大型锅炉炉膛安全保护培训组授课内容提要

1、大型锅炉炉膛安全保护培训组授课内容提要 .txt 爱情是彩色气球， 无论颜色如何严厉， 经不 起针尖轻轻一刺。一流的爱人，既能让女人爱一辈子，又能一辈子爱一个女人！大型锅炉炉膛安全保护培训班授课内容提要王满家 教授北京世纪华源科技发展有限公司华源程控设备制造有限公司CNHEE 世纪华源北京市北三环中路 31 号凯奇大厦 502 室TEL: 010 82004067 010 68827149 0535 6370522FAX: 010 82002072E-MAIL: cnhee大型锅炉炉膛安全保护培训班教学内容提纲。第一讲锅炉安全监控系统(共 20 学时)主要内容如下：一、炉膛常见事故原因分析(二

2、学时)1 炉膛爆燃事故。 炉膛爆燃指的是在锅炉炉膛烟道和通风管道中积存的可燃混合物突然同时被点燃，而使 烟气侧压力升高造成炉墙结构破坏的现象。 在我国通常和炉膛灭火事故联系在一起， 俗称“灭 火放炮”。( 1) 爆燃过程理论分析：爆燃三条件：炉内积存可燃物；可燃物的浓度达到爆炸浓度；火源。设以 Vr 和 Qr 表示 积存可燃混合物容积和单位容积的发热量，爆燃后放出的热量为V rQr.设以V表示炉膛容积， 爆燃介质的温升为AT在定容绝热过程中进行，可列出下列方程： T = V rQr. /VC (1)P2/P1=T2/T1=(T1+AT)/T2 = 1 +T/T1(2)式中：P1、P2为爆燃前后

3、的压力T1、T2为爆燃前后的温度C为定容过程中炉膛介质的平均比热。由（1）、（2 ）式联立求解得：P2 = P!1+Vr/V*Qr/C T1 （3）由Vr/V、Qr、T1等参数可分析爆燃过程对炉膛造成影响。Vr/V为相对值，最大为1;、Qr大影响P2大，T1低影响大。（ 2）炉膛爆燃的防止。 炉膛灭火后必须吹扫后才能点火。 防止重复点火 防止燃料漏进停用的锅炉 防止一个或几个燃烧器突然失去火焰。2水冷壁泻漏爆管事故。 如果炉内结焦又造成成水冷壁爆管可能造成炉内爆燃事故，因燃尽的焦炭与水起化学反应而 产生水煤气。化学反应式为C+H2O CO+ H2fCO和 H2均是易燃气体，加上炉内煤粉形成了一

4、种混合爆燃物质，其爆燃强度相当危险。3 引风中断事故： 该事故将造成炉膛压力增大，燃烧恶化。4 、送风中断事故： 该事故将造成炉膛灭火和炉膛压力过低。5 、给水中断事故： 将造成水冷壁管内失水烧坏水冷壁管，对于直流炉比汽包炉危险更大。6 、掉焦事故： 炉膛顶部掉焦砸坏下联箱造成灭火爆燃事故。二、炉膛安全监控系统（FSSS概述（4学时，主要内容如下）1、FSSS主要安全功能FSSS 主要是保证锅炉安全运行，不参与调节，它的联锁等级是最高的，具体的安全联锁条件要根据机组的燃料系统的物理特性和燃料种类决定。大型机组FSSS系统包含下述主要安全功能炉膛点火前后的吹扫、 暖炉油点火、主燃料（煤粉）的引入

5、；连续运行的监视、紧急停炉； 燃烧后的吹扫。2、FSSS的自动化程度。、FSSS 般属于“遥控一一手动”系统。更高一级自动化水平是可谓“自动”或“自动跟 踪负荷”。这时自动化系统只要求运行人员发出一个简单指令就能自动地将有关的燃料燃烧设 备投入运行。、FSSS系统的组成：系统由控制屏、逻辑屏和就地设备三部分组成。 控制屏：内含运行人员控制屏仿真屏和就地控制屏。 现场设备：包括驱动装置伺服电机，阀门、执行器、传感元件火焰检测器等设备。 逻辑屏：逻辑屏可以看作是 FSSS的大脑，所有运行人员的指令都是通过逻辑屏实现的，每个驱动装置和敏感元件的状态都是通过逻辑系统进行连续的监测，运行人员发出的指令只

6、有通过逻辑屏 判断满足一定的安全许可条件后才能执行。当出现危及设备安全运行情况，逻辑屏会自动停 掉有关设备。逻辑屏硬件结构现多采用PLC可编程控制器。工程技术人员根据生产过程工艺要求编写出逻辑图，对于FSSS系统主要有下列几种逻辑图。自动吹扫逻辑图首次跳闸记忆逻辑图主燃料跳闸（MFT逻辑图炉膛熄火逻辑图三、火焰检测系统（ 4 学时）一、 现代燃煤锅炉火焰检测技术燃料燃烧的化学反应中将释放出大量的能量，包括光能，如紫外线（0.006-0.4 u M可见光（0.4-0.76 u M红外线（0.76 u M以上），热能和声辐射能等，应用不同的火焰特征可以构 成不同类型火检器。I 火检器的类型直接式火

7、检器。一般用于点火器的火焰检测，常用的有检出电极法、差压法、声波法和温 间接式火检器 利用辐射光能原理，检测火焰中的紫外、可见和红外光线的存在以判定火焰状况。数字图象火检装置用CCD摄象机摄取火焰图象送到计算机对图象进行数字化处理，计算出燃料燃烧火焰的温度 场，火焰的能级，从而判断出燃烧的好坏及燃烧不稳告警和熄火保护等。2、火焰检测装置构造探头部分探头一般由透镜，光导纤维，光敏元件（包括光敏二极管、三极管，光电池和CCD光图象器件）构成。 由于是在高温和污染环境下工作， 透镜、 光纤和传感元件都密封在一长形钢管内， 并以风冷却。确保探头不被损坏和污染 . 。火焰产生的辐射能和图象经过透镜聚焦到

