中节能三峰220、130 t/h燃气锅炉FSSS系统改造

陈万伟

（重庆中节能三峰能源有限公司 重庆长寿 401220）

中节能三峰220、130 t/h燃气锅炉FSSS系统改造

陈万伟

（重庆中节能三峰能源有限公司 重庆长寿 401220）

阐述了中节能三峰锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）的功能，分析了在130t/h、220t/h燃气锅炉应用中存在的问题，提出了相应的改进措施，获得了较好的改造应用效果。

锅炉；燃烧系统；安全监控

1 前言

重庆中节能三峰能源有限公司130t/h混燃高炉、焦炉煤气锅炉于2010年12月建成投产，该锅炉配置一套北京国电华源控制技术有限公司研制的炉膛安全监控FSSS系统；220t/h混燃转炉、高炉、焦炉煤气锅炉于2013年6月建成投产.该锅炉配置一套由北京四方、南京万和安全监控FSSS系统，以确保锅炉的安全可靠运行；但运行过程中发现设计存在缺陷、出现几次事故。现重庆中节能三峰能源有限公司根据运行情况改造FSSS系统，其保证锅炉安全运行，它们投产初期由于系统设置和实际运行工况存在偏差等原因，时常发生主燃料跳闸MFT动作，影响锅炉安全机组的稳定运行。经一段时间的不断摸索和对系统的改进，该FSSS系统已不仅能保证安全，而且能保证机炉系统长期稳定的运行。

2 FSSS系统功能

2.1 主要功能及现场概况

主要功能：燃烧器管理、程控点火、燃料信号检测、炉膛压力检测、电气信号检测、火焰信号检测与灭火保护、故障自诊断、现场信号异常报警、MFT信号输出、炉膛压力跨越保护逻辑功能、炉膛吹扫、MFT首次事故记忆、分析显示、事故动作原因顺序记录功能、与DCS通讯。

FSSS系统一般分为两个部分，即燃烧器控制系统BCS（Burner Contrlo System）和燃料安全系统FSS（Fuel Safety System）。重庆中节能三峰能源有限公司220t/h次高温次高压自燃循环汽包炉，设计有高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气三种燃料，其中焦炉煤气用于点火，正常运行中混合燃烧。锅炉高炉煤气共有16个旋流式燃烧器，四角布置四层，每层4个；下面两层高炉煤气燃烧器中心为焦炉煤气，同时每个燃烧器配置一个点火枪。130t/h次高温次高压自燃循环汽包炉，设计有高炉煤气、焦炉煤气两种燃料，其中焦炉煤气用于点火，正常运行中混合燃烧；锅炉高炉煤气共有6个旋流式燃烧器，前墙布置，每层3个；下面两层高炉煤气燃烧器中心为焦炉煤气，下面一层每个燃烧器配置一个点火枪。

2．2 系统结构

FSSS系统主要由FSSS工作站，火焰检测系统、程控点火系统及其它检测系统和相应的控制执行机构组成。FSSS工作站主要包含逻辑控制系统、工业计算机、系统电源、火焰检测系统、程控点火系统。

2.3 炉膛吹扫

FSSS逻辑控制的一个核心问题是通过周密的安全连锁和许可条件，防止可燃性混和物在炉膛、烟道、煤气管道和燃烧器中积存，以防止炉膛产生爆炸。FSSS的吹扫控制功能主要是在吹扫前对锅炉的有关设备进行安全性检查，在满足全部吹扫许可条件后，开始进行吹扫。吹扫时，切断所有进入炉膛的燃料输入，吹扫完成后即可进入点火逻辑。

130t/h燃气锅炉火焰检测每层设置3个检测点，在每层的3个火焰强度信号中，当同时有2个以上的火焰强度信号连续在无火延时内低于无火阀值时，则该层为灭火逻辑有效；当每层灭火逻辑均有效时则全炉膛灭火逻辑有效，FSSS将输出全炉膛灭火MFT跳闸信号（条件：火焰保护和炉膛安全保护均投入闭环）。全炉膛灭火保护逻辑图见图1。

图1 全炉膛灭火MFT逻辑图

2.4 炉膛压力高、低MFT逻辑

炉膛压力高MFT输出逻辑是炉膛压力高信号3取2逻辑。在三个炉膛压力高信号中，当同时有两个以上的炉膛压力高信号连续在压力延时内有效时，FSSS将输出炉膛压力高MFT跳闸信号（条件：炉膛安全保护投入闭环）。

炉膛压力低MFT输出逻辑是炉膛压力低信号3取2逻辑。在三个炉膛压力低信号中，当同时有两个以上的炉膛压力低信号连续在压力延时内有效时，FSSS将输出炉膛压力低MFT跳闸信号（条件：炉膛安全保护投入闭环）。炉膛压力高、低MFT逻辑图见图2。

图2 炉膛压力高、低MFT逻辑图

3 燃烧器系统

包括高炉煤气、焦炉煤气燃烧器和点火系统、同时点火系统包括焦炉煤气调节阀和点火枪。FSSS控制其启动、停止和跳闸。每个点火枪可以单独控制，在具备以下锅炉点火条件后，就可发出点火指令：①无MFT发生；②炉膛压力正常；③燃气压力正常；④火检冷却风压力正常；⑤焦炉煤气总阀开到位。

