鍋爐熱工保護(hù)教材課件

1、鍋 爐 熱 工 保 護(hù)第1頁，共57頁。鍋爐機(jī)組的熱工保護(hù)有以下幾方面的內(nèi)容： 限值保護(hù)。根據(jù)鍋爐和輔機(jī)的運(yùn)行工況對鍋爐的最大出力的變負(fù)荷速度予以限制，對鍋爐的各種調(diào)節(jié)閥門和擋板的最大、最小開度加以限制。第2頁，共57頁。 聯(lián)鎖保護(hù)。鍋爐在啟停和運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)誤操作，聯(lián)鎖保護(hù)裝置能自動加以限制。聯(lián)鎖是利用被控對象之間相互存在的簡單邏輯關(guān)系，使這些被控對象相互牽連，形成聯(lián)鎖效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)功能。第3頁，共57頁。 緊急停爐保護(hù)。當(dāng)某些重要輔機(jī)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)迅速降低鍋爐的負(fù)荷停止鍋爐的運(yùn)行；當(dāng)鍋爐運(yùn)行中，某些主要參數(shù)超過允許值時(shí)，保護(hù)裝置立即動作，采取緊急措施，直至緊急停爐保護(hù)，以免事故發(fā)

2、生或擴(kuò)大。第4頁，共57頁。 鍋爐系統(tǒng)的熱工保護(hù) 鍋爐主蒸汽壓力保護(hù) 汽包鍋爐的水位保護(hù) 再熱器保護(hù) 鍋爐輔機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù) 鍋爐設(shè)備的安全監(jiān)控系統(tǒng) 直流鍋爐的斷水保護(hù)第5頁，共57頁。保護(hù)的原則要求1. 安全門保護(hù) 安全門保護(hù)自成系統(tǒng)。必須有機(jī)械式和電動（或氣動）式兩種 安全門，而再熱機(jī)組必須是汽包、過熱器、再熱器均設(shè)安全門。 鍋爐主蒸汽壓力保護(hù)第6頁，共57頁。保護(hù)的原則要求2. 充分利用旁路系統(tǒng) 當(dāng)汽機(jī)突然甩負(fù)荷造成鍋爐主蒸汽壓力升高超過規(guī)定值時(shí)，高壓快速旁路閥快速將鍋爐蒸汽從旁路系統(tǒng)排出，經(jīng)減溫減壓后的蒸汽進(jìn)入汽機(jī)的凝汽器，發(fā)揮安全保護(hù)作用。第7頁，共57頁。保護(hù)的原則要求3. 鍋爐壓力高

3、保護(hù)設(shè)置要求 鍋爐壓力高保護(hù)一般按、三個(gè)定值整定。值：先停選擇好的給粉機(jī)；值：進(jìn)一步停選定的給粉機(jī)，同時(shí)打開對空排氣； 值：打開安全門，對空排氣。第8頁，共57頁。當(dāng)發(fā)電機(jī)掉閘、汽機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，按鍋爐轉(zhuǎn)為低負(fù)荷運(yùn)行的原則處理。第9頁，共57頁。主汽壓力高值汽輪機(jī)甩負(fù)荷&切除部分火嘴主汽壓力高值主汽壓力高值報(bào)警報(bào)警1打開安全門投旁路系統(tǒng)投油有旁路系統(tǒng)鍋爐主汽壓力保護(hù)系統(tǒng)框圖第10頁，共57頁。 脈沖式安全門第11頁，共57頁。2. 脈沖式安全門控制電路第12頁，共57頁。 汽包鍋爐的水位保護(hù)1. 鍋爐缺水時(shí)能及時(shí)保護(hù) 該保護(hù)的作用是避免“干鍋”和燒壞水冷壁，具體要求是： 水位低保護(hù)按、三個(gè)定值設(shè)定

4、： 當(dāng)水位由低值低至 值時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)動作采用補(bǔ)救措施 ： “虛假水位”的保護(hù)：第13頁，共57頁。2. 出現(xiàn)滿水時(shí)能及時(shí)保護(hù) 該保護(hù)的作用是打開事故放水門，具體要求是： “虛假水位”的保護(hù)：安全門開啟時(shí)， 水位高保護(hù)：按、三個(gè)定值設(shè)定。水位高于值報(bào)警，當(dāng)安全門未動或動作閉鎖或動作閉鎖在規(guī)定時(shí)間之后，水位高至值報(bào)警并打開事故放水門，而在水位恢復(fù)至值以下時(shí)應(yīng)關(guān)閉事故放水門，若水位上升至值，實(shí)施緊急停爐。第14頁，共57頁。3. 水位測量高度可靠 采取“三取二”或“二取一”的辦法，也可采用步進(jìn)式鑒別方法，即值中串取值， 值中串取值的方法。第15頁，共57頁。 水位高1 水位高3 水位高1開事故放水

