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200MW机组锅炉FSSS监控系统及渣油程控点火研究与应用
发布时间：2013-08-30 08:05 来源：未知
目前，世界范围内油资源日益紧缺，燃油价格不断攀升。为了降低火力发电厂发电成本，利用东北地区渣油资源十分丰富的条件，大庆油田热电厂一直用渣油作为锅炉启动和稳燃的燃料。大庆油田热电厂目前使用的是HC - 670t/h型锅炉，通过试验分析，提出了锅炉FSSS监控系统的改造方案，解决了渣油程控点火问题，提高了电厂的自动化水平，可以节约燃油、提高经济效益，为锅炉安全运行提供保证。
1 、FSSS监控系统的功能及组成
FSSS( Fumace Safeguard Supervisor System)炉膛安全监控系统，是防止锅炉内爆与外爆事故发生的重要�；ぷ爸�，整套系统由锅炉炉膛�；�(FSS)与点火程控(BMS)两部分组成，可以实现锅炉运行全过程监控。在运行期间，当某个危险工况发生时，FSS能引发MFI'（Master Fuel Trip）动作，迅速切断所有送入炉膛的燃料。
FSSS系统由上位机系统、下位机系统、检测装置（主要包括火焰检测系统、炉膛风压开关）及就地点火设备4部分组成。其中上位机系统能完成锅炉运行工况的监控、操作与事故首出原因记忆；下位机系统能完成逻辑运算功能；火焰检测系统能检测炉膛火焰状态，判断火焰有、无。就地点火设备包括就地控制柜、油烧烧装置、点火装置及阀门，BMS系统具有就地与远程两种控制方式，都可以实现程控自动点火，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�。
油田热电厂启炉燃料为渣油，使用压力机械雾化油枪，烧烧状况不理想，点火方式为人工火把点火，无法实现程控点火，存在较大的安全隐患。
因此，要实现锅炉FSSS监控系统改造，须先
解决渣油程控点火问题。
2、渣油锅炉程控点火现状
目前，电力系统200 MW机组的2.6t/h油枪，没有用渣油直接程控点火，电站锅炉点火使用三级点火或人工火把点火。具备200 MW锅炉的国内各电力公司为了实现程控点火和使用FSSS系统（Fumace Safeguard System锅炉安全�；は低澈虰CS锅炉燃烧控制系统合起来称为FSSS系统），都把渣油或重油改为轻质柴油。为了解决轻质柴油带来发电成本升高的问题，各大电力公司虽然采取各种措施降低点火和稳燃的燃油消耗，但是，国际原油价格的持续升高，轻质柴油价格升高使发电成本增加是必然的。大庆油田热电厂出于发电成本和安全考虑，一直使用渣油点火和稳燃，不增加点火介质，并在大量分析的基础上，提出了针对该厂实际情况的渣油程控点火改造方案。
3、油田热电厂渣油程控点火方案的确定
渣油燃料是炼油厂常减压渣油和裂化残油等重质成分，粘度大，硫和机械杂质含量高，同时还含有大量非轻烃化合物、胶质和沥青质。渣油的粘度较大，雾化困难，雾化细度就达不到程控点火要求。使用符合200 MW机组锅炉出力的2.6t/h渣油油枪实现自动点火存在很大难度。一般渣油点火采用三级点火方式，即先用高能点火枪点燃液化气（或者轻质柴油），再点燃渣油，最后点燃煤粉，这样的方式结构复杂，安全性较差。
2000年，为了解决雾化和燃烧效率问题，在油田热电厂试验脉冲雾化油枪，经过多次试验，没能从根本上解决渣油雾化和点火问题。
2006年，在该厂试验蒸汽雾化油枪，实现程
控点火。由于该试验需要很高的炉外条件(如燃油温度>120℃，雾化蒸汽压力0.8一1.2 MPa)，油田热电厂机组为单元制，缺少全厂共用的蒸汽联箱，无法满足油枪雾化蒸汽的要求，同时该方案存在无法实现黑启动的重要缺陷，最后试验失败。
2007年，经过系统分析，确定了“两级介质三级点火”的方案，该方案在油田热电厂2号炉5号点火角试验，获得点火1次成功。
4、实现“两级介质三级点火”的方法
根据渣油程控点火的特点，三级点火是在不，增加点火介质情况下，先点燃出力为300kg/h小油枪，然后点燃主油枪，这样就可以实现全程控点火——“两级介质三级点火”。
a.300kg/h的渣油可以实现点火枪前高油
压、高速渣油喷流，实际出油量不多，用简单机械雾化就可以得到较小的雾化颗粒，雾化颗粒小容易点火，燃烧充分。
