锅炉炉膛安全监控系统的理论分析及防止爆燃的措施

王书浩

摘要：FSSS系统功能 FSSS系统一般分为两个部分，即燃烧器控制系统BCS（Burner ControlSystem）和燃料安全系统FSS(Fuel Safety System)。燃烧器控制系统的功能是对锅炉燃烧系统设备进行监视和控制，保证点火器，油枪和磨煤机组系统的安全启动、停止和运行。燃料安全系统的功能是在锅炉点火前和跳闸停炉后对炉膛进行吹扫，防止可燃物在炉膛堆积。在检测到危及设备、人身安全的运行工况时，启动主燃料跳闸（MFT），迅速切断燃料，紧急停炉。

关键词：FSSS、主燃料跳闸、锅炉炉膛燃爆、防止燃爆

Abstract: the FSSS System function FSSS System generally divided into two parts, namely the Burner BCS control System (Burner ControlSystem) and Fuel security System FSS (Fuel Safety System). The burner is the function of control system for boiler combustion system monitoring and control equipment, ensure the ignition, oil gun and coal pulverizer set the security of the system start and stop and operation. Fuel security system is the function of boiler ignition in before and after the tripping of boiler stop blowing on the hearth of Saul, prevent the accumulation of combustible chamber. In the test to endanger equipment, the personal safety of operation condition, start main fuel trip (MFT), quickly cut off fuel, an emergency stop furnace.

Keywords: FSSS, main fuel trip, boiler hearth bums, prevent bums

中图分类号：P624.8文献标识码：A 文章编号：

1、MFT

主燃料跳闸（MFT）是FSSS系统中最重要的安全功能，当出现任何危及锅炉安全运行的危险工况时，MFT动作将快速切断所有进入炉膛的燃料，即切断所有煤和油的输入，实现紧急停炉，汽机跳闸，以保证设备安全，避免重大事故发生。同时，该逻辑中具有首次跳闸原因指示功能，它能对引起主燃料跳闸的最初原因记忆并在CRT上显示出来，为故障原因分析及解决提供了条件。

临界火焰是蒸发量1000t/h及以上锅炉“基于单个燃烧器的火焰监视和灭火保护”FSSS系统的重要监视逻辑之一，是对燃烧器火焰着火区进行“点监视”的火检系统中才存在的特有逻辑条件。出现了临界火焰时，如果不产生MFT则会在炉膛中形成可燃性混合物的积累，进而引起炉膛爆燃事故的发生。“临界火焰”触发MFT的特殊性在于：锅炉尚未灭火，处于事故萌发之前的不稳定临界状态，由这种状态引发MFT，可以预见爆燃事故的发生。

就其设计思想来说，临界火焰丧失MFT是对锅炉灭火的前期保护，而正是由于其“提前量”的不好把握，导致临界火焰丧失MFT保护一直被调试、运行、维护人员所顾忌。因此，在大多数情况下，在有锅炉灭火后期的“全炉膛灭火”保护以及全炉膛灭火以后的“炉压高低MFT”保护的前提下，为保锅炉的运行而放弃了临界火焰丧失MFT保护。

临界火焰是蒸发量1000t/h及以上锅炉“基于单个燃烧器的火焰监视和灭火保护”FSSS系统的重要监视逻辑之一，是对燃烧器火焰着火区进行“点监视”的火检系统中才存在的特有逻辑条件。出现了临界火焰时，如果不产生MFT则会在炉膛中形成可燃性混合物的积累，进而引起炉膛爆燃事故的发生。“临界火焰”触发MFT的特殊性在于：锅炉尚未灭火，处于事故萌发之前的不稳定临界状态，由这种状态引发MFT，可以预见爆燃事故的发生。

就其设计思想来说，临界火焰丧失MFT是对锅炉灭火的前期保护，而正是由于其“提前量”的不好把握，导致临界火焰丧失MFT保护一直被调试、运行、维护人员所顾忌。因此，在大多数情况下，在有锅炉灭火后期的“全炉膛灭火”保护以及全炉膛灭火以后的“炉压高低MFT”保护的前提下，为保锅炉的运行而放弃了临界火焰丧失MFT保护。

2、锅炉炉膛燃爆

爆燃分内爆和外爆：外爆是指在锅炉的炉膛、烟道或煤粉管道中可燃混合物同时被点燃，而使烟气侧压力急剧升高，造成炉膛、尾部烟道和煤粉管道结构严重破坏的现象；内爆则指炉膛内燃烧不稳定或灭火造成炉膛较大负压，使烟气侧压力突然降低，使炉膛内外压差过大，大量外部空气急剧进入炉膛的现象。无论那种现象都会造成对锅炉设备的损坏。产生爆燃的三个条件：1）炉膛内或烟道内有燃料和助燃的空气积存2）积存的燃料和空气混合物是爆炸性的3）具有足够的点火能源

空气和燃料按一定比例混合,当每立方米空气中含有0.05Kg煤粉时,在一定温度下就会发生爆炸。应该说有个最适合爆燃的煤粉浓度范围，当超出这个范围，无论浓度的高低都不会发生爆炸。爆燃原理分析：假设爆燃期间是一个定容过程，因为爆燃时间非常短暂，爆燃混合物还没来得及扩散爆燃过程已经结束，最终爆燃引发的爆燃物扩散是爆燃后爆燃物温度升高，内压增高所引起的。

3、防止锅炉炉膛爆燃措施

炉膛内可能发生可燃物积存的几种危险工况：1）燃料在停炉时产生积存或停炉后漏入，未经吹扫就点火2）点火不成功时，未经吹扫重复点火，造成大量可燃物积存3）在多个燃烧器同时燃烧时，有部分燃烧器燃烧不良甚至失去火焰，会造成大量可燃物积存4）运行中炉膛灭火而没有切断燃料输入造成可燃物积存，当再次点火或在一定高温下自燃

措施：

1）在燃烧器出口有足够的点火能量，且能稳定点燃主燃料2）当发现可燃物积存时应立即停炉进行吹扫3）当个别燃烧器突然灭火时，应立即切除给燃烧器的燃料供应，防止燃料积存4）按正常程序启停燃烧器5）加强火焰监视，以火焰信号作为判别燃烧状态的依据一般DCS都设计有MFT后送引风系统的程序控制，如果手动控制应该是，当MFT后首先关小引风机，加大送风量，等一段时间后恢复炉膛负压