火電廠滅火保護系統升級改造

摘要：本文以燃煤機組滅火保護系統技術改造為突破口，介紹火電廠滅火保護系統作用，以某電廠滅火保護無法全程投入現狀深入分析原因，最終設計出投入效果滿足技術規程要求的火檢改造方案，從而提高滅火保護系統動作可靠性，保證燃煤機組安全穩定運行，對燃煤電廠滅火保護投入可靠性研究具有一定的參考意義。

關鍵詞：FSSS系統；鍋爐滅火保護；全程投入；改造方案；

1引言

鍋爐爐膛安全保護系統（Furnace Safeguard Supervisory System，FSSS）是保護鍋爐安全運行的重要系統，它的正確動作直接影響機組的安全穩定運行，根據防爆規程規定的安全條件，經過一系列邏輯運算和判斷，當滿足防爆規程規定的安全條件時驅動MFT動作，通過相應的聯鎖條件閉鎖相應的燃燒系統。迅速切斷進入爐膛的所有燃料，啟動爐膛吹掃，防止爐膛爆炸事故的發生。主燃料跳閘條件至少應有項目：點火超時、引風機全停、送風機全停、汽包水位超高、汽包水位超低、爐膛壓力超高、爐膛壓力超低、燃料喪失、全爐膛滅火、風量過少、失去重要電源、緊急停爐指令。

鍋爐爐膛安全保護系統中的滅火保護是針對鍋爐燃燒情況監測的重要保護項目，當滅火保護投入后，當發生全爐膛滅火時，爐膛火焰監測探頭發出信號，通過保護控制邏輯做出判斷決定是否啟動鍋爐爐膛安全保護系統。所以滅火保護的全程投入是鍋爐從啟動到運行不可缺失的重要保護。但由于現場設備（爐膛火焰監測探頭）實際安裝原因，在鍋爐啟動初期，火焰監測探頭發出錯誤信號，導致鍋爐爐膛安全保護系統錯誤啟動，切斷進入爐膛的所有燃料，導致鍋爐無法啟動。針對這一現象，本文以某電廠滅火保護系統升級改造解決滅火保護無法全程投入為契機，對滅火保護可靠性展開研究。

2滅火保護全程投入障礙

某20萬千瓦機組電廠鍋爐采用雙切圓燃燒方式，爐膛火焰監測探頭采用可見光型常規火焰檢測系統，鍋爐點火系統剛由多級點火方式改造為等離子點火方式。當鍋爐正常運行時，滅火保護動作無誤，保護可投入。但在鍋爐點火初期，鍋爐采用等離子點火方式啟動，等離子點火冷態啟動初期由于爐內沒有足夠支持能量，煤粉不能完全燃料，火焰被黑公煤粉包繞，火焰信號忽強忽弱，信號波動大、不穩定，由于點火支持能量所限，火焰短，火焰長度一般在距口外1.5米左右。以上原因導致原有火焰監測探頭檢測信號失真，保護誤動，鍋爐啟動無法進行。由此導致鍋爐點火初期滅火保護無法投入，只有當鍋爐燃燒穩定后方可投入滅火保護。

3滅火保護設備狀態及邏輯

鍋爐本體總計共有4層火檢探頭，由下到上分別為： A層油、B層油、C層煤、D層煤，每層4個火檢，共16個火檢探頭：A層油火檢共4個火檢探頭、B層油火檢共4個火檢探頭、C層煤火檢共4個火檢探頭、D層煤火檢共4個火檢探頭?；饳z探頭型號為北京國電華源控制技術有限公司MFDPro-IR，火焰探頭監視器采用智能一體化火焰檢測的功能。A層有1-4號給粉機對應4臺等離子發生器，同時1-4號燃燒器下方有4個大油槍點火裝置（備用）。爐膛火焰檢測探頭安裝位置在爐膛的四角，火焰探頭安裝位置對應在燃燒器的噴口的側面位置。