3.1 具体点火过程分为下面方法

3.1.1 点火条件和点火流程图（见图3）

3.1.2 130T/HPLC点火控制系统图（如图4）

3.1.3 220T/HLC点火控制系统图（如图5）

3.2 手动点火操作

手动点火过程中的“手动/自动打开点火阀门”操作，在手动点火过程中，点火开始后对点火阀门的操作可以是手动打开阀门，也可以设置成由软件自动打开点火阀门。

手动点火工作流程：

A．点火条件允许后，可以进行点火操作。

B．点击“进点火枪”按钮，执行进点火枪操作。

C．就地控制柜进点火枪。

D．点火枪到位后，点击“点点火枪”按钮，执行点火操作。

E．就地控制柜点点火枪。

F．如果“手动/自动打开点火阀门”设置为自动开阀，则软件自动打开点火阀门。

图3 程控点火逻辑图

图4

图5

G．如果“手动/自动打开点火阀门”设置为手动开阀，则点击“开点火阀”按钮，执行开点火阀操作。

H．手动点火时间到，停止点火。手动点火时间可以通过软件进行此时间参数的设置。

I．点击“退点火枪”按钮，执行退点火枪操作。

J．就地控制柜退点火枪。

K．火焰检测器检测火焰强度。

L．当火焰强度小于点火火焰阈值时，自动关闭点火阀门，此次自动点火不成功结束。

M．当火焰强度大于点火火焰阈值时，点火阀门保持打开状态，此次点火成功结束。

3.3 自动点火工作流程

A．点火条件允许后，可以进行点火操作。

B．点击“自动按钮”，执行自动点火操作。

C．就地控制柜自动进点火枪。

D．点火枪到位后，自动执行点火操作。

E．监控软件检测到点火枪开始点火后，打开点火阀门。

F．自动点火时间到，停止点火。自动点火时间可以通过就地点火柜的时间继电器设置。

G．自动退点火枪。

H．火焰检测器检测火焰强度。

I．当火焰强度小于点火火焰阈值时，自动关闭点火阀门，此次自动点火不成功结束。

J．当火焰强度大于点火火焰阈值时，点火阀门保持打开状态，此次点火成功结束。

K．燃烧器系统包括高焦炉煤气母管、母管支管的快关阀和调节阀及燃烧器的控制。燃烧器的投运和停止可以单独控制，当燃烧器启动许可条件满足且吹扫结束，MFT复归后，就可以推进点火枪。

4 实际应用中面临的问题及改进方法

4．1 对燃气锅炉FSSS的重视程度不够

燃气锅炉点火及运行是一种高危险的作业，其生产过程具有高温、高压、易燃、易泄漏、中毒等特点。对燃气锅炉的安全配备重视不够，并未配备有完善的燃气锅炉炉膛安全监控系统、导致在生产运行中，处理故障不及时或发生失误，就会发生严重的生产设备事故，对企业的安全生产造成了极大在威胁。

4.2 应用中问题及原因分析

FSSS系统投运初期，出现6次MFT误动导致的停炉停机事件，分析其原因为：

（1）因取压信号管敷设在室外部分未采取隔热措施，温度过高误发信号而停炉；

（2）因热控元件质量不可靠（炉膛压力、汽包水位、燃气压力等）故障误发信号；

（3）因燃料运行方式调整，而引起的MFT动作的燃气压力保护逻辑未及时更改，导致几次不必要的停炉。

4.3 改进方法

就以上具体情况经过认真的分析、研究，有针对性的制订改进方案进行逐条整改：

（1）选择用技术成熟、质量可靠、性能稳定的热控元件，同时加强对该系统设备的点检维护。

（2）对参与保护的每个参数从一次元件开始排查，对取样管采取保温、隔热措施，所有的信号线采用屏蔽电缆尽量远离热源、辐射、干扰并可靠接地。

（3）根据实际运行方式，及时修改FSSS系统引起MFT动作的燃气压力保护逻辑：该锅炉原设计焦炉煤气仅用于点火，燃烧正常后即退出运行，正常运行全燃高炉煤气；根据重钢的煤气平衡情况，实际运行中为高、焦炉煤气混烧，原燃气压力保护逻辑只要有一种燃气的压力达到设定保证值即使另一燃料参数正常也将引起MFT动作，导致不必要的停炉；后修改为：在高、焦炉煤气混烧情况下，只要有一种煤气参数正常就不需要跳炉，只需将达到设定保护值的煤气快速切断，只有在两种燃料的压力均达到设定保护值才引起MFT动作停炉；在燃用任何单一煤气时，按原MFT燃气压力保护逻辑。

4．4 可靠性和稳定性

采取措施后，220t/h、130t/h锅炉运行二年多再未出现MFT误动现象，确保了锅炉机组的安全稳定运行。因此加强同行业燃气锅炉FSSS系统应用研究的技术交流非常必要和重要，来提高燃气锅炉安全保护技术发展的水平，增强保护系统的可靠性和稳定性。

5 结束语

FSSS锅炉安全监控系统是现代锅炉机组必须具备的一种监控系统。在重庆中节能三峰能源有限公司220t/h、130t/h全燃气锅炉机组的成功改造应用，使锅炉的自动化程度得到极大有提高，降低了事故处理的时间，保障了设备的安全性；该系统具有较高的可靠性、能适应各种不同的运行方式，设备质量可靠，能确保全燃气锅炉机组的安全、稳定运行。

[1]电力建设施工及验收技术规范锅炉篇.

[2]《多燃烧器锅炉炉膛防外爆/内爆标准》（ANSI/NFPA8502）.

[3]《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规范书》（G-RK-95-52）.

[4]《蒸汽锅炉安全技术监察规程》.

TK32

A

1004-7344（2016）09-0238-02

2016-3-12

陈万伟（1979-），男，工程师，从事技术设备管理工作。