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炉膛安全监视系统的理论分析摘要：随着火电机组装机容量的增加和发电过程中风险的增加，对电力安全生产提出了更高的要求，电力行业安全仪表系统的功能安全性分析成为新的研究热点。
炉膛安全监控系统(FSSS)作为一种锅炉侧保护系统，属于安全仪表系统的范畴，在火电机组中得到了广泛的应用。
关键词：炉膛安全监视系统；锅炉炉膛燃爆；防止燃爆；FSSS系统功能FSSS系统一般分为两个部分，即燃烧器控制系统BCS和燃料安全系统FSS。
燃烧器控制系统的功能是对锅炉燃烧系统设备进行监视和控制，保证点火器，油枪和磨煤机组系统的安全启动、停止和运行。
燃料安全系统的功能是在锅炉点火前和跳闸停炉后对炉膛进行吹扫，防止可燃物在炉膛堆积。
在检测到危及设备、人身安全的运行工况时，启动主燃料跳闸（MFT），迅速切断燃料，紧急停炉。
一、炉膛安全监控系统的工作原理FSSS作为火电机组自动保护和自动控制的一个重要组成部分，将锅炉的燃烧控制与安全保护融为一体，向运行人员提供全部燃烧系统的操作手段，同时对锅炉运行的各个阶段进行监视、报警和跳闸，使燃烧设备的有关部件严格按照既定合理程序完成必要操作，并对异常工况和未遂性事故做出快速反应及处理，保证操作人员与锅炉燃烧系统的安全。
FSSS的实质是通过一个逻辑控制系统实现燃烧系统的安全运行规程。
燃烧控制系统(CCS)与FSSS被视为现代大型火电机组锅炉控制系统的两大支柱。
CCS作为基本过程控制系统(BPCS)，用于控制连续、稳定的燃烧状态及合理的空气／燃料比，以保证锅炉连续燃烧和火焰稳定，通常在分散控制系统(Distributed Control System，DCS)中实现；FSSS作为安全仪表系统(SIS)，用于安全保护和顺序控制，以防发生爆燃、爆炸等破坏性事故，二、炉膛安全监控系统的组成结构一个典型的FSSS需要具备可靠的电源配置、灵活方便的操作界面、安全可靠的就地现场设备，以及实现复杂运算、控制功能的逻辑系统。
第八章炉膛安全监控系统第一节概述一、炉膛安全监控系统的地位大容量锅炉需要控制的燃烧设备数量比较多，有点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、辅助风(二次风)挡板、燃料风(周界风)挡板等，不仅类型比较复杂，而且它们的操作过程也很复杂。
例如：点火油枪的投入操作包括点火油枪推进、开雾化蒸汽(或雾化空气)门、开进油门等；停用操作包括关进油门、油枪吹扫、油枪退出等。
煤粉燃烧器的投入的操作包括开磨煤机出口挡板、开热风门、暖磨、磨煤机启动、给煤机启动等；煤粉燃烧器停用操作包括停给煤机、关热风门、停磨煤机、磨煤机吹扫等。
对一般不能伸进和退出的点火装置(点火器)以及燃烧器的火焰监视器等装置要有冷却措施，为此还设置了冷却风机(由交、直流电动机拖动，其中直流电动机备用)。
火焰监视器是判断燃烧器点、熄火成功与否及对火焰进行监视的重要装置。
由此可见，即使投入或切除一组燃烧器也需要有相当多的操作步骤和监视判断的项目，在锅炉启动或发生事故工况下，燃烧器的操作工作更加繁复。
所以大容量锅炉的燃烧器必须采用自动顺序控制。
国内机组过去缺少这种燃烧安全监控系统，使国产锅炉的运行性能受到严重的影响，锅炉的安全运行也受到威胁。
由于近年来大机组日益增多，锅炉防爆问题也日趋严重，据电力部门统计，近几年来较大型锅炉爆炸事故每年约发生十余起，损失巨大。
另外大容量锅炉爆炸力较大，如采用防爆门已无法承受炉内压力，否则要增加防爆门面积又不现实，因此为国产锅炉装备炉膛安全监控系统已势在必行。
炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,简称FSSS)，也有称燃烧器管理系统(Burner Management System简称为BMS)，或称燃烧器控制系统、燃料燃烧安全系统。
是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监系统。