8、光纤输入端，输出端传送到光电敏感元件而转 换成电信号 （包括模拟图象信号） ，送入电放大器和计算机进行信号处理， 最后通过显示器显 示火焰状况。机箱部分机箱内装有电子线路放大板和单片计算机等元器件。火焰信号经过多次转换成电流信号 机箱里被转换成电压信号。机箱里包括了 4个角的检测线路和 2/4 逻辑线路。对于不同的燃 料，不同的火焰检测原理，机箱的线路结构均有不同。风冷部分 由于探头工作环境温度很高，灰尘油雾等影响，设立了专门的风冷系统，用二台互为备用的风机，对探头进行冷却吹扫。3 各种火焰检测器综述红外线火检通过检测燃烧火焰放射的红外线强度和火焰频率来判别火焰是否存在， 探 头采用硫化铅光电

9、管或硅光电二极管，由于炉膛火焰闪烁频率低于燃烧器频率，红外线火检 能区分燃烧器和背景火焰。可见光火检同时检测火焰闪烁频率和可见光亮度， 并进行逻辑加运算来检测燃烧火焰 的存在。采用火焰平均光强和脉动闪烁频率双信号，可提高检测的可靠性。另外，可见光检 测器有滤红外光功能，能排除烟尘，热烟气，炉渣和炉壁的红外辐射，进一步提高了火检的 可靠性。但是可见光不能穿透灰尘、烟雾，而红外则有一定的穿透能力。因此，红外检测比 可见光更理想。组合探头火检器。 采用紫外线和红外线两种检测原理，它能同时检测各种燃料的能力，因为气体燃料燃烧 的火焰主要是紫外线。而固体燃料燃烧的火焰介于二者之间。相关原理火焰检测相关性

10、火焰检测器由英国 Land combustion 公司推出，它同时使用二只 相同的探 测器，使检测区域在燃烧区域相交，利用相关理论分析方法，根据相关系数的大小判断燃烧 器的燃烧状况。该理论虽有独道之处，但实际使用起来，由于制造技术和现场环境的污染， 无法保持二只探险头特性完全一致，同时使检测探头增加一倍，造成安装维护困难。数字式火检器数字式火检器以F ORNEY公司产品为代表，该火检采用独特的火检方法， 使用微处理器及相应的软件算法，通过检测目标火焰的辐度和频率，并与在学习方式下存储的背景火 焰图象进行比较，从而精确确定火焰的有无。每个燃烧器的火焰有着与其他燃烧器不同的火 焰图象，这类似于人类

11、指纹。数字式火检与传统火检器相比， 有如下创新， 指纹式鉴别火焰有无方式， 不同负荷下选 择不同的鉴别图象文件；对准功能使火焰视角更佳。但它们无法跟踪各种动态因素导致火焰 的漂移问题。4.各种火检器在应用中存在的冋题。火焰参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾。 燃烧火焰的闪烁频率是一个随机函数，它受煤种、负荷、送风量变化等诸多因素影响， 静态整定参数无法满足动态要求。火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾。要准确检测火焰， 就必须将检测头对准燃烧器火焰着火区， 为尽量减少其他燃烧器火焰 和背景火焰对火检器的干扰和影响，探头视角一般限制为10度一一15度。这样小视角的 检测器难于随时对准因负荷变

12、化，煤种变化，风量变化而飘移的火焰着火区。火检探头安装与调整的矛盾 分辨率不高，有“偷看”现象，是火检器普遍存在的冋题，改变探头视角是克服偷看， 提高火焰正确性的主要手段，但几乎所有是电厂均采用固定式安装，从外部无法调整探头视 角。火检功能与燃烧诊断的矛盾 现有锅炉使用的火检，功能单一，只检测火焰有无，为锅炉灭火保护提供信号，但这种 灭火保护是消极的。它没有积极予防灭火的功能。火检不能诊断燃烧火焰状态和稳定性，不利于运行人员发现潜在的燃烧故障，更谈不上有针对性的进行燃烧调整，挽救炉膛灭火，减少经济损失。5 、数字式图象型火检图象型火检是基于火焰电视、综合多媒体计算机和数字图象处理技术发展起来的

13、，它继 承了火焰电视直观形象的优点，又充分发挥计算机强大的处理计算能力，使火焰检测功能得 到了质的提高。图象型火检分单个燃烧器的火焰图象检测和全炉膛火焰图象检测二部分，对于单个燃烧 器的火焰检测主要是判断该燃烧器的好坏，发出熄火、着火和燃烧不稳的告警信号。对于全 炉膛火焰检测主要是通过火焰图象信息计算出全炉膛火焰温度场分布状况及火焰燃烧的能 级。防止火焰偏离中心和局部过热。 目前正研究建立了一套完整的火焰图象的分析计算理论， 就像天气预报的卫星云图一样，来予测火焰的各种态势，计算全炉膛火焰燃烧的能量，将能 量信号、温度信号和全炉膛熄灭着火信号分别送往FSSS系统和CCS系统，及时进行燃烧调整,

14、保证锅炉在安全经济下运行。火焰图象检测器基本原理：火焰图象检测器基本原理如下图 5 火焰图像检测基本原理 带有冷却风的传像光纤伸入炉膛将所检测的燃烧器火焰图像或全炉膛火焰图象的光信号的形 式传到CCD摄像机的靶面上，CCD将图像转化为标准模拟视频信号并通过视频电缆传给图 像火焰检测器内的视频输入处理器(VIP)。VIP将模拟视频信号经过A/D转换，变成数字图像存储于图象存储器中DSP则将图像存储器中数字化的图像信息按照一定的判断 体系进行计算，得出燃烧器火焰的ON/OFF信号和其他诊断信息，并送至FSSS和C CS系统。燃烧器火焰熄火着火判据的分析。 燃烧特征区判断：煤粉喷出燃烧器着火，燃烧有

