1、鍋爐 FSSS功能邏輯圖1 引言爐膛安全監控系統（Furnace Safeguard Supervisory System，簡稱FSSS），也稱燃燒器管理系統（Burner Management System，簡稱BMS），是現代大型火力發電機組鍋爐必須具備的一種監控系統。它能在鍋爐正常工作和啟動等各種運行方式下，連續密切地監視燃燒系統的大量參數與狀態，不斷進行邏輯判斷和運算，通過各種聯鎖裝置使燃燒設備嚴格按照既定的合理程序完成必要的操作，防止爆炸性的燃料和空氣混合物在鍋爐的任何部分積聚，以保證操作人員和鍋爐燃燒系統的安全。設計FSSS，應保證其組成和功能的完整性、邏輯的合理性。2 FSSS的

2、設計組成FSSS的設計組成如圖1所示。圖1 FSSS設計組成框圖1）主控柜：包括邏輯控制主機、附件及電源系統。工作時，監視FSSS各設備參數與狀態，進行邏輯判斷，發出運作指令。2）火檢柜：安裝火焰檢測器信號放大處理部分元件。3）就地點火控制柜：是實現對鍋爐點火設備進行順序動作的邏輯控制部分。通過遠程/就地操作方式的切換，可實現控制點火設備的自動點火，也可實現對點火設備的單步操作。它主要控制的就地點火設備包括高能點火裝置、組合燃燒裝置及油角快速關斷閥等。4）冷卻風機控制柜：安裝一用一備冷卻風機的電氣控制元件，火檢冷卻風機的控制由其完成。5）爐膛壓力開關柜：安裝爐膛壓力開關，向主控柜發出壓力高低報

3、警信號。6）CRT終端顯示系統：計算機、CRT觸摸屏、通訊接口和電纜。 3 FSSS的基本功能FSSS的基本功能如圖2所示。圖2 FSSS基本功能圖其基本功能分燃燒器控制系統和燃料安全系統兩大部分，前者包括鍋爐點火、油層投入和風粉系統設備啟停；后者包括爐膛吹掃、爐膛火焰檢測及主燃料跳閘。各子功能說明如下：3.1 鍋爐點火目前中大容量鍋爐點火方式大致有以下三種，設計時應根據各燃燒器特點采取不同控制方案。1）采用高能點火裝置直接點燃輕油燃燒器，以輕油作為低負荷時的助燃燃料。每一只輕油燃燒器配置一只高能點火裝置，煤粉燃燒器依靠輕油燃燒著火。2）將具有高能點火裝置的輕油點火器設置在每一只重油燃燒器和煤

4、粉燃燒器的側面，輕油點火器由高能點火裝置來點燃，其火焰以一定角度與主燃燒器噴射軸線相交，以保證可靠地點燃主燃料（重油、煤粉）。3）采用高能點火裝置點燃輕油點火器，再由輕油點火器點燃其相應的重油燃燒器，重油燃燒器點燃相鄰的燃燒器中煤粉，即煤粉著火能量是由重油燃燒器提供。3.2 油層投入油層投入即油燃燒器的控制是燃燒控制系統中的基本功能，設計時應保證油燃燒器具有以下幾個功能：1）鍋爐啟動到機組帶20%30%額定負荷的全過程提供必要的燃料。2）在鍋爐主要輔機發生故障、機組減負荷運行、機組發生甩負荷停機不停爐、電網故障、主開關跳閘及機組帶廠用電運行時，油燃燒器起穩定燃燒、維持低負荷運行作用。3）點燃煤

5、粉燃燒器。煤粉著火需要一定的能量，投用一定數量的油燃燒器，使鍋爐達到20%額定負荷以上，可以保證煤粉穩定著火燃燒。3.3 風粉系統設備啟停3.3.1 磨煤機和給煤機的啟動由于磨煤機和給煤機是為煤粉燃燒器提供燃料的，設計時聯鎖說明如下：1）如果磨煤機尚未啟動，將不允許給煤機啟動。2）中速磨煤機裝有石子煤斗，磨煤機排出的煤矸石、鐵塊等均落入石子煤斗。因此磨煤機啟動前必須將石子煤斗的進口門開啟。3）通過“磨煤機點火能量充分”條件來聯鎖磨煤機的啟動，是指爐內熱負荷達到一定值，保證煤的充分干燥和煤粉著火，設計時通過設置汽包壓力大于規定值、空氣預熱器進口煙溫達到一定值或空氣預熱器出口熱風溫度達到一定值。4

6、）為使進入爐膛的煤粉可靠著火，給煤機啟動時必須保證點火油槍處在運行之中。若已有一臺以上給煤機在運行，說明爐內已有煤粉燃燒器投運。5）為防止爐膛壓力波動過大，在任意一臺給煤機正處于啟動過程時（即煤粉燃燒器正在點火），不允許其他給煤機同時啟動。3.3.2 煤粉燃燒器自動點/熄火控制燃燒器點/熄火控制系統是一個邏輯順序控制系統，設計時應保證以下功能：1）鍋爐、燃燒器、燃料系統、監測系統、控制系統的狀態正常是點火允許的條件，缺一不可。2）點火前后爐膛吹掃，以排除爐膛和煙道內容易引起爆燃的物質。3）在爐膛吹掃時啟動回轉式空氣預熱器、引風機、送風機，并使吹掃風由所有二次風口噴入爐膛，以減少爐膛內的氣流“死

