锅炉炉膛安全监控系统FSSS的应用

　　叶晓燕浙江西子联合工程有限公司，浙江杭州310019炉炉膛安全监控系统FSSS能够在锅炉正常启动及停止运行的方式下，对燃烧系统的参数与状态实行连续监视，并根据监视得到的信息对其进行逻辑判断和运算，再在连锁装置的作用下，对燃烧设备中的有关部件进行指示，使其在合理的程序要完成一系列的操作或者对未遂性事故进行处理，通过这样的方式来保障锅炉炉膛及燃烧系统的安全运行，锅炉炉膛安全监控系统FSSS为保障锅炉炉膛安全运行做出了重要贡献。本文以某公司为例介绍DCS实现煤粉锅炉FSSS系统的应用，对FSSS硬件配置和组成、主要的联锁逻辑以及保护系统进行分析。

　　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2x220t/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-EYE95IRS1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FOXBOROI/ADCS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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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低。

　　4.2联锁逻辑分析之二一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、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，每个炉膛都有一个低承受的压力，炉膛的压力瞬间降低，低于炉膛低压力的临界值，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。

　　如今，机组虽然因种种原因而出现过异常工况，但由于联锁保护动作正确，没有造成任何设备损坏，也没有任何运行人员及维护人员对FSSS的逻辑提出过异议，表现出良好的稳定性及先进性。FSSS正常运行为操作人员、设备和生产带来一个更为安全的环境。