15、三个特征：即未燃区、初始燃烧区和完全燃烧区。在每个 特征区内分别划出一个小的计算区域。然后根据三个特征区平均亮度的差别判断是否着火熄 火。如三个特征区亮度相等判定为熄火。 火焰锋面位置判断在黑龙区和着火区的局部灰度明显增大形成火焰锋面。 利用这个特征值可判断火焰着火 熄火。 锋面位置差分判据 煤粉着火可形成的锋面是不断抖动的。所谓差分就是利用相邻二次采样之间锋面位置的 差分来描述这种抖动，设锋面沿X轴变化，可得如下数字表达式aX( t )=| X( t )-X( t 1)|(4)式中x( t) t时刻锋面位置。(3)全炉膛火焰图象数据分析 全炉膛火焰监视的主要目的包括观察燃烧器的点火过程，判别

16、炉膛是否熄火， 炉膛的火焰温度，幅射能量燃烧过程是否稳定，炉膛火焰中心是否处于正常位置和形态。火焰图象中 含有许多反应燃烧状态和特征的信息值得研究和利用。利用热幅射理论和比色测温原理可计 算出火焰图象的温度和相应的幅射能。炉膛燃烧温度和幅射能分布是人们在锅炉系统设计和 设备运行控制中极为关心的重要参数，但长期以来没有可利用的合适的测量方法和技术条件 获得实际数据。但计算机图象处理技术，使得人们能从CCD摄取的火焰图象中得出它们的 定量描述。 比色测温原理 比色测温是一种非接触的光学测量法，较适用于测量燃烧火焰中介质的温度。当温度范围处 于8002000 K之间时，plank幅射定律可由下面的W

17、ien幅射定律取代：E入(T) =3( C1/入 5) exp(C2/ 入 T) (5)式中：E( t )表示波长为入，绝对温度为T时的单色幅射强度；C1, C2分别为第一和第二plank 常数；3为幅射率。根据(5)式，若在两个不同波长入1入2下同时测量到同一点发出的单色幅射能，并且假设不同波长下幅设率的变化可以忽略不计，可得测量区域比色法测量的温度T的表达式：T= C2(1/ 入 1-1/ 入 2)/lnE 入 1(T)/ E 入 2(T)(入 1/ 入 2)2 .(6)比色测温根据同一时刻测量到的两个相邻波长幅射能的 “比值” 确定温度值， 镜头污染， 器件特性漂移等时变因素相互抵消，同

18、时，测量过程是可延续可重复的。来自彩色工业摄像 机所拍摄的炉膛内部图像的每一个像素都是由红(R)绿(G)蓝(B)三基色组成，可以从红绿蓝中任取两值相比，根据比值确定每个像素对应的温度。利用参考测温及推温度反推温度分布的 检测计算方法，实时监测特定波长下的炉内幅射能及其变化率，重建炉膛温度场(二维或三 维)。该方法是通过比色法实时测得视场中某一参考点(i0,j0)实际温度，计算对应点 相应波长下的实际幅射能量E入(i0, j0)。假设CCD在可见光范围内的光电转换特性为f()，可以通过光学电路设计或数字补偿方法线性化，确定当前测量条件下图像亮度S 入(i 0,j0 )和已入(i 0,j0 )之间

19、的比例系数K,再由CCD图像数据计算炉膛 其它区域的实际幅射能量值E入(i, J),最后反推出温度分布值。可见比色测温是实现CCD火焰图像处理过程中的灰度归一化的有效方法。 火焰幅射图像处理A幅射计算 幅射以电磁波的形式传播,通过传播空间时将产生散射和被吸收,在充满气固两相流动介质 的炉膛空间的过程更加复杂多变。针对这一过程的特殊性,火焰图像的处理基本上采用不确 定性视觉计算的方法,重点在于幅射性质的研究和计算,假定炉膛空间的有效燃烧区域为一 个由灰色固体壁面包灰色气体组成的物理空间。理论上，具有mxn个像素的CCD器件的任一个像素E (入，j)可接受到的幅射能可归纳为下式。E (ij ) =

20、/(Q) R(dj)(x、y、z) (ij)4kg(x 、y、z) E t4g(x、y、z)dxdydz+ ff (s)Rdw(x/,y/)ij ) & w(x/,y/) E t4g(x/,y/)dx/dy/ (7)式中：(x,y,z )为炉膛空间基准坐标系；(x ,y)为炉膛周边各壁面在基准坐标下的变换坐标；Kg为介质的消光系数，3为壁面吸收率；Tg为微元温度；Ra g和Rdw分别为气体和壁面在相应体积微元和面积微元上 CCD 象素 E( lJ )的辐射份额系数,称为 REAK数它们由各个元素的辐射特性参数所决定，可采用结合Monte Carlo方法的快速算法得解。READ 数中包含了炉膛燃

21、烧空间的多次散射和非独立散射的影响。以及其它非直接辐射 区域的影响。另外考虑到现有的计算方法、计算机硬件和CCD器件分辨率及记录精度等性能的限制, 一般只将镜头视角之内的有效燃烧区域划分为有限的子域进行分析计算,因此,(7)式演变成；E ( IJ )=工(a k=1)Rdgk 宀(ij)4gk 6 Tgk 4. Vgk+ 工(w 入=1)Rdwlij ） e w6 T4. waA Swl .（8）在这里，将有效燃烧区域划分为u个小单元，壁面划分为U个单元，并设出单元内的辐射参数均一致。 温度场重建 寻求快速有效的计算方法确保在一定的精度范围内获得正确的温度数据是很重要的， 将（6） 式描述的题

