第8章 炉膛安全监控系统(高)
炉膛安全监控系统概述
锅炉安全保护作用主要包括:
在锅炉运行的各个阶段，对参数、状态进行连 续地监视；
(3)对于已进入炉膛的可燃混合物应尽快冲淡，使之不 在可燃范围内，并不断地将它吹扫出去。
(4)当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时，应继续冲淡， 使之成为不可燃的混合物。
一般说来，点火时最危险的情况为点火器已点着， 但能量太小，不足以将主燃烧器点燃。此时火焰检测器 显示为“有火焰”(点火器火焰)，而实际上主燃烧器并未 点燃，此期间进入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛内， 待主燃烧器点燃后又将存积的燃料一起点燃，形成爆燃 。因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，若在10s内未 点燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点 火。
为了防止炉膛内爆，在燃烧控制系统设计中应注意 以下几点：
(1) 锅炉甩负荷时，炉膛的送风量应维持在甩负荷 前的数值；
(2) 机组甩负荷后，应尽可能地减少炉膛中燃烧产 物的流量；
(3) 若能在5～10s的期限内(不是立即地)消除炉膛 中的燃料，则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常值的幅 度就能缩小。
§1-3 炉膛安全监控系统构成
运行人员控制盘安装在主控制室中，通过电缆与 位于继电器室内的逻辑控制柜相连。在正常运行时， 系统的所有命令均可由运行人员控制盘发出，运行人 员通过控制盘、逻辑控制系统、燃烧器控制系统与燃 料安全系统中的敏感元件和驱动装置取得联系。
炉膛除了外爆，有时还会发生内爆。当炉膛压力 过低，炉膛内外差压超过炉墙所能承受的压力时，炉 墙就会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。
电厂热工保护系统介绍
燃料与空气按一定比例混合时才能形成可燃
混合物, 混合物中所含燃料浓度过大或过小均不能
点燃, 至于具体可燃混合物的浓度范围随不同燃料
而不同, 且与温度有关。
当炉膛温度低时(如升炉点火时期)一定要有更适当的 浓度比才能点燃, 或者要有更大的点火能源(即更高的温 度)才能点燃。如果由于没有足够的点火能源或浓度比 不当, 送入炉膛的燃料不能着火。或者使正在燃烧的火 焰中断, 这时就有燃料和空气混合物进入炉膛, 这种情 况延续的时间越长, 炉膛内积存的燃料和空气混合物越 多, 如送入的可燃混合物或经扩散而达到可燃范围, 则 突然点燃可能发生爆燃。
4)连续监视运行工况．在机组运行过程中，FSSS逻辑系 统通过装在锅炉各个部位的敏感元件如压力开关、限位 开关和火焰检测器等提供的信号对炉膛燃烧工况及其它 关键的运行参数进行连续的监测，无论什么时候，只要 有异常情况出现，FSSS系统将发出声光报警，提醒运 行人员立即进行正确的操作和处理，以避免可能引起的 跳闸事故。在某了些情况下运行人员，来不及反应， FSSS系统将自动启动跳闸。
(1)在主燃料与空气混合物进口处有的足够的点火能源, 点火器的火焰要稳定, 具有一定的能量而且位置恰当能 把主燃料点燃。
(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时, 这段时间应尽可能缩 短, 使积存的可燃物容积占炉膛容积的极小部分。
(3)对于已进入炉膛未点燃的可燃混合物, 尽快地冲淡, 使 之超出可燃范围, 并不断地把它吹扫出去。
当可然混合物点燃时即发生爆燃, 爆燃时火焰的传播 速度很快, 积存的可燃混合物等于同时点燃, 生成气容 积突然增大, 一时来不及由炉膛出口排出, 因而使炉膛 压力骤增。当爆燃后的炉膛压力P大于炉墙结构所能承 受的压力, 即发生爆炸性的破坏事故。
FSSS(锅炉炉膛安全监控系统)
（1）锅炉点火前的吹扫。点火前启动引风机，大约以30%的额定风量，吹扫约5分钟。其目的是将停留在炉内的可燃物抽掉，避免点火时发生爆燃。
（3）主燃料的引入。以上两项均属于燃烧器管理。
（4）连续运行监视。在运行中通过各检测元件，如火焰探头、压力开关等监视燃烧情况，如有异常发生，输出报警信号提醒运行人员注意
FSSS（Furnace Safety Supervision System）就是锅炉炉膛安全监控系统，又可称为燃烧器管理系统（BurnerManagement System）。
