FSSS及火检工程

1  FSSS概述

    随着锅炉容量的不断增大，需要控制的燃烧设备数量也随之增多，如点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、一次风档

板、二次风档板等等。燃烧设备的操作过程也趋于复杂化，如点火油枪的投运操作包括：点火油枪的推入、雾化蒸汽阀

开启、进油阀开启、电点火器的投入与断开等。煤粉燃烧器的投运操作包括：一次风档板和二次风档板的开启、煤粉挡

板的开启、给粉机启动等。点火油枪的解列操作包括：进油阀关闭、油枪吹扫入油枪退出等。煤粉燃烧器的停运操作包

括：停给粉机、煤粉挡板的关闭、二次风挡板的关闭等。在锅炉启停工况和事故工况时，燃烧器的操作更加繁琐，由于

操作不当很容易造成事故。

     当锅炉炉膛内压力增高到一定值时，因炉膛面积较大，可能发生损坏水冷壁管的事故，严重时甚至会使锅炉炉墙、

支架损坏，致使锅炉报废。国内锅炉过去缺少燃烧安全控制系统，每年较大型锅炉发生炉膛爆燃事故几十起，损失巨大。

目前，国内外大、中型发电机组都装有炉膛安全监控系统。炉膛安全监控系统的英文名称为 Furnace Safeguard

Supervisory System(简称为FSSS)。炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化不可缺少的组成部分，它对炉膛的正常燃

烧，锅炉的安全运行起着决定性的作用。

    锅炉安全保护作用主要包括在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连续地监视；不断地按照安全规定的顺序对

