浅谈火力发电厂高温锅炉监控

【摘 要】燃烧锅炉若监控管理不善，将成为火力发电厂内最大的安全隐忧。本文介绍了燃烧锅炉的结构特性与安全特殊性，指出了高温锅炉存在的安全问题，提出了燃烧锅炉区的安全监控解决方案。

【关键词】监控；安全问题；解决方案

火力发电使用的燃烧锅炉在发电燃烧时锅炉温度高达1000摄氏度，具有危险性，是一个绝对高风险的场所，因此它的燃烧过程与周边区域的安全管控很值得我们去探讨、研究。

1 燃烧锅炉的结构特性与安全特殊性

我国火力发电厂以燃煤、燃重油为主。燃煤的中大型火电厂，一般采用煤粉炉。从其发电厂的结构看，其生产过程是将进厂的原煤经碎煤机破碎后以磨煤机磨成煤粉用热风吹送喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温热气加热炉膛内的水冷壁管、加热器管使锅炉产生高压蒸汽，然后经过烟道内的再热器、脱硫、空气预热后进入集尘器，清除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。

淡化后的海水或江河湖泊的水经除氧处理后(纯水)被吸入锅炉炉膛内生成饱和蒸汽，然后再加热变成过热蒸汽，由蒸汽管送入汽轮机，使汽轮机内产生膨胀作用后运转带动发电。发电后水汽进入凝汽器凝结成水，经除氧后通过水泵、高压加热器再一次送入锅炉，循环运转进行锅炉燃烧发电。通常火力发电厂依锅炉蒸汽压力分为低压电厂、中压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂和超临界压力电厂，一般的监控系统无法负担这种炉体的温度及压力的安全监控要求。燃烧锅炉若监控管理不善，将成为火力发电厂内最大的安全隐忧。

炉膛安全监控系统是一个炉膛安全联锁和燃烧设备管理控制系统。一部分称为炉膛安全监视系统，简称FSSS系统，另一部分称为燃烧器管理系统，简称BMS系统。炉膛安全监控系统能在锅炉正常工作和启动、停止等运行方式下，连续监视燃烧系统的参数和状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使然烧设备中的有关部件按照既定的合理的程序完成必要的操作和处理未遂性事故，以保证锅炉炉膛及燃烧系统的安全。

2 高温锅炉存在的安全问题

燃烧锅炉是整个火力发电厂的核心，此处的环境结构复杂，操作繁杂，很容易产生一些安全作业与管理问题：1、锅炉没有安装高低水位报警器和低水位连锁保护装置，由于水位不准确，造成缺水干烧，致使锅炉产生大量蒸汽，压力骤增，炉壁不能承受压力而爆炸；2、缺乏针对高温锅炉的监控机制与设备，主控室无法掌握现场的运作状态；3、炉体焊缝质量不良，使锅炉炉胆不能承受压力而造成爆炸；4、安全关闭功能失效，在异常状态下无法起到安全告警或应有的隔离作用；5、操作锅炉人员管制不良及不法上岗，造成事故发生无法处理；6、燃烧锅炉区安全管理不善，忽视漏油、漏气安全管理，造成锅炉爆炸事故。

除此以外，燃烧锅炉运作过程还容易产生的几个设备问题：运行给煤机要避免故障，防止锅炉灭火；燃油式燃烧不稳时投油，产生负压即退出油枪，造成燃烧灭火；锅炉操作投油控制不良，产生灭火；灭火后投油点火应如何控制送风；锅炉灭火后减负荷的作业程序应如何控制及监控；低负荷运行时如何监控锅炉维持运行，不影响安全；锅炉设置防爆门的作用及监控；锅炉运行中监控如何使用粉仓防止粉尘爆炸；监控停止进水时如何保护省煤器维持安全；监控过热器热水浸泡防止反冲洗等。