22、表示为矩阵的形式 :AT=E .（9）式中：A为（m+nx（m+r）维矩阵，是反映炉膛空间介质特性的综合系数矩阵T为（m+n维列向量，其元素为绝对温度的 4次方（K4）; E为（m+n维列向量，其元素为 CCD靶面象 素可接受到的辐射能。系数矩阵A是一严重的病态矩阵，采用单台摄象机获得的图象数据无法获得正确的解。试验系统采用4个角置式CCD镜头，将A变成4（m+n）*（m+n）维的矩阵，使得（8）式成为 一个超定的线性方程组，然后用线性规划内点法进行优化求解，可以得到较为理想的效果。图5所示为对应同一炉膛断面体积微元集合的4个角置CCD水平象元组获得的辐射能及由它们重建的二维温度场。可以从CC

23、D摄取的火焰图象中得解温度场的定量描述，解决了火焰无法直接测量的矛盾。CCD摄象仪，摸/数转换器件。计算机处理子系统火焰检测装置的系统构成 火焰检测装置由光学摄取传导系统、 和辅助子系统等组成。图 6 火焰图象检测装置系统图 装置主要由 4 台火焰检测器（下位机） 、工作站（上位机）及其他辅助单元组成。现场来的 20 路视频信号分别送往火焰检测工作站。 火焰检测器对视频信号轮流进行图象处理， 发 出火焰有 /无的开关量信号，火焰检测器还同时接入该层磨煤机的切/投开关量信号。分别送往火焰检测工作站。 火焰检测器对视频信号轮流进行图象处理， 发出火焰有 /（无） 的开关量信号，火焰检测器还同时接入

24、该层磨煤机的切 / （投）开关量信号。工作站主要是参与系统管理画面显示。通过通讯模块分别与5 台火焰检测器、视频切换分配器和 4画面分割器进行通讯，视频切换分配器在工作站的指令下，将4路视频信号进行4 画面分割或单路取出送往工作站，这样工作站就能实时观察各燃烧器火焰图象，层燃烧器 火焰图象和全炉膛火焰图象。工作站经共亨器扩展一套键盘和CRT显示器安装在主控室，供运行人员操作观察。四、燃料安全系统（ 2 学时） 现代大型锅炉采用油、煤和天然气作为燃料，在输送油和天然气的管路和阀门不可以有 任何的泄漏，将造成对环境的污染和严重的火灾。煤粉制备过程中也要严防煤粉泄漏和自燃 或爆燃现象，确保运行安全。

25、（一） 油路的泄漏试验 泄漏试验的目的是检查油阀及其出口管路有无漏油现象。对于大型机组，在起动之前， 大都要求对轻油管路及重油管路进行泄漏试验。我国电厂由于管理泄油造成火灾伤亡设备事 故常有发生，故泄漏试验非常重要。图(7) (8)为一台600MW机组重油管路系统和逻辑图。做试验的条件是：所有自动的重 油阀关闭， 所有油层的重油手动阀打开， 重油供给压力正常。 整体试验过程需 12 分钟。若在 试验过程中某一试验条件不满足。则自动发出报警信号。试验的方法是：在试验条件满足的 前提下， 操作试验起动按钮， 开始 12 分钟延迟， 同时打开重油跳闸阀及重油调节阀， 并关掉 重油再循环阀。这时跳闸阀

26、出口管路开始进油，直至跳闸阀进出口压差P=0为止。紧接着便关掉重油闸阀，开始5分钟的跳闸阀出口管路泄漏试验。若在5分钟过后仍保持厶P=0,则表明跳闸阀出口管路(包括三用阀)无漏油现角，这时打开重油再循阀，把跳闸阀出口管路 中的油放掉，直至出现重油总管压力低跳闸信号为止，再关闭重油再循环阀。以后即开始5分钟的跳闸阀泄漏试验。如果在 5分钟过后，重油总管压力低跳闸信号仍然存在，则表明跳 闸阀无漏油现象。随即发出“重油泄漏试验成功”信号。在此基础允许膛吹扫。若在12 分钟仍未发出“试验成功”信号，则发出“泄漏试验失败”信号到报警盘。(二) 天然气管路的泄漏试验可燃气体的泄漏比油的泄漏更危险，因它泄漏

27、在空气中无法回收，造成对环境的污染， 在遇到火源时，产生气体的爆燃，造成泄漏空间的整体损坏，就像煤矿坑道中的瓦斯爆炸一 样。气体的管道和阀门都有严格的质量要求，采取严密的防爆措施。 压力检泄法 在输道气体管道上，每隔一定的距离装有压力检测仪表。如遇该段距离之内有气体泄漏，则 发出告警信号。 声波检测法 具有一定压力的气体往外泄漏时，产生一定的声波，小孔泄漏产生的声波频率高，大孔泄漏 产生声波频率低，根据声源产生的地方，即可判断泄漏点。 瓦斯分析仪 在锅炉车间和气体管道经过的地方， 装有瓦斯报警器， 如气体浓度超过规定值， 则进行报警。五、燃烧器管理系统( 4 学时)一般大型锅炉有两种燃烧器；油

28、燃烧器(俗称油枪)和煤粉燃烧器。(一) 燃烧器管理系统(油枪起停)图(9)为300MW机组起停油枪示意图。 锅炉冷态点火必须在吹扫结束之后进行。在点火之前，先开重油跳闸阀及重油循环阀。油层起动许可条件为：( 1) 重油跳闸阀打开；( 2) 无 MFT；( 3) 雾化蒸汽压力正常；( 4) 油温正常；( 5) 重油总管压力正常；( 6) 检测器风压正常；( 7) 煤粉喷嘴摆到水平位置； ( 8) 锅炉风量小于 40%； 油枪起停采用层控制方式，每一个角不能单独控制。油层的起动周期约为85s，当油层起动条件全部满足，且按下油层起按扭时，油层起停寄存器置位，同时开始85s 的延迟，接着须投入该层 1