它能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态，不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出运作指令，通过各种联锁装置，使燃烧设备中的有关部件(如磨煤机组、点火器组、燃烧器组等)严格按照既定的合理程序完成必要的操作，或对异常工况和未遂性事故作出快速反应和处理。
大型锅炉炉膛安全保护培训班教学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V r 和Q r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Ｖr Q r.设以Ｖ表示炉膛容积，爆燃介质的温升为△Ｔ在定容绝热过程中进行，可列出下列方程：△Ｔ＝Ｖr Q r.／ＶＣ（１）Ｐ２／Ｐ１＝Ｔ２／Ｔ１＝（Ｔ１＋△Ｔ）／Ｔ２＝１＋△Ｔ／Ｔ１（２）式中：Ｐ１、Ｐ２为爆燃前后的压力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+V r/V*Q r/CＴ１] (3)由V r/V、Q r 、Ｔ１等参数可分析爆燃过程对炉膛造成影响。
V r/V为相对值，最大为1；、Q r大影响Ｐ２大，Ｔ１低影响大。
（2）炉膛爆燃的防止。
①炉膛灭火后必须吹扫后才能点火。
②防止重复点火③防止燃料漏进停用的锅炉④防止一个或几个燃烧器突然失去火焰。
⒉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+ H2↑CO和H2均是易燃气体，加上炉内煤粉形成了一种混合爆燃物质，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。
炉膛安全监控系统（FSSS）（讲义）一．FSSS 系统的组成FSSS 控制逻辑分为：公用控制逻辑燃油控制逻辑燃煤控制逻辑三部分还包括启动床料系统控制逻辑石灰石系统控制逻辑。
公用控制逻辑部分包括：油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、锅炉跳闸（BT）与首出原因记忆、点火条件判断等。
燃油控制逻辑包括风道燃烧器、床上燃烧器的程序投、切控制。
燃煤控制逻辑包括各称重式给煤机、埋刮板给煤机、螺旋给煤机、各出/入口门的控制。
还配有硬手操BT 按钮。
二．公用控制逻辑1、FSSS 系统公用控制逻辑作用：1）完成油泄漏试验，确保燃油管路无泄漏。
2）确保锅炉点火前炉膛及一次风道吹扫干净，无燃料积存于炉膛封闭空间和一次风道。
3）连续监视有关重要参数，在危险工况下发生报警，并在设备受到威胁时发生主燃料跳闸（MFT）、锅炉跳闸（BT）或送风跳闸（AT）。
4）在主燃料跳闸（MFT）时，关闭所有入炉燃料、跳闸石灰石、停外置床（关闭其流化风阀和锥形阀)、汽机跳闸、静电除尘器跳闸并传送MFT 指令。
5）在锅炉跳闸(BT) 时，主燃料跳闸、关闭所有的送风除非有足够的风路来维持炉膛压力、关闭减温器、连排和定排阀并向传送BT 指令。
6）在送风跳闸(AT) 时，将跳闸一次风、二次风和流化风机,并触发锅炉跳闸。
2、公用逻辑主要包括以下内容：1）油泄漏试验2）炉膛吹扫3）AT 及首出记忆4）BT 及首出记忆5）MFT 及首出记忆3．油泄漏试验为防止供油管路泄漏（包括漏入炉膛），油系统泄漏试验是针对总燃油进油母管气动阀、床上枪供油母管气动阀、床枪回油母管气动截止阀及床枪各角阀的密闭性所做的试验。
操作员可直接在CRT 上发出启动油泄漏试验指令。
主跳闸阀及单个油角阀泄漏试验打开总燃油进油母管气动阀和床上枪供油母管气动阀，关闭床枪各角阀及床枪回油母管气动截止阀，当油压达到设定高值时，关闭总燃油进油母管气动阀。
若 3 分钟内，油压没有降至设定低值，表明总燃油进油母管气动阀至床枪各角阀的管路及床枪各角阀无泄漏。