3 针对上述问题，以下探讨有哪些解决方案与设备可以满足火力发电厂高温锅炉的安全监控需求。

3.1 影像炉膛火焰监视系统(FurnaceSurveillanceSystem)是结合光学、机械、视频、通信和计算机等技术的一种特定监视监控系统，依据锅炉的特殊要求而专门设计，可用于燃煤、燃油、燃气等不同锅炉炉膛火焰的监视，分为内窥式、外部监看式两种。通过使用上述设备，锅炉运行人员可在电厂监控室的监视器上对锅炉燃烧器点火、运行过程中火焰燃烧、灭火情况进行远程实时监视，实时发现火焰燃烧不完全等危害锅炉的异常现象，再使用实时录像技术则更可以提供事故后的过程追踪及事实影像判断。炉膛火焰监视系统又分为气冷与水冷式二种。

3.2 锅炉炉膛安全监控系统(FSSS,Furnace Safequard Supervisory System)是一种利用PLC可程控界面与I/O连结连动界面的设备监控系统，为保证锅炉安全运行的重要系统。采用独立测量的三取二逻辑判断方式，就是说当有一点或有二点故障时，系统会自动转为二选一或一个换一个的逻辑判断以维持系统监控的正常运作。FSSS具有防止火焰探头烧毁、污染、失灵及炉膛压力取样管堵塞的安全技术措施，并远程采集锅炉启动、运行及停止各个阶段的连续监测参数，根据设定的防止锅炉爆炸条件，不断进行采集数据的逻辑演算及判断；同时利用连动装置让锅炉燃烧设备按既定程序进行各种运作与危害侦测，并完成必要的调校与修正。

3.3 炉膛燃烧状况监控系统(BM-FSSS)属于遥控遥测的一部分，包括火焰与点火的状态监控及炉膛保护监控两部分。炉膛火焰监控可实时监控炉膛内各燃烧器的火焰，显示火焰强度，并通过数据收集及影像显示火焰燃烧状况，当火焰熄灭时，会产生灯闪与报警音，此系统可监控炉膛内多个燃烧器熄火时总燃料阀的自动关闭状态及点火系统推进器、速断阀、点火器的运作状态。炉膛安全保护系统可监控点火前对炉膛的吹扫执行状态，有效掌握炉膛烟井及烟道中可能积聚的可燃物情况，这个炉膛保护吹扫必须在送风机运行、引风机运行、汽包压力正常、燃气压力正常下且是无火状态下才可执行；这些状态必需通过监控系统来监控，吹扫完成后才可以进入点火程序。炉膛吹扫过程中若发现送风机及引风机和汽包的水位过低、汽包压力过高或燃气压力过低及过高时，都会自动通过系统执行炉膛安全保护措施，以确保发电厂正常运行。

3.4 炉膛压力保护系统(Furnace Pressure Supervisory System)是锅炉安全监控系统中重要的监控点，使用炉膛压力保护系统，取原有压力开关信号至FSSS控制主机或者由DCS输出至FSSS控制主机，是防止炉膛灭火和爆炸最简单的手段之一，为锅炉炉膛安全监控提供监控、保护手段。

3.5 锅炉汽包水位/压力保护系统。锅炉内汽包满水或缺水是造成火力发电厂锅炉爆炸的主因。若锅炉内满水将使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度下降，蒸汽管道发生出水状况，此情况会损害蒸汽轮机及发电机组。若锅炉汽包内缺水则不能维持锅炉的正常水循环回路，使内部蒸汽温度急剧上升，冷却水的管壁过热，严重情况会造成锅炉设备的严重损坏。所以锅炉汽包水位必须时刻监测保护。

4 结语

锅炉安全监控是火力发电厂安全运行的关键，所有火力发电过程的设备监控与运作资料采集判断反应等都应纳入安全监控的范围进行规划，随着科技的发展，电力监控需求及网络带宽的不断提升，会有更多新产品、新技术出现，为新时期电厂锅炉安全监视监控带来更大的发展。