29、 号角油枪。此后，以 10s 为间隔相继投入了 3 号角、 2 号角和 4号角油枪。油层的自动起动信号，在自动起停煤和机组甩负荷不停炉（FCB时发出。如果油层已起动或起动时间已过，然而油层没有投入运行，则发出“油层起动失败”报警信号。同时发出停止指令。 当按下油层停止按钮时， 便开始 400s 延时， 并将油层起停寄存器复位。 接着便发出停一号角 命令，然后以 30s 为间隔相继发出停 3号角、2 号角和 4号角命令。当油层已停止且停止时 间已过，则不管油层停掉与否，皆发出辅助跳闸命令，将油层起停寄存器复位，并将该层每个角的喷嘴阀关掉。 当油跳闸阀未开，或者发生主燃料跳闸（MFT时，贝U发出油

30、层跳闸命令, 继而发出辅助跳闸命令。图 10、11、12 为角控制逻辑框图适用于 l-4 号角。 这里， 油角控制只接受来自油层控制 的起、停指令。在炉膛的 4 个角已装设就地控制盘，而只在每个角装设一只维修用的操作开 关。在正常运行时，该开关设在“远方”位置。雾化蒸汽手动阀打开，且油角起动指令存在， 贝首先伸进油枪，然后伸进高能点火器，接着开启三用阀，当三用阀开启至吹扫位置时，点 火器开始打火花，实际打火花的时间约30s （可调）。当延时35s结束时，点火器退出炉膛。这时用阀早已打开，油在喷嘴处经过蒸汽雾化后喷入炉膛。若油枪已点着，贝对应的检测器 指示有火焰。若此时油枪未点着，而邻近的煤层未

31、投运，贝将三用阀关闭，但油枪不退出炉 膛。反之，若邻近的煤层已投运，贝让油枪吹扫 5min 后退出炉膛，并且关闭三用阀。油枪停止分为正常和事故二种情况。正常停止的前提是角火焰（即油枪火焰）正常，或 邻近煤层投运等条件。正常停止一般要经历三用阀为吹扫位置，吹扫5分钟后，关三用阀等三步骤。紧急停止贝直接关闭三用阀。采用空气气泡雾化技术和高能点火器可直接点燃重油。可以省去轻油点火或气体点火的 多余环节。空气雾化还可减少烟气中水蒸汽含量，减少锅炉尾部受热面结垢和腐蚀。三用阀为把蒸汽吹扫阀和油阀集中在一起，集吹扫和油的开关为一体可简化操作步骤， 节约安装空间，提高供油系统可靠性和安全性。2 、煤粉燃烧器

32、管理系统从炉膛燃烧的角度来看，煤粉燃烧器的起停与暖炉油层的起停以及风箱档板的控制紧密 地联系在一起。这里主要叙述煤粉燃烧器的起停，对于贮粉盒式制粉系统，只需控制给粉机 和相应的一次风档板，其控制逻辑相对而言比较简单，对于直吹式系统由于给煤机和磨煤机 直接参与机组负荷控制就比较复杂。 粉仓式制粉系统以国产300MW直流炉为例。该炉共有六层煤粉燃烧器（B C、D、E、G H及三层油燃烧器（ A、 F、 I 层）。每一只煤粉燃烧器皆配备一套轻油枪及高能点火器。在燃烧器投 粉及停粉时，都要启动轻油枪及高能点火器，起停逻辑示于图 13、 14。煤粉燃烧器的起停条件是： 任一台一次风机运行； 空气予热器（

33、AE例）出口温度 150C; 风量30%; 火焰检测器冷却风正常; 无MFT跳闸指令； 贮粉仓粉位3M有两种控制方式：自动与手动。其中自动方式又可分为重油燃烧器管理控制自动方式和 煤粉燃烧器管理控制自动方式。在自动方式下，能根据机组的负荷要求，自下而上自动投入 各层煤粉燃烧器。手动方式又可分为遥控和就地控制两种。若需要在集控室操作盘的数字逻 辑站（DLS）上操作，则必须将煤粉燃烧器管理控制设置在“手动”方式，且在就地操作 箱上将控制方式设置为“遥控” ，不管采取那种控制方式，各层煤粉燃烧器都是对角投入的， 即先投入 1， 3角，而后投入 2， 4 角。除了必须满足上述起动条件之外每一个对角的煤

34、粉燃烧器还必须满足其他点火许可条件才能起动。以E层1, 3角为例，其点火许可条件为： B 1轻油枪点火许可（或E 1轻油枪已点火）； B 3轻油枪点火许可（或B 3轻油枪已点火）; B 1 ，B 3 给粉机正常； B 1，B 3 未检测煤粉火焰； B 1，B 3 给粉机未启动； B 1-3 “煤粉燃烧器”对无跳闸指令； 煤粉燃烧器按如下顺序进行；B 1-3轻油枪点火；开B 1 一次风档板；发出B层给粉机转速设置为 20%的指令至锅炉起动控制系统；起动B 1给粉机；开B 3 一次风档板；起动 B 3 给粉机；停B 1-3轻油枪；煤粉燃烧器停止的动作顺序大致是：B 1-3轻油枪点火；发出给粉机转速

35、设置为 20%的指令至锅炉自动控制系统（BSU） ；停B 1-3给粉机；关闭B 1-3 一次风档板；停B 1-3轻油枪；1. 直吹式制粉系统以某台600MW机组为例。该机组锅炉共有 6层煤粉燃烧器（对应于 6台磨煤机），3层 重油燃烧器，四角布置。每一只重油燃烧器配一只高能点火器，该锅炉没有设计轻油系统， 其点火方式是高能电火花点燃重油，然后由重油点燃煤粉，并采用分层控制的结构形式，制 粉系统起停框图示于图 15， 16。有“自动”与“手动”两种控制方式，每一煤层都有一只自动 /手动切换开关，在自动方式下，重油枪、磨煤机和给煤机是联动的，在手动方式下上述设备分别进行控制。A、磨煤机起动条件：对