5、門 水位高2關(guān)事故放水門安全門動作計(jì)算機(jī)指令 緊急停爐汽包水位高保護(hù)邏輯圖其他停爐保護(hù)+50+150+250報(bào)警停爐第16頁，共57頁。 水位低1 水位低3關(guān)定排總門 水位低2關(guān)備用給水門1安全門動作計(jì)算機(jī)指令 緊急停爐汽包水位低保護(hù)邏輯圖其他停爐保護(hù)-150-250-50報(bào)警停爐60s 水位低1開備用給水門第17頁，共57頁。 汽包水位AMFT 邏輯ORDCS系統(tǒng)鍋爐汽包水位保護(hù)邏輯 汽包水位B 汽包水位CLOLOLOHiHiHiOR第18頁，共57頁。 直流鍋爐斷水保護(hù) 此保護(hù)的作用是防止直流鍋爐發(fā)生斷水故障，導(dǎo)致受熱面嚴(yán)重超溫而損壞；如果在斷水后幾秒鐘內(nèi)不能恢復(fù)供水時(shí)，必須停爐。第19頁

6、，共57頁。直流鍋爐斷水保護(hù)系統(tǒng)給水流量低值給水流量低值OR緊急停爐其它停爐保護(hù)第20頁，共57頁。 再熱器保護(hù) 通常再熱器保護(hù)分為再熱器壁溫高保護(hù)和再熱器控制兩個(gè)方面。1.再熱器壁溫高保護(hù)2.再熱器汽溫控制第21頁，共57頁。甲側(cè)爐膛煙溫高乙側(cè)爐膛煙溫高鍋爐啟動結(jié)束停若干個(gè)油燃燒器延時(shí)運(yùn)行MFT 煙溫超高限值？YN啟動時(shí)的再熱器保護(hù)第22頁，共57頁。 再熱汽溫控制是通過改變煤粉燃燒器的上、下擺動角度來控制的。 再熱汽溫低時(shí)：燃燒器的仰角上仰； 再熱汽溫高時(shí)：燃燒器的仰角下傾。第23頁，共57頁。 在再熱器管道上，還設(shè)計(jì)有事故噴水控制。在再熱器入口汽溫超過規(guī)定值時(shí)，打開事故噴水門，噴水降溫。

7、甲側(cè)熱段再熱汽溫高乙側(cè)熱段再熱汽溫高&打開事故噴水門再熱器溫度高保護(hù)邏輯圖第24頁，共57頁。 鍋爐輔機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù) 鍋爐輔機(jī)的聯(lián)所保護(hù)主要指燃燒及制粉系統(tǒng)各輔機(jī)之間的聯(lián)鎖。第25頁，共57頁。 1、概述 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(Furnace Safeguard Supervisory System, FSSS)是現(xiàn)代大型鍋爐必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng)。它能在鍋爐正常運(yùn)行和啟停等各種運(yùn)行工況下，連續(xù)監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)和狀態(tài)，不斷地進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，遇到危險(xiǎn)工況時(shí)發(fā)出指令，通過各種順控和連鎖裝置，使燃燒系統(tǒng)中的有關(guān)設(shè)備(如磨煤機(jī)、給煤機(jī)、油槍等)嚴(yán)格按照安全規(guī)范的要求順序進(jìn)行操作或處理未遂事故，以保

8、證鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全。 鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)第26頁，共57頁。 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，一般可分為三大部分：即燃燒器控制系統(tǒng)、燃料安全系統(tǒng)和爐水循環(huán)泵控制系統(tǒng)。下面簡述它們的作用。(1)燃燒器控制系統(tǒng)(Burner Control System，BCS)。它的主要作用是連續(xù)監(jiān)視運(yùn)行，控制點(diǎn)火及暖爐油槍，對磨煤機(jī)、給煤機(jī)等制粉設(shè)備實(shí)現(xiàn)自啟停或遠(yuǎn)方操作，分別監(jiān)視油層、煤層及全爐膛火球火焰；當(dāng)吹掃、點(diǎn)火和帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，控制風(fēng)箱擋板位置，以便獲得爐膛所需的空氣分布；還提供狀態(tài)信號到模擬量控制系統(tǒng)(Modulation Control System，MCS)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)(ComputerMonitori