无论是燃煤、燃气、燃油锅炉，在它运行过程中，总可能因为种种原因或者造成燃料堆积、或者燃料的突然中断，随即燃料又大量涌进，从而造成炉膛内部爆燃，这种爆燃可能造成设备严重损坏和人员伤亡，严重危及电厂的安全运行。对于大容量锅炉来说，炉膛内可燃混合物积存所发生的爆燃，往往发生在几秒钟时间内，运行人员根本来不及反应。同时随着机组容量增大，设备日益复杂，要控制的项目很多，即使是最熟练的运行人员，操作也难免发生错误，因此FSSS系统也就出现了。
（5）紧急停炉。在紧急情况下，如气轮机甩负荷、锅炉灭火等立即发出主燃料跳闸信号即MFT，这时将正在燃烧的所有燃料全部切断。无论什么时候，当锅炉设备的安全遇到危险时，运行人员可以直接启动MFT，而不需要等待FSSS启动跳闸。
（6）燃烧后的吹扫。在锅炉跳闸后和重新点火前都 要进行吹扫。
DLT10912008火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规章
DL / T 1091 — 2008 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1 储仓制系统 bin system；storage system 燃料制成粉后储入粉仓，然后从粉仓通过给粉机供给炉膛燃烧的一种系统。
3.2 直吹制系统 direct-fired system 燃料制成粉后直接从磨煤机送入燃烧器的一种系统。
3.3 燃烧控制系统 combustion control system 自动调节炉膛燃料和风量的控制系统，确保锅炉在指令负荷范围内能维持适当的空气/燃料比，维持炉膛负压在规定范围内，以保证锅炉的连续燃烧和火焰稳定。
3.4 锅炉炉膛安全监控系统 furnace safeguard supervisory system（FSSS）保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停、切投，并能在危急工况下，跳闸相关设备或迅速切断进入炉膛的全部燃料（包括点火燃料），防止发生爆燃、爆炸等破坏性事故的安全保护和顺序控制装置。
注：国外也使用术语燃烧器管理系统（burner management system，简称BMS）。
燃烧器控制系统（burner control system，简称BCS）、燃料燃烧安全系统（fuel-firing safety system，简称FSS）包含在本定义中。
3.5 火焰检测器 flame detector 检测有无火焰并提供信号的装置。
3.6 点火器 ignitor 能在一瞬间提供足够的点火能量去点着主燃烧器燃料的固定安装设备。
3.7 惰性化 inerting 将惰性气体或蒸汽充入到空气/燃料混合物中，使其氧含量减少而避免爆炸的可能。
3.8 连锁 interlock 当某个设备的运行参数达到或偏离限值、操作顺序不正确、设备跳闸时，自动地停止有关设备运行、中断不适当顺序的继续进行、跳闸相关设备，以避免事故扩大或出现危险情况的装置或控制程序。
炉膛安全监控系统概述
炉膛安全监控系统概述炉膛安全监控系统通常包括温度传感器、压力传感器、烟气排放监测装置、火焰监测系统等多种组件。
这些传感器和监测装置可以实时监测炉膛内部的各种参数，并将数据传输给控制器进行分析和处理。
当炉膛内部出现异常情况时，比如温度过高、压力过大或者火焰不稳定等，炉膛安全监控系统会自动触发报警装置，同时通过控制器进行相应的调节和控制，以避免事故的发生。
此外，炉膛安全监控系统还可以与其他设备进行联动，比如燃料供给系统、通风系统等，以实现更加全面的安全控制和监测。
总的来说，炉膛安全监控系统是工业生产中不可缺少的一部分，它能够有效地保障炉膛的安全运行，提高生产效率，减少事故发生的可能性，对于工业生产具有非常重要的意义。
炉膛安全监控系统在工业生产中的应用日益广泛，其重要性不言而喻。
随着工业技术的不断进步和工业生产规模的不断扩大，炉膛安全监控系统的需求也越来越大。
下面我们来详细探讨一下炉膛安全监控系统的相关内容。
首先，炉膛安全监控系统在工业生产中的作用非常重要。
在许多工业生产中，炉膛被广泛应用于加热和燃烧等工艺过程。
炉膛的安全性和稳定性对于工业生产的连续性和稳定性有着至关重要的影响。
而炉膛安全监控系统能够通过实时监测炉膛内部的各种参数，保障炉膛的安全运行，及时发现并处理问题，有效降低了事故发生的风险，保障了生产的顺利进行。
其次，炉膛安全监控系统的主要功能主要包括温度监测、压力监测、烟气排放监测、火焰监测等。