它们进行判断、逻辑运算；遇到危险工况，能自动地启动有关设备进行紧急跳闸，切断燃料，使锅炉紧急停炉，保护主、

辅设备不受损坏或处理未遂性事故。

    FSSS不仅能自动地完成各种操作和保护动作，还能避免运行人员在手动操作时的误动作，并能执行手动来不及的快动作。

2  工程概况（河北唐银钢铁有限公司130吨蒸汽锅炉FSSS系统）

    该工程为一台130T/H燃煤气蒸汽锅炉，主要燃料为高炉煤气，焦炉煤气用于锅炉点火。

   2.1锅炉本体描述

    唐银钢铁130T/H煤气锅炉为4角喷然切向燃烧炉。共有3个燃烧层，即共有12个高炉燃烧火嘴。上两层为高炉煤气燃烧

火嘴，下层为高炉与焦炉煤气套装火嘴。点火方式为：高能点火器直接点燃最下层焦炉煤气火嘴，然后再从下而上依次点

燃本角各高炉煤气火嘴。

   2.2锅炉参数

    1.   额定产汽量：130t/h（并能在85t/h负荷时长期安全稳定运行）

    2.   额定蒸汽压力：3.82MPa

    3.   额定蒸汽温度：450℃

    4.   给水温度：104℃

    5.   冷空气温度：20℃

    6.   锅炉排污率：2%

    7.   锅炉布置方式：室外半露天布置

    8.   台数：1

    9.   锅炉效率：≥86％

    10.  燃烧方式：旋流

    11.  燃料种类：高炉煤气

   2.3气象条件

3  FSSS系统功能

   3.1自动点火功能

    包括点火器、焦炉煤气支阀及总阀的自动连锁控制。

   3.2炉膛安全监控功能

   a.MFT紧急停炉功能，下列任一条件出现时立即切除进入炉膛的全部燃料：

l全炉膛灭火

l失去3/4火焰

l所有送风机跳闸

l所有引风机跳闸

l汽包水位高

l汽包水位低

l燃料丧失

l总风量<25%

l炉膛压力高

l炉膛压力低

l高炉煤气压力高2/3

l高炉煤气压力低2/3

l焦炉煤气压力高2/3

l焦炉煤气压力低2/3

   b 当发生MFT时，系统立即切断进入炉膛的一切燃料，自动完成下列操作：

l发出声光报警，并产生首出原因

l快速关闭所有高炉煤气支路阀

l快速关闭高炉煤气总进气阀

l快速关闭所有焦炉煤气支路阀

l快速关闭焦炉煤气总进气阀

lMFT干接点输出

   3.3.炉膛吹扫功能 

   每次锅炉启动点火前必须进行周期为5分钟的炉膛吹扫，以便将炉膛内空气更换5次，以保证炉膛内没有任何未燃尽燃

料存在，以防出现爆燃。炉膛吹扫条件如下：

l高炉煤气总阀已关

l高炉煤气支阀全关

l焦炉煤气总阀已关

l焦炉煤气支阀全关

l任一引风机运行

l任一送风机运行

l无MFT条件出现

l炉膛无火

l火焰检测器冷却风压力正常

l25%≤炉膛风量≤50%

4  系统配置

    FSSS系统包括一套完整的双CPU冗余及双网冗余的美国AllenBradley公司的ControlLogix系列PLC，并为每台锅炉所有

火嘴提供单火嘴火焰检测系统。系统包括每台锅炉的就地点火设备(包括就地柜、点火器、焦炉煤气管线上的阀门及压力

开关和压力表)。

   4.1 PLC可编程控制器

    FSSS系统选用的PLC可编程控制器为双CPU冗余及双网冗余的美国AllenBradley公司的ControlLogix系列PLC。PLC系统

的组态软件能够在线下载程序，系统I/O点数量在满足FSSS系统功能要求的基础上，包含15%的余量。

    系统能够供根据要求完成所有炉膛灭火保护功能的投入。

   4.2 火焰检测器

    FSSS系统为每台锅炉每个煤气燃烧火嘴提供一对一单火嘴检测。火焰检测系统能够清晰辨别出煤气燃烧的火焰，其监

测闪频在全频谱范围内连续可调，火焰检测器的视角可调整，以便在全负荷范围内均能观察到火焰。

    火检具有远程通讯功能，即火检的参数及信息显示和参数设定及调试工作能在远离防爆区的任何地方进行（通讯距离

范围内200M），使调试人员躲开防爆区。火焰检测器正确反映各种火焰状态（如火焰频率和强度）,不发出错误信息。燃

烧器火焰检测回路的灵敏度能够实现对低光度有足够的响应,并有过滤、抑制干扰光源的能力。火焰检测器含有自检系统,

避免产生虚假的“有火焰”信号，当检测系统故障时，能发出火检故障信号。

    每个燃烧器的火焰检测器有4-20mA信号输出,表示一个火焰的强度，有2个无源干接点输出,用于火焰丧失信号（有火

焰/无火焰）及火焰检测器故障信号等，接点容量为220VAC，3A。火焰检测器能够在环境温度为-40℃--75℃的条件下长

期连续工作。每台炉在就地非防爆区设有一个火检电源箱。

    火焰检测器安装的位置能使其相邻的、对角的、炉膛反射的,或相邻主火焰的背景干扰处于最小，彻底避免“偷看”

问题，只监测所要观测的目标火焰。火焰检测器保证安装时，炉墙外护板可拆卸和复位。卖方根据燃烧器的具体结构,

提供火焰检测器在燃烧器组合件内的安装位置图。在安装结束后，卖方校核火焰检测器相对与燃烧器的有效视角范围，

对安装位置进行确认，负责保证火焰检测器能正常工作。

   4.3 就地点火设备

    就地点火设备包括就地点火柜、点火器、焦炉煤气管线上的阀门及压力开关和差压变送器、就地点火柜具有防爆功

能，且带有点火枪的进退位置显示灯、点火器进退开关、焦炉煤气角阀位置显示灯、焦炉煤气角阀操作开关、就地/远方

选测开关。火焰存在指示灯，FSSS系统发出的允许点火指示灯。

    每台炉的焦炉煤气管线上的阀门包括：每角双支配置,共8支防爆型气动快关球阀（失气关）、焦炉煤气母管上配备

一台防爆型气动快关球阀（失气关）。焦炉煤气母管上配备一台调节阀用于流量及压力调节。

    每台炉的高炉煤气管线和焦炉煤气管线上包括一台差压变送器用于母管泄漏试验，每台炉的高炉煤气管线和焦炉煤

气管线各6支防爆型压力开关用于2/3煤气压力高低连锁控制，每台炉各提供6支炉压开关用于炉压保护。

 5  FSSS系统画面

图1 系统主画面

 图2 A层点火画面

图3 B层燃烧画面

图4 炉膛吹扫

图5 炉膛监视画面

图6 数据趋势图