9、ngSystem，CMS)、旁路控制系統(tǒng)(BypassControl System，BPS)及汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(Turbine Control System，TCS) 等。第27頁，共57頁。 (2)燃料安全系統(tǒng)(Fuel Safety System，F(xiàn)SS)。它的主要作用是在鍋爐運(yùn)行的各個(gè)階段，包括啟停過程中，預(yù)防在鍋爐的任何部分形成一種可爆燃的氣粉混合物，防止?fàn)t膛爆炸；在對設(shè)備和人身有危險(xiǎn)時(shí)產(chǎn)生MFT(主燃料跳閘信號)，并提供“首次跳閘原因”的報(bào)警信號，以便事故查找和分析。MFT信號發(fā)出后，切除所有燃燒設(shè)備和有關(guān)輔助設(shè)備，切斷進(jìn)入爐膛的一切燃料。MFT以后仍需維持爐內(nèi)通風(fēng)，進(jìn)行跳閘后的爐膛吹

10、掃，清除爐膛及尾部煙道中的可燃混合物，防止?fàn)t膛爆炸。 第28頁，共57頁。 (3)爐水循環(huán)泵控制(Boiler Circulation Pumps BCP)。這項(xiàng)功能僅局限于控制循環(huán)汽包爐，其主要作用是保證爐水循環(huán)泵的正常工作。例如，三臺爐水循環(huán)泵中應(yīng)保證至少有一臺在運(yùn)行， 若不能維持最后一臺泵的運(yùn)行，則發(fā)出MFT信號，實(shí)行緊急停爐。爐水循環(huán)泵控制與前面兩部分控制有較大的獨(dú)立性，彼此之間聯(lián)系較小。 第29頁，共57頁。 由此可見，F(xiàn)SSS實(shí)際上是把燃燒系統(tǒng)的安全運(yùn)行規(guī)程用一套邏輯控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，它不僅能自動完成各種操作和保護(hù)功能，還能避免運(yùn)行人員在手動操作時(shí)的誤操作?？梢哉f，F(xiàn)SSS 和MCS

11、是保障鍋爐機(jī)組正常啟停和安全運(yùn)行的兩大支柱，MCS主要起調(diào)節(jié)作用，而FSSS主要起安全保護(hù)作用。 第30頁，共57頁。 2、FSSS系統(tǒng)的組成和功能 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)是邏輯控制系統(tǒng)，它將鍋爐燃料系統(tǒng)的控制與安全保護(hù)融為一體，既向運(yùn)行人員提供全部燃料系統(tǒng)的操作手段和管理方式，又可以在鍋爐運(yùn)行的各個(gè)階段進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視、報(bào)警、主輔設(shè)備的安全運(yùn)行及跳閘保護(hù)。第31頁，共57頁。 系統(tǒng)的組成 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由操作顯示盤、邏輯控制柜、檢測元件、驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及被控對象等組成，如圖所示。 第32頁，共57頁。爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成立體圖：第33頁，共57頁。 (1)操作顯示。操作顯示設(shè)備是運(yùn)行人員與邏輯控

12、制部分之間進(jìn)行人、機(jī)對話的聯(lián)絡(luò)工具，運(yùn)行人員的操作指令主要是通過鍵盤、鼠標(biāo)發(fā)送到邏輯控制部分，運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)、被控對象動作完成狀態(tài)等又返回CRT。顯示的方式有儀表面板顯示和操作站、工程師站顯示方式。CRT顯示包括趨勢顯示、報(bào)警顯示、過程顯示、系統(tǒng)顯示、記錄顯示等。第34頁，共57頁。 (2)輸入、輸出接口。輸入接口用來完成輸入信號的電平轉(zhuǎn)換。輸出接口用來完成控制信號的功率轉(zhuǎn)換。輸入、輸出接口不完成信號的轉(zhuǎn)換，而且能對信號進(jìn)行隔離，起到抗干擾的作用。 第35頁，共57頁。(3)檢測元件。檢測元件是用來將不同的物理量信號轉(zhuǎn)換成電信號(檢測信號)。在FSSS中檢測元件主要是監(jiān)測爐內(nèi)燃燒情況，燃燒空氣

