鍋爐爐膛安全監控系統FSSS的應用

葉曉燕

浙江西子聯合工程有限公司，浙江杭州 310019

1 應用FSSS系統案例的背景介紹

本文以某公司為例，該公司應用熱電聯產工程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進行判斷，DCS主要是通過檢測器來對每個火嘴的燃燒情況進行監視進而判斷，用FIR-EYE 95IRS1型紅外動態火焰作為檢測器，共有12個探頭，探頭的目的是將火焰有無的開關信號反饋給DCS，DCS依據此信息進行判斷，如果在檢測過程中發現一定位置、一定數量的火嘴火焰出現丟失的情況，而且大于等于臨界條件時，是對鍋爐的安全問題做出警告，出現這種現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致爆炸，這時FSSS系統便會發揮作用。FSSS系統是控制DCS系統的主要部分，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，當出現上述危險狀況時，FSSS系統將出現聯鎖動作來阻止，FSSS系統會以最快速度將所有進入爐膛的燃料切斷，通過這樣的方式來保障鍋爐安全，防止爐膛爆炸的現象發生。

2 FSSS的組成和配置情況介紹

FSSS系統主要由六個部分構成的，分別是主控單元、監控單元、就地控制單元、就地執行機構、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，監控單元由DCS及其相關外設組成，就地控制單元由爐膛壓力開關箱、就地點火控制柜、以及風機控制柜組成，就地執行機構由推進器、油母管快關閥、高能點火器、火檢探頭冷卻風機、回油母管快關閥、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系統檢測開關、專用電纜、爐膛正負壓力開關、火檢探頭及其處理箱組成，軟件包括DCS系統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系統的功能介紹

FSSS系統是控制DCS系統的主要部分，也是保障鍋爐安全的重要系統，在鍋爐點火前，FSSS對其進行吹掃，可以實現點火和熄火程序控制以及就地手動控制，在DCS系統判斷火焰情況前，FSSS系統對火焰進行監視，并及時報告出準確信息，對主燃料跳閘情況敏感，而且可以對發出跳閘的原因進行首出記錄，不僅如此，FSSS系統可以做油循環試驗，是實現爐膛滅火保護的重要系統，鍋爐爐膛安全監控系統FSSS可以對火檢探頭冷卻風系統進行管理，還具有自診斷和聯鎖與報警功能。

4 FSSS的聯鎖邏輯

鍋爐的安全聯鎖保護主要分為很多方面，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程控等，如下通過各個方面對FSSS的聯鎖邏輯進行分析和介紹。

4.1 聯鎖邏輯分析之一 ——主燃料跳閘（MFT）

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

4.2 聯鎖邏輯分析之二 ——鍋爐吹掃

在鍋爐點火之前還需要做一系列的準備工作，才能防止鍋爐爆炸，在鍋爐點火之前，先對爐膛進行吹掃是一個很重要的環節，也是防爆規程中嚴格要求的、最基本的防爆保護措施。由于工作人員的疏忽等問題，在鍋爐的爐膛、通風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，會有爆炸的現象發生，這種現象也稱為爆燃，爆燃現象嚴重可發生爆炸，由于爐膛的壓力不斷增大，每一個爐膛結構都有最大承受壓力，當超過這個臨界值，會導致爐墻外延出現崩塌的現象，這種現象稱其為外爆，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，會導致爐膛出現內坍塌的現象發生，這種現象稱其為爐膛內爆炸。在爐膛正常運行的情況下，燃料進入爐膛后立即被點燃燃燒，燃燒后生成的煙氣隨之排出去，不在爐膛和煙道內積存，所以也不會有爆燃的現象發生，但是一旦工作人員的疏忽，操作上不謹慎或者對設備控制系統沒有合理設計等原因，可能會導致爆燃的現象發生，為了避免這種現象發生，在鍋爐點火前，首先進行爐膛吹掃，通過這樣的方式將爐膛內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，進而防止和避免鍋爐點火時有爆燃的現象發生。

5 結論

如今，機組雖然因種種原因而出現過異常工況，但由于聯鎖保護動作正確，沒有造成任何設備損壞，也沒有任何運行人員及維護人員對FSSS的邏輯提出過異議，表現出良好的穩定性及先進性。FSSS正常運行為操作人員、設備和生產帶來一個更為安全的環境。

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