4保護投入障礙分析

（1）滅火保護不能全程投入主要原因發生在等離子點火初、末期，此間A層油火檢4個火檢探頭監視和B層油火檢4個火檢探頭監視A、B層燃燒器燃燒的情況，由于A、B兩層油火檢監視A、B層燃燒器位置偏差較大，無法一一對應。

（2）在過去鍋爐啟動普遍采用一二級點火或三級點火方式，都少不了油或者氣的引燃或助燃。而等離子點火方式沒有油或氣的參與，采用電極拉弧直接點燃煤粉，而且在點火初期，受鍋爐點火壓力曲線限制，點火初期只能投入一個等離子點火器，此時只有一個角能檢測到火焰。通過邏輯圖可以看出，原有滅火保護邏輯設計欠缺對純投入等離子工況和等離子投入與煤粉混燒工況的考慮，滅火保護邏輯關系會直接發出鍋爐MFT動作指令。因此必須對滅火保護邏輯予以完善，才能做到滅火保護全程投入。

（3）鍋爐采用等離子點火初期，由于煤粉燃燒不充分，爐膛燃燒不良好，火檢探頭檢測口與煤粉燃燒器噴口位置不對應，導致A、B層火焰監視器檢測的火檢信號不穩定，就會導致點火期間爐膛滅火保護動作。

5改造方案

（1）目前A層油火檢4個火檢探頭監視和B層油火檢4個火檢探頭監視A、B層燃燒器燃燒的情況，由于A、B兩層油火檢監視A、B層燃燒器位置偏差較大，無法一一對應，為了滿足監視A層等離子燃燒器的實際需要，需要在1-4號角燃燒器上方增加4個內窺視式角火焰檢測器。安裝示意圖如下。

（2）安裝位置選在A層等離子燃燒器上方安裝4個火焰監測探頭及其附件，要使檢測器的視線與燃燒器中心線相交成一個很小的角度（如5～10度）并且最大限度看到主燃燒區，可獲得最佳效果。

（3）新增火焰檢測器應該盡可能自由觀察火焰。檢測器的視線前端應無任何遮擋物，障礙物如通風裝置的葉片、干擾葉片、或其他固體物必須被清除或開孔，

（4）新增火檢的安裝位置必須考慮到燃燒器的風向，當燃燒空氣以足夠的旋轉速度進入爐膛時，會使點火火焰隨旋轉方向偏移。確定觀察管的大致位置后，在A層燃燒器上方的二次風風道上開孔，孔徑大小約為76mm，從孔中看過去，確保視線內無任何遮擋物，在所有的燃燒工況下視線無障礙。在開孔處將火焰檢測裝置的固定法蘭進行焊接固定，同時在新安裝火焰檢測探頭附近的火檢冷卻管道上開孔（8個），完成焊接冷卻風支管和壓力取樣的焊接工作。

（5）將新安裝的火焰檢測器的信號接入到DCS系統中，同時對DCS控制邏輯進行相應的優化，將新增火檢信號通過邏輯判斷參與鍋爐滅火保護邏輯中，在鍋爐啟動初期使用等離子點火時，以新增火焰檢測器準確檢測到角火焰燃燒情況為前提，完善后邏輯保證滅火保護全程投入的實際需要。

6 結論

滅火保護系統在大型火電機組控制過程中占有極其重要的地位，其安全穩定性是最不能忽視的，必須合理的設計好每一個細節、全面考慮到各種特殊情況。現代的專用滅火保護系統和分散控制系統經過不斷的改進和發展，鍋爐滅火保護系統的數據處理能力已經不受邏輯設計的限制因素，系統的控制邏輯可以設計成任何復雜程度?，F代鍋爐滅火保護系統的完善，是完全取決于控制邏輯的科學性、檢測設備安裝合理性和執行設備的可靠性。關于滅火保護系統穩定性的研究仍將隨控制系統升級、檢測設備研發不斷升級，本文僅是通過一個實例，指出控制邏輯和檢測設備位置設計對滅火保護全程投入的影響，并提供了一些改造方案，對燃煤電廠滅火保護可靠性研究具有一定的參考意義。

作者簡介：孫健秀，（1985— ），女，工程師。主要研究方向火電廠熱工自動化