13、系統(tǒng)狀態(tài)等。用到的檢測元件主要有壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、流量開關(guān)、行程開關(guān)和火焰檢測器等。為了得到可靠的現(xiàn)場信號，可選用2、3或4檢測元件進(jìn)行測量，然后進(jìn)行二取一、三取二或四取三等數(shù)據(jù)處理，得到可靠的檢測信號。第36頁，共57頁。(4)驅(qū)動裝置。FSSS的驅(qū)動裝置用于控制和隔離進(jìn)入爐膛燃料(油、煤)和空氣。驅(qū)動裝置包括閥門和擋板驅(qū)動裝置、電動機(jī)啟動器，如啟動磨煤機(jī)、給煤機(jī)、風(fēng)機(jī)等。 第37頁，共57頁。 (5)邏輯控制部分。邏輯控制部分是FSSS的核心，能完成邏輯綜合、判斷、運(yùn)算和顯示功能。所有運(yùn)行人員的指令，現(xiàn)場運(yùn)行的狀態(tài)，被控對象的狀態(tài)等都要通過邏輯控制部分驗(yàn)證，滿足一定的許可條件后才能送到驅(qū)

14、動裝置去控制被控對象。當(dāng)出現(xiàn)危及設(shè)備和機(jī)組安全運(yùn)行的情況，邏輯控制部分會自動發(fā)出指令，停運(yùn)有關(guān)設(shè)備，并將操作結(jié)果在CRT上顯示出來。第38頁，共57頁。 2爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)在鍋爐啟停階段，按運(yùn)行要求啟停油燃燒器和煤燃燒器。在機(jī)組事故情況下，爐膛安全監(jiān)控配合完成主燃料跳閘(MFT)、機(jī)組快速甩負(fù)荷(FCB)及主要輔機(jī)局部故障自動減負(fù)荷(RB)等功能。當(dāng)機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重故障而需主燃料跳閘時(shí)，由爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出MFT指令，并指出跳閘原因，由MCS完成相應(yīng)的調(diào)節(jié)任務(wù)，實(shí)行緊急停爐。當(dāng)電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)或汽輪機(jī)故障而需機(jī)組迅速甩負(fù)荷FCB時(shí)，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)迅速將一層油投入，并將與該油

15、層不相鄰的煤層磨煤機(jī)全部切除，使鍋爐帶最低穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐。當(dāng)鍋爐輔機(jī)故障而發(fā)生自動減負(fù)荷RB時(shí)，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)將與MCS配合按要求迅速切除部分磨煤機(jī)，使機(jī)組負(fù)荷降低到預(yù)先規(guī)定的負(fù)荷目標(biāo)值。第39頁，共57頁。 爐膛點(diǎn)火前的清掃 油點(diǎn)火的控制 煤粉燃燒器投入控制 連續(xù)運(yùn)行的監(jiān)視 緊急停爐（主燃料跳閘MFT） 磨煤機(jī)組、燃燒器、點(diǎn)火器停運(yùn) 燃燒后的吹掃爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)包括下述主要安全功能第40頁，共57頁。 鍋爐點(diǎn)火前必須對爐膛進(jìn)行吹掃。 爐膛滅火保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)電爐大聯(lián)鎖系統(tǒng)宜相互獨(dú)立，MFT信號宜采用直接作用于最后執(zhí)行對象。 不是因送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)掉閘引起的MFT動作，送、引風(fēng)機(jī)不能

16、跳閘；由于送、引風(fēng)機(jī)引起MFT動作后，應(yīng)延時(shí)打開所有的送、引風(fēng)機(jī)擋板，并保持全開狀態(tài)下自然通風(fēng)不少于15min。必須注意：第41頁，共57頁。1、 鍋爐水位的電視監(jiān)視 2、爐膛火焰電視監(jiān)視3、ZHJ1型火焰檢測裝置4、爐膛火焰電視監(jiān)視系統(tǒng)的工作過程鍋爐火焰監(jiān)測系統(tǒng)第42頁，共57頁。 鍋爐水位的電視監(jiān)視系統(tǒng)包括五部分：牛眼式水位表；水位表照明系統(tǒng)；電視攝象機(jī)及其冷卻系統(tǒng)；電視信號傳輸線；水位電視監(jiān)視器（又稱CRT）。1、鍋爐水位的電視監(jiān)視第43頁，共57頁。2、爐膛火焰的電視監(jiān)視 爐膛火焰的電視監(jiān)視，可以達(dá)到在電視屏幕上直接觀察火焰的情況及具體圖象的水平。從火焰圖象可以判斷爐膛火焰的變化和風(fēng)量

