发电厂燃气锅炉FSSS保护改造

摘 要：本溪北营发电厂是本溪钢铁集团北营厂区下属的一个发电厂，发电厂共有四个生产区；其中三个生产区的所有锅炉均为煤气炉，主燃料为高炉煤气，焦炉煤气作为点火及调节煤气压力使用。根据国家标准及电力行业标准相关规定，电站锅炉必须有可靠的点火方式及熄火保护系统。发电厂各区由于建设年代久，目前没有自动点火装置及熄火保护系统，需重新完善加装点火装置及熄火保护系统。

关键词：FSSS系统；自动点火装置；MFT跳闸保护

1 系统概述

炉膛安全监控系统（FSSS）是现代大型锅炉必须具备的一种监控系统，它能在锅炉正常工作和起停等各种运行方式下，连续密切监视燃烧系统大量参数状态，不断的进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过连锁装置，使燃烧设备有关部件按照既定合理程序，完成必要的操作，以保障锅炉燃烧系统的安全。

2 FSSS系统的主要功能

2.1 锅炉炉膛安全监控系统的作用

（1）自动完成各种保护与操作动作；（2）避免允许人员的误操作；（3）执行人工操作来不及的快动作。

2.2 要系统的主功能为

（1）炉膛吹扫（DCS）完成；（2）主燃料跳闸；（3）首跳原因显示；（4）手动紧急跳闸；（5）火焰检测；（6）联锁和报警；（7）燃烧器管理（包括点火枪进退控制，气角阀开关控制等）；（8）主燃气阀控制；（9）炉前设备控制；（10）与DCS通信和硬接线连接。

该系统具有就地单步点火和主控室程序点火的功能，并能时时监视燃烧器的运行工况，还具有燃烧器熄火保护功能，即当点火不着或燃烧过程中意外熄火，系统将自动切断燃气阀门的功能。就地控制柜放置在就地燃烧器附近，就地柜具有程控/就地操作方式的切换（就地切换）、就地单步操作设备、就地设备的位置显示等等功能。还能在程控方式下，接受远方程序的指令，进行设备的操作。

自动点火功能：具体过程如下：高能点火装置的点火枪点燃焦炉煤气烧嘴，形成稳定的小火焰，并通过紫外光火检判断有无火焰信号，当检测到有稳定的火焰时，紫外火检把触点信号送到炉前控制柜，或控制柜再把点火成功信号送到PLC控制系统。点火器发火时间由就地控制柜内的时间继电器控制，一般为15秒。当燃气质量较差或其他原因高炉煤气未能点着时，火检未能检测到有稳定的火焰，炉前控制柜立即发出指令，关闭焦炉煤气阀门。PLC系统关闭高炉气阀门以避免点火失败对锅炉造成的危险。

3 主要技术原则

3.1 炉膛吹扫（DCS系统完成）

在燃料进入炉膛燃烧之前（初次点火或在锅炉跳闸之后）DCS系统必须对炉膛完成一次成功的吹扫，以有效地清除在炉膛，烟口及其相连的烟道中可能积聚的任何可燃混合物，否则保护系统阻止任何燃料燃烧设备启动。吹扫燃气锅炉用氮气流量应不小于30%满负荷时的空气流量，并应恒定。另一方面，吹扫程序也是锅炉启动之前各设备相关功能的一次全面检查，吹扫完成后即可进入点火逻辑。炉膛吹扫是在下列条件均满足并保持的情况下进行10-15分钟计时的。

（1）送风机运行；（2）引风机运行；（3）支管燃气速断阀全关；（4）主管燃气速断阀关；（5）汽包水位正常；（6）无锅炉跳闸指令；（7）所有火检显示“无火焰”；（8）系统电源正常。

整个吹扫计时期间均应满足上述条件，任一条件更新丧失，则吹扫累计时置零，待所有许可条件重新建立，运行人员才可重新启动吹扫程序。当吹扫完毕满足点火的允许；DCS系统给出允许点火信号；FSSS系统可进入点火条件。