7、區”。4）點火過程中異常情況作出正確處理。3.3.3 風門擋板控制爐膛安全監控系統根據燃燒器投入或切除狀態，自動開啟或關閉各風門擋板，并可根據燃料量進行比例控制、差壓控制，以獲得鍋爐最佳的燃燒工況，設計應按以下說明進行：1）二次風擋板由爐膛一次風箱的差壓進行控制的，差壓的設定值隨鍋爐負荷大小而改變。2）如果二次風口內有點火油槍，則按以下原則進行控制：A.當油槍投運時，該層的二次風擋板開度按油壓大小進行比例控制。B.當油槍停運時，仍為差壓控制。C.當煤粉燃燒器設備設置有燃料風時，燃料風門擋板開度按給粉機轉速或給煤機轉速進行比例控制。D.對于三次風擋板，一般采用手動控制。3.4 爐膛吹掃對爐膛進行

8、吹掃以清除所有積存在爐膛內的可燃氣和可燃物，防止爐膛爆燃，爐膛吹掃設計時通常應滿足的邏輯如圖3所示。圖3 爐膛吹掃邏輯圖爐膛吹掃條件為：1）所有燃料全部切斷，即所有油噴嘴閥、暖爐油層跳閘閥關閉，所有磨煤機、給煤機和一次風機停運。2）所有燃燒器風門應處于吹掃位置，即所有一次風擋板、二次風門關閉，所有二次風（輔助風）擋板在調節位置。3）至少有一臺引風機和一臺送風機在運行，且風量大于25%額定負荷風量。4）無鍋爐跳閘指令。5）回轉式空氣預熱器均投入運行。6）所有層3/4檢測器無火焰。7）鍋爐汽包水位正常。8）所有系統電源正常。設計時應有以下功能：當爐膛吹掃條件滿足時，控制盤上“吹掃準備好”和“可按吹

9、掃啟動”燈亮。運行人員按下“吹掃啟動” 按鈕，“正在吹掃”燈亮，而“可按吹掃啟動”燈滅，吹掃完成信號送出。復置MFT記憶，MFT燈滅，吹掃順序結束。3.5 爐膛火焰檢測爐膛火焰檢測是FSSS的基本功能，對于爐膛滅火保護來說爐膛火焰檢測至關重要，設計時應注意“有火”“無火”及“全爐膛滅火”的邏輯判斷及火焰顯示。1）“層”火焰信號的檢測對于四角切圓燃燒的煤粉爐，判斷如下：A.同一層有2個探頭發出“有火焰”信號時，認為本層有火焰。B.同一層有3個探頭發出“無火焰”信號時，認為本層無火焰。2）全爐膛滅火檢測設計時應注意全爐膛滅火檢測采用投票方式進行，判斷不僅依賴于煤粉層火焰的工況，還依賴于油層火焰的工

10、況，只有在煤粉層同時投滅火票時，才證實全爐膛滅火。3）火焰顯示設計時監視界面應有開關量和模擬量（棒狀）火焰顯示爐膛火焰，一系列指示燈和棒狀圖形清晰地顯示爐膛和各層燃燒器火焰的“有”和“無”，幫助運行人員判斷燃燒情況，以決定下一步的操作。3.6 主燃料跳閘（MFT）對于MFT的設計，應具有以下功能：當有MFT條件之一成立，FSSS能迅速切斷所有燃料，并將危機報警信號發至各個系統；同時顯示出跳閘的第一原因，并將主燃料跳閘（MFT）狀態維持到鍋爐的下次啟動。3.6.1 主燃料跳閘主燃料跳閘設計時邏輯須滿足的條件，如圖4所示。圖4 主燃料跳閘邏輯圖MFT動作時，不應聯鎖風機跳閘，以保持足夠風量便于進行

11、MFT跳閘后的吹掃工作。3.6.2 MFT首出記憶設計MFT首出記憶邏輯，如圖5所示。圖5 MFT首出記憶邏輯圖以上邏輯可保證記憶第一動作信號，后續信號不被記憶、也不顯示。爐膛吹掃完成后，MFT記憶元件狀態為“0”輸出，MFT燈滅，鍋爐處于運行狀態中。當鍋爐聯鎖跳閘、爐膛壓力高、爐膛壓力低、全爐膛滅火或運行人員手動危機跳閘時，其中任一信號首先出現，則MFT記憶元件翻轉輸出“1”，跳閘原因指示燈亮。點亮的第一動作原因指示燈在下次啟動吹掃指令發出時熄滅，即MFT狀態維持到下次清掃完成時為止。4 結束語大容量鍋爐需要控制的燃燒設備數量較多，有點火裝置、油燃燒器、煤粉燃燒器、輔助風擋板、燃料風擋板等，不僅類型復雜，操作過程也復雜。對一般不能伸進和退出的點火裝置以及燃燒器的火焰監視器裝置等要有冷卻措施，為此還設置了冷卻風機。火焰監視器是判斷燃燒器點火、熄火成功與否，及對火焰進行監視的重要裝置。由此可見，即使投入或切除一組燃燒器，也需要有相當多的操作步驟和監視判斷項目，在鍋爐啟動或發生事故工況下燃燒器的操作更加繁雜，所以大容