通过这些传感器的监测，可以实时记录和反馈炉膛内部的情况和变化，保证炉膛操作在规定的安全范围内，并在发生异常情况时及时报警，并采取相应的控制措施，以确保炉膛的安全性。
另外，炉膛安全监控系统的关键组成部分是传感器和控制器。
传感器是监测炉膛内部参数的设备，包括温度传感器、压力传感器、烟气排放监测装置、火焰监测系统等。
这些传感器能够精确地监测炉膛内各种参数的变化，并将监测到的数据传输给控制器进行分析和处理。
而控制器则是系统的核心部分，能够根据传感器反馈的数据进行智能判断和控制，实现对炉膛的精确调节和控制。
7.锅炉炉膛安全监控系统
7 锅炉炉膛安全监控系统7.1 概述a．热工保护火电机组热工保护是通过对机组的工作状态和运行参数进行监视和控制而起保护作用的。
当机组发生异常时，保护装置及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组仍然维持原负荷运行或者减负荷运行。
当发生重大故障而危及机组设备安全时，停止机组（或部分系统设备）运行，避免事故进一步扩大。
(1) 概念和作用在机组运行过程中，自动检测系统会不断对热工过程参数进行监视，并及时向值班人员提供这些热工参数变化的信息。
自动报警系统能在必要时通过声、光等报警信息提醒值班人员。
因此，在自动调节系统和联动控制系统等自动处理热工参数的异常时，运行值班人员还可以采取其他必要措施。
只有当所有上述处理措施均失效，同时异常情况不断发展甚至可能危及机组设备的安全时，自动保护系统的跳闸回路才使用最后的极端措施立刻停止机组运行，确保机组设备及人身的安全。
(2) 热工保护的特点1）热工保护是保证设备及人身安全的最高手段；2）热工保护的操作指令拥有最高优先级；3）热工保护系统必须与其他自动控制配合使用；4）热工保护检测信息的可靠性高；5）热工保护具有监测和试验手段；6）热工保护的结构与特点各不相同.。
常见的大型火电机组专用的热工保护系统及装置(1) 辅机故障减负荷系统，RUN BACK（简称RB）(2) 机组甩负荷保护系统，FAST CUT BACK（简称FCB）(3) 锅炉安全监视系统，Furnace Safeguard Supervisory System（简称FSSS）(4) 汽轮机安全监视系统，TURBINE SAFETY INSTALLATION （简称TSI）b．FSSS系统FSSS属于火电厂分散控制系统一个有机组成部分；左权电厂火电机组DCS系统包括DAS、CCS、FSSS、SCS、ECS五大部分。
下面就FSSS系统做一简单说明。
FSSS系统即炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System）简称，包括燃烧器管理系统（Burner Management System，简称BMS）、燃烧器控制系统（Burner Control System，简称BCS）、燃料燃烧安全系统（Fuel-firing Safety System，简称FSS）。
锅炉炉膛安全监控系统FSSS
·高能点火装置：由高能点火器（储能器）高压屏蔽电缆及高能半导体电嘴（点火枪）等三部分组成。
·就地点火控制系统：由就地点火程控柜、高能点火装置、火焰检测装置、油燃烧装置、推进执行器和球阀或三功能阀组成。系统具有自动和手动控制推进执行装置的进退操作；自动和手动控制高能点火装置的点火操作及自动和手动执行三功能阀的截止、吹扫、投油阀位状态切换三项功能。
①暖炉油母管跳闸阀开启；
②暖炉油温度正常；
③暖炉油压力不低；
④无MFT指令；
⑤火焰器冷却空气压力正常。
·油层启动
暖油枪是以层为单位投入运行的。同一层内六个油燃烧器按1-2-3-6-5-4的顺序自动投入。每一层的逻辑都相同，运行人员可通过画面启动油层。启动指令发出后，首先将油控制阀投自动，打开油再循环阀，然后按预定的程序依次投入各个燃烧器。各个油燃烧器启动的间隔时间为15秒。
引起主燃料跳闸原因有的是锅炉主保护项目，也有辅机运行（停运即事故掉闸）等。为防止事故进一步扩大，要即时切断进入炉膛中的燃料。
·炉膛压力保护
应分别设三个正压和负压取样点，在炉膛上独立开孔，并通过独立的取样管接至压力开关，同时必须考虑防堵措施。另外还要注意炉膛压力取样点应与吹灰器和看火孔有足够的距离，以免吹灰或开启孔洞时影响压力测量值。炉膛压力超过整定值时（高或低）经三选二逻辑延迟后发出MFT跳闸条件。
2、FSS保护系统
FSS保护系统是FSSS锅炉安全监控系统中的重中之重，它包括火焰火检、熄火保护系统，压力检测装置及保护逻辑控制子系统。
2.1火焰检测装置