b．小油枪正常点燃后，可以提高工作油枪周围的环境温度，有利于工作油枪（大油枪）雾化，同时提高其燃烧效率。
c．低负荷稳燃时，只需快速投入工作油枪，不须改变运行方式。
5、油田热电厂2号炉5号点火角试验
5.1技术方案
2号炉5号点火角试验系统由不锈钢就地点火控制柜、就地点火设备、火焰检测器及油温、油压等检测元件构成。油枪采用三级点火方案，即先用高能点火枪点燃点火油枪，再用点火油枪点燃主油枪，最后用主油枪点燃煤粉（如图l所示）。点火油枪、主油枪均配置独立的火焰检测器。在点火角管路系统中设置燃油压力及燃油温度开关，对点火角启动条件进行监视。
系统油角控制采用就地控制方式，在5号点火角设置就地点火控制柜，就地控制柜面板有就地／�？厍谢豢兀刂乒衲谧吧鐿MRON PLC．实现就地自动程控点火。当就地控制柜切换至�？刈刺�，可通过DCS实现远程自动点火，就地控制柜预留有与DCS电缆连接的端子排接口。为了消除人为影响，点火过程采用PLC程序控制，吹扫时间、油温、油压等限制条件都在点火逻辑程序中设定好，以保证油枪达到思想的雾化效果，提高程控点火成功率。
在方案中设计2个电动推进器（如图2所示），分别推动点火枪，行程为400咖；点火油枪（小油枪）行程为300 mm，主油枪采用陪烧技术，保持固定位置不动，便于锅炉发生故障需要稳燃时，快速投入油枪。
5.2试验过程
2007年6月18日23时，用手动方式点火1次成功，但火焰颜色、形状及燃烧效果不佳。2007年6月19日9时30分，更换大油枪枪头，更换时发现大油枪缩进油枪导管内70一80 mm，说明雾化角没有散开，故燃烧效果不佳。
将大油枪重新定位并固定好，第2次采用自动点火方式启动，1次点火成功。从火焰电视和人孔门观察，火焰的形状及燃烧效果都好于第1次点火，油枪雾化效果较好，升温速率比原先有所提高。
2007年6月19日20时30分，1次自动点火成功；2007年6月20日4时30分，1次自动点火成功。
5.3试验结果
该点火实验表明，在整个实验过程中，无论是手动还是自动点火操作方式都实现了1次点火成功，整套系统运行可靠，火焰的颜色、形状及燃烧效果都好于原来的油枪，油枪燃烧效率高，实现了自动点火，降低了能耗，经济效益良好。
6、油田热电厂FSSS监控系统设计原则
根据油田热电厂的实际情况，FSSS监控系统改造独立于DCS控制系统之外，不但实现锅炉灭火、燃料中断、正负压越限等保护功能，而且渣油程控点火的逻辑也在FSSS控制系统里实现。
6.1锅炉灭火�；は肿�
油田热电厂灭火保护系统CMZ - 14型锅炉灭火�；ぷ爸�，该产品定型较早，已在该厂运行IO多年，虽然经过几次改型，但技术已经明显落后，火检处理和�；ぢ呒卸隙技稍谝桓鲎爸媚�，可靠性低，曾经发生火检信号处理部分晶体管击穿导致灭火�；の蠖⑼Ｂ氖鹿省＞偷鼗鸺焯酵肺庵檬�，用送风机对管道进行冷却和除灰，由于风量较小，容易引起集灰，造成火焰光柱不亮，这种火检探头只能检测光的强度，无法探测光的频率。
6.2 FSSS系统改造基本原则
a．系统设计时除了考虑完善的自动化功能外，还应该具备完善的程序运行监控、提醒等功能。运行中曾出现程序中途停止，造成300kg/h油枪渣油析碳堵塞故障。
b．FSSS系统输入输出点比较多，全都进入机组主控系统，成本较高，系统比较零乱。油田热电厂的DCS控制系统已经使用8年多，备品备件来源越来越紧张。如果把FSSS系统设计到DCS系统中，投入成本就会明显上升，对保护投资相当不利。
c．FSSS系统采用完全独立于DCS系统之外的方式，采用PROFIBUS通讯方式，设立独立操作员站、独立工程师站。油田热电厂DCS系统如果进行升级改造，只要选择支持PROFIBUS的DCS系统，FSSS系统几乎不用任何投入，就可以接入机组主控系统。
d．在就地布置I/O和操作一体的控制柜，通过PROFIBUS总线连接，实现真正意义上的分布系统，减少电缆投入。
7、结论
利用油田热电厂2号机组大修机会，在2号锅炉5号点火角成功进行了锅炉程控点火试验，验证了采用“以小带大”、“两级介质三级点火”实现渣油程控点火的可行性，可以在使用渣油的同类型锅炉上推广，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�。