36、每一台磨煤机，都必须满足起动许可条件 无MFT跳闸； 煤粉喷嘴摆动到水平位置，且风量W40% ;或任一台给煤机在运行； 锅筒压力0.35 MP a； 二次风温177C。当上述条件同时满足时，则认为磨煤机起动许可条件满足。对某一台磨煤机，起动前必须有足够的点火能量支持，也就是必须满足点火许可条件，即：对应的暖炉油层已投运（如E、F层磨煤机对应于EF层暖炉油）。或邻近的某一台煤机转速 50%，且该给煤机的对应的油层已投入运行。如E层给煤机 转速50%，且EF油层已投入运行，则认为D层磨煤机的点火许可条件满足。或锅炉负荷30%，且邻近任一台给煤机转速 50%，如E层或D层给煤机转速 50 %, 且锅

37、炉负荷大于30%，则认为C层磨煤机的点火许可条件满足。上述的起动许可条件和点火许可条件，在一定意义上来讲，都属于“外部条件”某一台 磨煤机起动之前，还必须满足若干“内部条件”包括：磨煤机润滑油压不小于 5KP a；磨煤机出口阀打开；磨煤机出口温度93 C磨煤机轴颈液压泵在遥控和自动方式；给煤机在自动方式；冷风门开；不出现磨煤机“自动起动失败”信号；杂铁漏斗阀打开；一次风许可；不出现磨煤机跳闸信号。当上述条件满足，且有磨煤机起动许可信号时，运行操作盘上“磨煤机准备好”指示灯 发亮，如果此时点火许可条件已建立，密封风道管与磨煤机碗下的差压合适，且磨煤机处于 停运状态，则运行人员可以按下磨煤机起动按

38、钮，由逻辑回路送去指令去起动磨煤机电动机 起动器。与此同时，逻辑自动送去指令去打开密封风门；并起动磨煤机轴颈液压泵，使轴颈液压 控制系统投入运行。E给煤机起动条件。当下列条件全部满足时，可以启动给煤机电动机起动器。磨煤机点火许可条件继续满足，在按下给煤机起动按钮后，该条件至少应维持3min 。若该条件在 3min 内消失，则自动产生磨煤机跳闸指令，同时，停掉磨煤机及给煤机。给煤机转速设置在最小值，且磨煤机准备好，条件继续满足，磨煤机在手动方式，或磨 煤机在自动方式而热风门已打开。磨煤机在运行；MFT指令不存在；轴颈液压满足0.19 MPa;磨煤机功率大于最小值， 或输送带上有煤。给煤机起动 1

39、5 s，发出信号至锅炉协调控制系统CCS，将给煤率投入燃 料量累加回路。给煤机起动 50 s后，CCS可将给煤机投入自动。C磨煤机跳闸条件在运行中的磨煤机，当遇到下列条件之一时，即自动跳闸；失去一台一次风机；有MFT信号；磨煤机出口阀未开；在起动给煤机3min后，磨煤机点火许可条件失去；机组甩负荷（FCE ）时，发出跳闸磨煤机指令；润滑 油压低已持续10s ;密封风总管/磨碗下差压低。磨煤机跳闸后，自动关闭密封风门，并自动停掉给煤机。此后，运行人员可在操作盘上 关闭磨煤机出口阀。D给煤跳闸条件：当出现下列条件之一时，给煤机自动跳闸；磨煤机停运；MFT;轴颈液压系统压力低；磨煤机电动机功率最小值

40、且给煤机开动 5s后输送带上仍无煤；E制粉系统起、停顺序 制粉系统起、停顺序（以冷态起动为例）并假定制粉系统的起动条件全部满足： 投入对应的油层（如在启动A层或E层磨煤机前，可先投入A、E油层。） 开启磨煤机出口阀。 起动磨煤机，开热风门和密封风门，起动轴颈液压泵。向CCS系统发出磨煤机风温控制 投入自动信号。 起动给煤机，起动 50 s后，发出“给煤机转速投自动”信号。制粉系统停止顺序 启动对应的油层 将磨煤机转速要求降到最小，关热风档板30 s后，关热风门和冷风门 停给煤机 停磨煤机，关密封风门 关闭磨煤机出口阀六、机组快速甩负荷（RB或RouBack）机组的主要辅机（如一次风机、送风机、

41、引风机及锅炉汽动给水泵等）均安装两台，每 台带 50负荷。当这些辅机中有一台发生故障时，要求机组迅速减负荷至规定值，以保证安 全运行，这就是RE的含义。RE、MFT、FCE均属安全功能，为实现RE功能，要求ccs和EMS两大控制 系统协调动作。除一次风机的RE指令由EMS本身发出之外，其余的RE指令均由ccs 发出，RE的逻辑图 17。当EMS接受RE指令后，首先发出报警信号并送出数据记录（DL）信号到数据采集 系统（DAS）。与此同时，停掉最上面一层（下层）磨煤机。接着，由CCS降低各运行层 给煤机转速，在F层煤粉停掉10 s后，如RE命令继续存在，则EMS停止E层磨煤机，而CCS继续降低给

42、煤机转速。10 s过后，如RE指令仍然存在， 则EMS将D层磨煤机停掉，最后保留A、E、C三层磨煤机运行。其他的主要辅机通过机组的联锁而自动分别停掉一台。若D、E、F三层磨煤机停掉后RE指令依然存在，则表明另一台功能相同的辅机亦出 故障，其结果导至M FT。机组甩负荷不停炉FCE。FCE （ Fast Cut Back）的含义是：当电网故障引起机组甩负荷（发电机油断路器跳 闸）时，快速切除大部份锅炉燃烧器，使锅炉维持最低负荷运行，而汽轮发电机仅带厂用电（或停机），待故障消除后，机组等迅速恢复发电。FCE逻辑图如图18。在FCE工况下，锅炉保留最下面两层磨煤机及对应的油层运行，稳定地带30%负荷