燃料燃烧剧烈的化学反映过程中，将释放包括紫外线，红外线，可见光，热辐射和声波等电磁波能量。在火焰火检、熄火保护系统监视中，所有这些能量又构成了火焰是否存在及燃烧强弱的检测基础。本公司的锅炉安全监控系统配置了紫外线检测装置,红外线检测装置和可见光检测装置,视锅炉燃料的不同而选配不同的检测装置。
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)功能解析
锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）功能解析作者：单钰春来源：《山东工业技术》2018年第12期摘要：基于某厂实际运行情况，介绍锅炉FSSS系统的构成和主要逻辑功能，分析FSSS 系统相关的个别细节问题，提出FSSS系统调试期间须重点关注的要点，并提出解决办法。
关键词：炉膛安全监控系统（FSSS）；炉膛吹扫；燃油泄漏试验；主燃料跳闸（MFT）DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.12.0310 引言锅炉炉膛安全监控系统Furnace Safeguard Supervisory Systems（FSSS），是大型火电机组自动保护和自动控制系统的一个重要组成部分，其主要功能是保护锅炉炉膛安全，在防止运行人员操作事故及设备故障引起炉膛爆炸等方面起着重要作用。
随着DCS系统的改进和不断发展，现在DCS的软硬件可靠性已经完全满足FSSS系统控制的需要，目前FSSS的所有功能在设计时都包含在DCS系统中。
FSSS设计有独立的跳闸继电器机柜，包含后备硬手操MFT按钮及硬跳闸继电器，具有完善的故障容错诊断功能，避免出现保护拒动。
1 FSSS系统构成1.1 FSSS系统的主要功能FSSS系统控制逻辑分为公用控制逻辑、燃油及燃煤控制逻辑三大部分。
公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容，即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸（MFT）、油燃料跳闸（OFT）、首出原因记忆、点火允许条件和RB等。
公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备（如火检冷却风机、密封风机）的控制。
燃油控制包括各油燃烧器单角、对角投切及层投、切控制。
燃煤控制包括各个磨煤机、给煤机及其辅助设备的投切、保护和控制。
1.2 FSSS系统的主要逻辑构成1.2.1 炉膛吹扫锅炉点火前和停炉后必须对炉膛进行连续吹扫。
吹扫开始和吹扫过程中必须满足吹扫条件（分为一次和二次吹扫条件），以便有效地清除炉膛及烟道内聚积的可燃物。
吹扫时必须切断进入炉膛的所有燃料源，并最少有25%～30%额定空气量的通风量，吹扫时间不少于5min。
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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。
防止炉膛的任何部位积聚燃料与空气的混合物，防止锅炉发生爆燃而损坏设备，以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全。
炉膛安全监控系统实际上是把燃烧系统的安全运行规程用一个逻辑控制系统予以实现。
采用炉膛安全监控系统不仅能自动地完成各种操作和保护动作，还能避免运行人员在手动操作时的误动作，并能及时执行手动操作不及时的快动作，如紧急切断和跳闸等。
根据《火力发电厂热工自动化设计技术规定》(NDGJ16-89)要求，“200MW及以上的锅炉应配置至少三功能(火焰检测、炉膛压力保护和炉膛自动吹扫)的炉膛安全监视系统”。
炉膛安全监控系统要求自动化程度较高，运行人员可以通过CRT键盘和运行人员控制盘（BTG盘）或其它接口设备，发出各种指令，启停燃烧系统有关设备。
燃烧设备可以分别单独启停，也可以根据一定的组合成组自动启停。
如它能将同一层的给煤机、磨煤机、有关风门挡板及其它辅属设备一起组成一个自动系统，运行人员只需发出启动某台磨煤机的指令，当所要求的许可条件都满足时，系统将自动按照适当的时间程序进行一系列动作；另外也能将准备投入运行的所有磨煤机层组合一起，运行人员只要发出一个启动指令，系统将所有磨煤机层按顺序逐层自动投入运行。
无论是自动启停或遥控操作单台设备的启停，系统逻辑通过各种安全连锁条件，保证这些设备及整个系统的安全，防止危险情况的发生。