3.2 燃烧器程序点火

（1）点火枪推进；（2）启动点火器；（3）开点火燃气速断阀；（4）燃烧器有火（火检判断）；（5）点火枪退出。

以上点火程序按顺序判断控制。若在启动燃烧器过程中：点火瓦斯枪进不到位；支管燃气速断阀开不到位或主、支管燃气速断阀打开后，火检在10秒内检测该燃烧器无火焰信号，则立即关闭所对应支管燃气速断阀，并发出“点火失败”报警。就地点火设备按照以上程序进行点火，也可在现场就地控制柜面板上进行独立操作；并且设备的各种状态在现场就地控制柜面板上均有显示；就地控制柜可把炉前设备状态的所有信号送到FSSS，并在程控方式时接受FSSS的指令。

3.3 主燃料跳闸及首跳显示

为保证只停运少量燃料设备，减少系统不安全因素及炉膛运行的不安全工况，本系统提供含主燃料跳闸的多层次跳闸，当发生下列条件之一时，系统立即发出主燃料跳闸信号。

（1）手动MFT（DCS系统完成）；（2）送风机跳闸（DCS系统完成）；（3）引风机跳闸（DCS系统完成）；（4）炉膛压力高（三取二）值≥+1500Pa；（5）炉膛压力低（三取二）值≤-1500Pa；（6）汽包水位跳闸保护（引自DCS柜）；（7）汽包蒸汽压力高保护值≥3.5MPa（引自DCS柜）；（8）燃气压力低保护，取≤3000Pa；（9）燃气压力高保护，取≥25000Pa；（10）全爐膛灭火。

当发生MFT时，系统立即切断锅炉的一切燃料，并自动完成下列操作：（1）报警发出声光报警；（2）燃气（高、焦炉煤气）速断阀迅速关断。

3.4 紧急跳闸

当运行人员发现危及机组运行安全或其他需要紧急停炉的情况时，操作人员可在集控室CRT画面上同时按下“MFT动作”和“MFT确定”按钮，则启动手动紧急跳闸，通过PLC程序逻辑判断发出MFT跳闸指令给高炉煤气、焦炉煤气气动阀。

3.5 火焰检测

全炉膛火焰配置4套紫外光火焰检测器检测煤气主火焰，FSSS系统判断前、后墙同时出现无火时即为火焰丧失，即认为全炉膛灭火，发生MFT送到PLC系统控制所有关断阀，切断一切燃料；且FSSS系统同时切断焦炉煤气阀门。

3.6 煤气压力检测

在高炉煤气及焦炉煤气主管道；分别配置压力开关12只，用于检测压力高、低值；高炉煤气管道上方取两个不同位置开孔取样，每个取样管带3只压力开关。当压力发生变化；低于或高于设定安全值时；系统将高炉煤气、焦炉煤气管道四角气动快速切断阀关闭。

3.7 炉膛压力检测

炉膛压力开关设置6只（3个高压开关、3个低压开关），作为锅炉重要保护装置，炉膛压力高低跳闸开关采取“三取二”方式先取信号，即其中有2只压力开关达到高、低压力设定值时，高炉煤气、焦炉煤气管道四角气动快速切断阀关闭。

3.8 冷却风系统

冷却风机柜用于控制冷却风机的启停和联锁。风机控制连锁包括探头冷却风压低联锁和双风机互为备用联锁。同时，冷却风机柜还可接受来自FSSS系统的控制指令，并将风机状态及风压等信号送至FSSS系统。

参考文献：

[1] 童伟.纯燃煤气锅炉FSSS的安全应用[J].中国特种设备安全，2008（2）：40～43.

[2] 谭胜辉.高炉煤气锅炉FSSS技术改进的研究[D].电子科技大学，2013.

作者简介：

王晓明（1986—），男，辽宁本溪人，本科，助理工程师，研究方向：热工自动化设备维护。