43、，汽机高压旁跳阀打开。FCE命令由电气（或CCS ）发出，持续期约为60s，在该命令发出后，若A层E层磨煤机在运行，则起动AE油层。此后以10s为间隔，分别停掉F、E、D、C层磨煤机。若A、E油层不能运行，而磨煤机C、D在运行，则起动C、D油层，并以10s为间隔分别停掉下，E、E、A层磨煤机。若C、D油层也不能运行，而E、F层磨煤机在运行，则起 动E、F油层，至以 10s为间隔分别停掉D、C、E、A层磨煤机。在发出油层起动指令 60s后，如仍旧没有油层投入，则立即发出“ FCE失败”命令，停掉所有磨煤机，同时分别送出所有报警信号和数据记录信号到报警单元和DAS。另外，在FCE期间，如汽机高压旁

44、跳闸未打开，则形式另一个FCE失败信号至MFT逻辑，导致紧急停炉。第二讲、典型的燃烧器管理系统介绍一、 BMS 的结构从设备的角度看，BMS由三大部分组成，即控制盘（或 CRT键盘），现场设备和逻辑柜。燃烧器管理系统 BMS（ Burner Management systen ）是指对锅炉的各层燃烧器进行切投 控制，以满足机组起停及增减负荷的要求，对锅炉的运行状态进行监视，并确保锅炉安全的 一个控制、保护系统。在锅炉冷态起动阶段，点火前BMS对锅炉进行油阀和油管路的泄漏 试验和炉膛吹扫。在点火过程中，BMS按点电火花t轻油（重油）按对角点火原则点燃各 层的轻油枪（重油枪） ，对锅炉进行暖炉。其

45、后，根据运行要求投入若干层煤粉、锅炉升温、 升压，当主汽参数达到额定值后，机组进入汽机冲转、带负荷阶段。在这期间，油枪和煤粉 的火焰检测器投入运行，二次风档板根据相应燃烧器的运行状态而自动改变开度。主燃料跳 闸功能亦进入热备用状态。如遇锅炉水位低、断水等事故时，即实行主燃料跳闸（MFT）,实现紧急停炉。当机组主要辅机发生故障时，BMS起动快速RB系统，把负荷减到相应水 平。在机组满足负荷时如遇电网故障，可启动FCB系统快速切除锅炉部分燃烧器，做到停 机不停炉或带厂用电运行。控制盘控制盘包括运行人员控制盘、模拟盘和就地操作盘。控制盘包括操作开关、按钮和指示灯，运行人员可遥控现场设备和观察现场运行

46、情况， 显示事故原因。模拟盘装设在逻辑柜的各个煤层控制柜和油层控制柜中，为热工人员调试逻 辑系统和查找逻辑故障提供有力的工具，可以模拟一层，也可以模拟整个机组。就地操作盘因机组而有不同设置， 一般包括磨煤机操作盘、 给煤机操作盘以及油枪角操 作盘，就地操作盘主要是就地操作调试方便，在正常运行时方式开关均置在远方位置。现场设备BMS和现场设备包括油枪、点火器、磨煤机、给煤机、档板、油枪喷嘴阀、跳闸阀、 密封风机、冷却风机、压力开关、温度开关、火焰检测器等。现场设备的好坏，对BMS运 行良好至关重要。逻辑柜逻辑柜包含着许多复杂的控制、 保护逻辑， 运行人员在控制盘上发出指令， 通过逻辑柜 判断为可

47、行后，按照一定的顺序和条件指挥有关的驱动装置动作。另外，由敏感元件或其他 系统发过来的信号予示锅炉设备处于危急状况时，也可通过逻辑柜直接或间接停止某设备或 停炉。逻辑柜采用分层控制结构， 每一个燃烧器层均有一套独立控制的逻辑。 即所谓“分层控制”方式。这样，当某一层出现故障时，不会影响整个机组，这叫作“危险分散”。图 20 为逻辑柜框图。主要逻辑无件主要逻辑无件为：与门、或门、非门、触发器。三中取二逻辑、六输入计数器、延时开启，延时关闭。与门或门 非门 2/3 逻辑触发器延时开启 延时关闭 六输入计算器图21. BMS主要逻辑元件图一、BMS主要功能按照不同机组要求，BMS可以有不同功能， 归

48、纳起来有：炉膛吹扫、泄漏试验、 油枪起停、制粉系统起停、火焰检测及全炉膛熄火保护、主燃料跳闸（MFT），二次风档板控制机组故障快速减负荷（RB），以及机组甩负荷不停炉（FCB）等。二、应用举例BMS主要功能有 9种，可根据机组的设备大小，设备的可控性和用户要求，选择其中 部分或全部功能。对于老机组：选择油枪切投、火焰检测、MFT跳闸、炉膛吹扫等4项功能即可。对于200MW机组：选择炉膛吹扫、火焰检测、MFT跳闸、油枪切投、制粉系统切投、二次风控制等6项功能即可。对于300MW以上机组选择炉膛吹扫、MFT跳闸、油泄漏检测、火焰检测、油枪切投、煤粉切投、二次风控制、RB和FCB等 9项功能即可。设

49、备选型 设备选型主要包括逻辑装置选型火焰检测器选型、油喷嘴阀选型等内容。逻辑柜选型原则 功能能满足运行要求，且有扩充的余地。 价格相对合理。 有足够的提高可靠性措施。 使用维修方便。火焰检测器选型原则 对油燃烧器可选用可见光型或紫外线型。对气体燃烧器一定要选择紫外线型。 对煤粉燃烧器和全炉膛火焰可选择经外型和可见光型。 对于大型机组300MW以上可选择火焰图象数字型检测器。 检测头应有良好的冷却和防灰尘污染措施。自动点火器 选择高能点火器，其输出功率在20J/S以上。可直接点燃重油。 选择 3-4 能量以上的点火器可以直接点燃煤粉。喷油嘴阀的选型 能打得开、关得严不泄漏的。 能承受咼温、咼压。

