柜組成，就地執(zhí)行機(jī)構(gòu)由推進(jìn)器、油母管快關(guān)閥、高能點火器、火檢探頭冷卻風(fēng)機(jī)、回油母管快關(guān)閥、角吹掃閥、油槍、角油閥、點火槍等組成，就地檢測單元由冷卻風(fēng)系統(tǒng)檢測開關(guān)、專用電纜、爐膛正負(fù)壓力開關(guān)、火檢探頭及其處理箱組成，軟件包括DCS系統(tǒng)以及程控部分編程軟件等，各組成部分各施其力，通力合作，保障鍋爐的安全。

3 FSSS系統(tǒng)的功能介紹

FSSS系統(tǒng)是控制DCS系統(tǒng)的主要部分，也是保障鍋爐安全的重要系統(tǒng)，在鍋爐點火前，F(xiàn)SSS對其進(jìn)行吹掃，可以實現(xiàn)點火和熄火程序控制以及就地手動控制，在DCS系統(tǒng)判斷火焰情況前，F(xiàn)SSS系統(tǒng)對火焰進(jìn)行監(jiān)視，并及時報告出準(zhǔn)確信息，對主燃料跳閘情況敏感，而且可以對發(fā)出跳閘的原因進(jìn)行首出記錄，不僅如此，F(xiàn)SSS系統(tǒng)可以做油循環(huán)試驗，是實現(xiàn)爐膛滅火保護(hù)的重要系統(tǒng)，鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS可以對火檢探頭冷卻風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行管理，還具有自診斷和聯(lián)鎖與報警功能。

4 FSSS的聯(lián)鎖邏輯

鍋爐的安全聯(lián)鎖保護(hù)主要分為很多方面，包括主燃料跳閘、鍋爐吹掃、燃油泄漏實驗、程控點火、鍋爐吹掃、火焰檢測控制以及制粉系統(tǒng)程控等，如下通過各個方面對FSSS的聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行分析和介紹。

4.1 聯(lián)鎖邏輯分析之一 ——主燃料跳閘（MFT）

主燃料跳閘，也稱MFT，在鍋爐安全保護(hù)中，主燃料跳閘是很重要也很核心的內(nèi)容，其安全功能在FSSS系統(tǒng)中占有舉足輕重的作用，一旦有任何危機(jī)鍋爐安全運(yùn)行的危險情況發(fā)生時，MFT第一時間將所有進(jìn)入爐膛的燃料切斷，切斷后也就是說煤、油等燃料不會繼續(xù)輸入到鍋爐中，通過這樣的方式來保障鍋爐的安全運(yùn)行，及時對危險作出制止，很大程度的避免了事故的發(fā)生，將事故發(fā)生的概率以及事故發(fā)生后的危害降到最低。

4.2 聯(lián)鎖邏輯分析之二 ——鍋爐吹掃

在鍋爐點火之前還需要做一系列的準(zhǔn)備工作，才能防止鍋爐爆炸，在鍋爐點火之前，先對爐膛進(jìn)行吹掃是一個很重要的環(huán)節(jié)，也是防爆規(guī)程中嚴(yán)格要求的、最基本的防爆保護(hù)措施。由于工作人員的疏忽等問題，在鍋爐的爐膛、通風(fēng)管道以及煙道等處可能的會聚集一些可燃物，一旦這些大量的混合可燃物同時被點燃，會有爆炸的現(xiàn)象發(fā)生，這種現(xiàn)象也稱為爆燃，爆燃現(xiàn)象嚴(yán)重可發(fā)生爆炸，由于爐膛的壓力不斷增大，每一個爐膛結(jié)構(gòu)都有最大承受壓力，當(dāng)超過這個臨界值，會導(dǎo)致爐墻外延出現(xiàn)崩塌的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱其為外爆，同樣的道理，每個爐膛都有一個最低承受的壓力，爐膛的壓力瞬間降低，低于爐膛最低壓力的臨界值，會導(dǎo)致爐膛出現(xiàn)內(nèi)坍塌的現(xiàn)象發(fā)生，這種現(xiàn)象稱其為爐膛內(nèi)爆炸。在爐膛正常運(yùn)行的情況下，燃料進(jìn)入爐膛后立即被點燃燃燒，燃燒后生成的煙氣隨之排出去，不在爐膛和煙道內(nèi)積存，所以也不會有爆燃的現(xiàn)象發(fā)生，但是一旦工作人員的疏忽，操作上不謹(jǐn)慎或者對設(shè)備控制系統(tǒng)沒有合理設(shè)計等原因，可能會導(dǎo)致爆燃的現(xiàn)象發(fā)生，為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，在鍋爐點火前，首先進(jìn)行爐膛吹掃，通過這樣的方式將爐膛內(nèi)的殘留可燃物清除掉，保證這些可燃混合物不在煙道等處存積，進(jìn)而防止和避免鍋爐點火時有爆燃的現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)論

如今，機(jī)組雖然因種種原因而出現(xiàn)過異常工況，但由于聯(lián)鎖保護(hù)動作正確，沒有造成任何設(shè)備損壞，也沒有任何運(yùn)行人員及維護(hù)人員對FSSS的邏輯提出過異議，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性及先進(jìn)性。FSSS正常運(yùn)行為操作人員、設(shè)備和生產(chǎn)帶來一個更為安全的環(huán)境。

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