17、是否合適，甚至水冷壁的結(jié)焦情況都看得十分清晰。通過火焰圖象的變化，可以在滅火早期發(fā)現(xiàn)火焰故障，從而防止?fàn)t膛滅火。第44頁，共57頁。爐膛火焰電視監(jiān)視系統(tǒng)包括：火焰電視監(jiān)視器（又稱CRT）。電視信號傳輸線；電視攝象機(jī)及其保護(hù)系統(tǒng)；爐膛火焰場景潛望鏡及其控制保護(hù)系統(tǒng)；第45頁，共57頁。 火焰檢測裝置一般由探頭、傳輸電纜、信號處理裝置等組成，三者均有各自相應(yīng)的類型。常用的火焰檢測裝置有：離子式火焰檢測裝置可見光式火焰檢測裝置紫外線式火焰檢測裝置紅外線式火焰檢測裝置第46頁，共57頁。 ZHJ1型火焰檢測裝置 ZHJ1型火焰檢測裝置是一種按可見光原理檢測火焰的裝置。 ZHJ1型火焰檢測裝置，以探頭測

18、燃燒時(shí)輻射的可見光為基礎(chǔ)，同時(shí)檢測火焰的頻率和強(qiáng)度。第47頁，共57頁?；鹧鏅z測過程如下： 被檢測到的火焰信號穿過凸透鏡落到光導(dǎo)纖維的端面上，位于內(nèi)導(dǎo)管里的光導(dǎo)纖維將此信號送至另一端的探頭。光導(dǎo)纖維將光傳到一個(gè)光電二極管上，這樣就完成了光電轉(zhuǎn)換。此電信號在探頭殼里的電路上進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過對數(shù)放大，電壓/電流轉(zhuǎn)換，變成電流信號并送到遠(yuǎn)處的信號處理部分進(jìn)行處理。第48頁，共57頁。是為了它能將探頭的視角限定在3。 試驗(yàn)證明，限制視角能夠提高火焰信號的交流分量強(qiáng)度（提高探頭的靈敏度）。采用凸透鏡的目的：第49頁，共57頁。強(qiáng)度檢測。 強(qiáng)度檢測是對火焰的直流分量進(jìn)行檢測，直流分量能反映火焰的強(qiáng)度（亮度

19、），信號的直流分量越大，火焰的強(qiáng)度越強(qiáng)，火焰越亮。第50頁，共57頁。頻率檢測。 不同燃料燃燒時(shí)，其火焰頻率是不同的，如煤燃燒時(shí)的火焰頻率約為10HZ，油燃燒的火焰頻率約為30HZ。頻率檢測就是利用不同燃料產(chǎn)生的火焰脈動頻率有很大區(qū)別這一原理來判斷所要檢測的火焰是否存在。第51頁，共57頁。 火焰檢測器投入運(yùn)行時(shí)，首先確定強(qiáng)度信號的上限、下限設(shè)定值，強(qiáng)度信號的上限、下限設(shè)定值是通過現(xiàn)場確定的。 當(dāng)強(qiáng)度信號超過上限設(shè)定值時(shí)，強(qiáng)度信號就有輸出即“有火焰”，當(dāng)強(qiáng)度信號降到下限設(shè)定值以前，這個(gè)信號將能始終保持著。當(dāng)強(qiáng)度信號低于下限設(shè)定值時(shí)，強(qiáng)度信號就沒有輸出即“無火焰”。故障檢測。第52頁，共57頁。 要鑒別鍋爐燃燒器的火焰，則應(yīng)將火焰檢測器的視線對準(zhǔn)該燃燒器火焰的一次燃燒區(qū)（靠近火焰根部區(qū)域，在一次燃燒區(qū)內(nèi)，火焰強(qiáng)度最大，火焰的脈動頻率也最