50、 开关时间短，约在 2-3秒内。 尽可能选用三用阀，即集雾化吹扫开关于一体的集成型阀门。设备调试逻辑柜复原调试条件 逻辑柜和有关设备均已安装完毕，模块配备齐全，软件组态及装载完成 接地系统良好 交、直流电源均已送到机柜输入端 逻辑柜与控制室的电缆接线全部完成，逻辑柜与就地设备的电缆完成或部份完成调试内容有：电源系统检查逻辑柜通电；公共逻辑柜（包括炉膛吹扫，燃料油泄漏试验，燃油跳闸阀 及再循环阀控制，二次风档板控制；密封风机及检测器冷却风机控制，主燃料跳闸MFT, 辅机故障快速减负荷RE和机组甩负荷不停炉FCE等）的逻辑功能模拟试验。油层柜及煤 层柜的逻辑功能模拟试验。复原调试的基本方法是：解除

51、与现场设备的信号联系,操作模拟 屏上的开关以使模拟现场输入信号。就地设备的调试就地设备的调试：包括油燃烧器及其附属设备,火焰检测头及冷却风机,轻、重油跳闸 阀二次风档板以及制粉系统有关设备和各种开关等。A就地设备调试条件： 设备安装接线完毕,多种接线元件安装前经过一次校验 电源供应正常 仪用气源供应正常E就地设备调试基本步骤 在就地接线盒（或逻辑柜接线端子）上拆下就地设备的电源线,使之接通试验电源, 观察设备的动作情况,并检查反馈信号是否正常送出 测量设备的动作时间（包括开启和关闭时间） 对压力、温度、流量、液位开关在检查设备完整性和量程后进行设定值调整 对咼能点火器将其从炉膛抽出,接通试验电

52、源,观察发火情况 对火焰检测器,将探头坐观察孔拆下,用试验光源观察信号输出。系统调试系统调试分冷态和热态两种：冷态调试：锅炉未启动、系统已互相联接,直接从控制台发信号经逻辑柜至就地设备,现场反馈信 号（如油压、油温、火焰信号等）采用短接（或断开）信号端子办法,试验系统输出情况, 并发现问题。热态调试锅炉点火,正式运行,将所有系统投入闭环控制,由控制盘发指令,直接控制现场设备 动作,达到正常运行水平为止。第三讲 炉膛安全保护系统的完善和改进锅炉炉膛安全保护系统由过去一些简单的连琐保护发展至今形成一个完整的安全监控 系统。对锅炉的燃料输送,煤粉制备和进入炉膛内燃烧的整个过程进行了全面的监控和管理

53、对提高锅炉的安全运行和自动化水平起到了很大的作用。但BMS系统相对其他系统而言， 还是一个比较年青的系统，还有许多地方值得改进。在整个系统中仅考虑到安全，而未考虑 到经济。节约能源，提高效率，这是我们在设计任何一个系统时必须考虑的。其次，是要求 尽可能采用新技术简化系统结构，节约投资。BMS系统对燃烧经济性的改进。前面已介绍了 BMS系统中的火焰检测器。燃料在炉内燃烧所产生的火焰直接反映了燃烧的好坏。如果把火焰检测得的火焰的动态温度及其分布参数和热辐射技术结合起来，对炉 内燃烧进行诊断，及时调整燃烧，无疑将使BMS的实用价值有更大的提高。燃料在炉内燃 烧产生了火焰，因而也就产生了高温辐射。斯蒂

54、芬波尔兹曼定律描述了温度与辐射能量之 间的数学关系。Eb=/ 0gC1 入-5/eC2/XT-1)d 入=S 0T4 W/M2 S 0叫做黑体辐射常数，其值为5.67 X 10-8 W/ (M 2K4 )或 4.88 X 10-8 K cd/(M2K4n)为了计算方便，通常把 10式写成 11 式Eb= C0(T/100)4(11)C0=4.88K cd/(M2K4n) 黑体辐射系数对于炉膛内有灰粒发光火焰可近似看作灰体而并非黑体，用刀来修正E=E C0 (T/100)4(12)根据公式 12，只要测量出炉内燃烧火焰温度， 就可算出每小时每平方米火焰所辐射的能量，如果这能量是由燃烧所提供的，则

55、可折算出所需燃烧量。另外，一种检测方法是核定火焰在炉膛内密闭空间向四周辐射且均匀，只要在炉墙上开 一些一定面积的小孔，用半导体能量转换元件，将火焰能转变成电能，半导体能量转换系数 可以在实验室中测出。将此电能送入计算机进行计算，则可算出整个炉膛的辐射能和所需燃 煤量，以正平衡的方法就可求出暖时在线热效率，用数学方程式表式为：Q = M( 1- q)Q L(13)E1= XQ(14)E2= S( S /r)(15)D ( h - h ) /Q(16)式中：M燃料量(Kg/S);Q L低位发热量( KJW/Kg)；El.热能转变成光能部份(KJ/ S);X热光转换系数；E2转换成电能的总辐射能(K

56、J/ S);S炉膛总辐射面( M2)；r光电转换系数()S光电池单位面积转换能量( KJ/cm2 ) ；q在飞灰损失和不完全燃烧损失( q=q4+q3)%；3式表明M公斤煤所带到炉内的热量。4式表明热量Q中有X成分转换成可放光电元件吸收的能量E1.5式表明在受热面 S上全装上光电元件吸收的能量E2应等于E1(E仁E2)。(15)师表明蒸汽吸走的有用热能。它与进入炉内热能之比，即为在线热效率.耳=(rx/s)(1-q)D(h” -h )/ 6 66式表明锅炉在线热效率，只要将光电元件测取的S,q和蒸汽带走的热量 D ( h” -h )送入计算机，就可计算锅炉在线热效率。联合求解345三式,可求出6 =(rx/s)M(1-q) Q L(17)(1