锅炉炉膛安全监控系统FSSS的应用

2012-08-15叶晓燕

科技传播 2012年3期

叶晓燕

浙江西子联合工程有限公司，浙江杭州 310019

1 应用FSSS系统案例的背景介绍

本文以某公司为例，该公司应用热电联产工程2×220t/h煤粉锅炉FSSS，在煤粉锅炉每层的四个角各有一个喷燃器，而全炉膛的煤燃烧层有两个，油燃烧层有1个，为四角切向喷燃方式燃烧，总计有3个燃烧层，12个喷燃器，DCS系统主要功能是判断，即盘算角火焰的丢失情况、层火焰丢失情况以及全炉膛火焰和临界火焰等状态进行判断，DCS主要是通过检测器来对每个火嘴的燃烧情况进行监视进而判断，用FIR-EYE 95IRS1型红外动态火焰作为检测器，共有12个探头，探头的目的是将火焰有无的开关信号反馈给DCS，DCS依据此信息进行判断，如果在检测过程中发现一定位置、一定数量的火嘴火焰出现丢失的情况，而且大于等于临界条件时，是对锅炉的安全问题做出警告，出现这种现象的原因是煤粉中的大量可燃物没有完全燃烧，CO浓度比较高，与落下的炽热灰渣相碰时会导致爆炸，这时FSSS系统便会发挥作用。FSSS系统是控制DCS系统的主要部分，该公司的煤粉锅炉FSSS由两对冗余CP60控制器组成，采用FOXBORO I/A DCS系统，当出现上述危险状况时，FSSS系统将出现联锁动作来阻止，FSSS系统会以最快速度将所有进入炉膛的燃料切断，通过这样的方式来保障锅炉安全，防止炉膛爆炸的现象发生。

2 FSSS的组成和配置情况介绍

FSSS系统主要由六个部分构成的，分别是主控单元、监控单元、就地控制单元、就地执行机构、就地检测单元以及软件，其中主控单元也成为程控单元主要由I/O接口及继电器柜和主电源柜组成，监控单元由DCS及其相关外设组成，就地控制单元由炉膛压力开关箱、就地点火控制柜、以及风机控制柜组成，就地执行机构由推进器、油母管快关阀、高能点火器、火检探头冷却风机、回油母管快关阀、角吹扫阀、油枪、角油阀、点火枪等组成，就地检测单元由冷却风系统检测开关、专用电缆、炉膛正负压力开关、火检探头及其处理箱组成，软件包括DCS系统以及程控部分编程软件等，各组成部分各施其力，通力合作，保障锅炉的安全。

3 FSSS系统的功能介绍

FSSS系统是控制DCS系统的主要部分，也是保障锅炉安全的重要系统，在锅炉点火前，FSSS对其进行吹扫，可以实现点火和熄火程序控制以及就地手动控制，在DCS系统判断火焰情况前，FSSS系统对火焰进行监视，并及时报告出准确信息，对主燃料跳闸情况敏感，而且可以对发出跳闸的原因进行首出记录，不仅如此，FSSS系统可以做油循环试验，是实现炉膛灭火保护的重要系统，锅炉炉膛安全监控系统FSSS可以对火检探头冷却风系统进行管理，还具有自诊断和联锁与报警功能。

4 FSSS的联锁逻辑

锅炉的安全联锁保护主要分为很多方面，包括主燃料跳闸、锅炉吹扫、燃油泄漏实验、程控点火、锅炉吹扫、火焰检测控制以及制粉系统程控等，如下通过各个方面对FSSS的联锁逻辑进行分析和介绍。

4.1 联锁逻辑分析之一 ——主燃料跳闸（MFT）

主燃料跳闸，也称MFT，在锅炉安全保护中，主燃料跳闸是很重要也很核心的内容，其安全功能在FSSS系统中占有举足轻重的作用，一旦有任何危机锅炉安全运行的危险情况发生时，MFT第一时间将所有进入炉膛的燃料切断，切断后也就是说煤、油等燃料不会继续输入到锅炉中，通过这样的方式来保障锅炉的安全运行，及时对危险作出制止，很大程度的避免了事故的发生，将事故发生的概率以及事故发生后的危害降到最低。

4.2 联锁逻辑分析之二 ——锅炉吹扫

在锅炉点火之前还需要做一系列的准备工作，才能防止锅炉爆炸，在锅炉点火之前，先对炉膛进行吹扫是一个很重要的环节，也是防爆规程中严格要求的、最基本的防爆保护措施。由于工作人员的疏忽等问题，在锅炉的炉膛、通风管道以及烟道等处可能的会聚集一些可燃物，一旦这些大量的混合可燃物同时被点燃，会有爆炸的现象发生，这种现象也称为爆燃，爆燃现象严重可发生爆炸，由于炉膛的压力不断增大，每一个炉膛结构都有最大承受压力，当超过这个临界值，会导致炉墙外延出现崩塌的现象，这种现象称其为外爆，同样的道理，每个炉膛都有一个最低承受的压力，炉膛的压力瞬间降低，低于炉膛最低压力的临界值，会导致炉膛出现内坍塌的现象发生，这种现象称其为炉膛内爆炸。在炉膛正常运行的情况下，燃料进入炉膛后立即被点燃燃烧，燃烧后生成的烟气随之排出去，不在炉膛和烟道内积存，所以也不会有爆燃的现象发生，但是一旦工作人员的疏忽，操作上不谨慎或者对设备控制系统没有合理设计等原因，可能会导致爆燃的现象发生，为了避免这种现象发生，在锅炉点火前，首先进行炉膛吹扫，通过这样的方式将炉膛内的残留可燃物清除掉，保证这些可燃混合物不在烟道等处存积，进而防止和避免锅炉点火时有爆燃的现象发生。