按照美国防火协会标准设计的炉膛安全监控系统，功能多，控制范围广，而且与控制对象密切相关，即不但与锅炉结构、燃烧器布置、制粉系统、油系统、点火器及它们的运行方式等有关，而且与一次仪表取样点、火焰检测器的安装位置、执行机构的工作性能都有直接关系。
因此，炉膛安全监控系统是根据不同的控制对象和不同的控制要求来确定它的功能的。
一般，炉膛安全监控系统应由设计院、运行单位和锅炉制造厂共同研究，并选择配套设备、风机、测点布置和合适的执行机构，以提高炉膛安全监控系统的工作可靠性。
由于国外在膛安全监控系统方面有成熟的经验，使系统具有高度的可靠性，因此在许多锅炉中已取消了目前国产锅炉还普遍设置的防爆门。
如今，炉膛安全监控系统与协调控制系统（CCS）一起被视为现代大型火电机组锅炉控制系统的两大支柱。
二、炉膛安全监控系统的作用炉膛安全监控系统，一般可分为三大部分：即燃烧器控制系统、燃料安全系统和炉水循环泵控制。
各部分及其作用简介如下：1、燃烧器控制系统(Burner Control System，简称BCS)BCS的主要作用是连续监视运行，控制点火及暖炉油枪，对磨煤机、给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作，分别监视油层、煤层及全炉膛火球火焰。
当吹扫、点火和带负荷运行时，控制风箱挡板位置，以便获得炉膛所需的空气分布。
同时，还提供状态信号到模拟量控制系统(MCS)、计算机监视系统(CMS)、旁路控制系统(BPS)及汽机控制系统(TCS)等。
2、燃料安全系统(Fuel Safety System,简称FSS)FSS的主要作用是在锅炉运行的各个阶段，包括启停过程中，预防在锅炉的任何部分形成一种可爆燃的气粉混合物，防止炉膛爆炸。
在对设备和人身有危险时产生主燃料跳闸(Main Fuel Trip简称MFT)信号，并提供“首次跳闸原因”的报警信号，以便事故查找和分析。
MFT信号发出后，切除所有燃烧设备和有关辅助设备，切断进入炉膛的一切燃料。
MFT以后仍需维持炉内通风，进行跳闸后的炉膛吹扫，清除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物，防止炉膛爆炸。
3、炉水循环泵控制(Boiler Circulation Pumps,简称BCP)。
BCP的主要作用是保证炉水循环泵的正常工作。
如三台炉水循环泵中应保证至少有一台在运行，若不能维持最后一台泵的运行，则发出MFT信号，实行紧急停炉。
炉水循环泵控制不是炉膛安全监控系统的标准功能，且与前面两部分控制有较大的独立性，彼此之间联系较小。
尽管有些厂家的产品包含了此项控制功能(如美国CE公司的FSSS)，但限于篇幅本书将不作介绍。
由上述可见，不管在锅炉启停和正常运行，还是在事故处理中，炉膛安全监控系统都起着重要作用。
由于炉膛安全监控系统的主要功能是在锅炉启、停和运行的任何阶段防止锅炉的任何部位积聚爆炸性燃料和空气混合物，防止损坏锅炉和燃烧设备的恶性爆炸事故发生。
为此，必须弄清炉膛爆炸的原因及其防止。
第二节 炉膛爆炸的原因及其防止一、炉膛爆炸的原因炉膛爆炸的主要原因在于炉膛或烟道中积聚了一定数量未经燃烧的燃料与空气一起形成的可燃混合物，在遇有点火源时，如锅炉启动点火、锅炉熄火后重新点火或炉膛内燃料本身所积存的热能等，会使可燃混合物突然点燃。
由于火焰传播速度极快，积存的可燃混合物近于同时点燃，生成烟气后容积突然增大，一时来不及由炉膛排出，因而使炉膛压力骤增，这种现象称为爆燃(俗称“打炮”)。
严重的爆燃即为爆炸。
由于炉膛压力过高，当超过炉膛结构所能承受的压力时，使炉墙向外崩塌，称为“外爆”。
锅炉点火时更容易发生爆炸，且破坏更加严重。
这可以通过热力学定律加以说明。
设进入炉膛的燃料为B （kg ），其发热量为Q （kJ/kg ），炉膛体积为V(m 3) ，吸热后的温度变化为ΔT （K ），炉膛里介质的定容比热为)/(3K m kJ C v ⋅。
则可得出以下方程式： V TC V BQ ∆= （8-1）在爆炸瞬间，炉膛的传热过程假定为定容绝热过程，根据热力学定律得：T T T T T P P ∆+==112121 （8-2）式中 P 1、P 2——爆炸前、后的介质压力；T 1、T 2——爆炸前、后的介质温度。
将式（8-1）、式（8-2）联立求解得：]1[112VC VT BQ P P += （8-3） 由式(8-3)可以得出以下结论：爆炸前温度越低，则爆炸后产生的压力P 2越大。
在锅炉点火时，炉膛温度T 1越低，点火时用的燃油发热量Q 较高，因而点火时炉膛爆炸造成的破坏性很大。
而正常运行时温度T 1较高，且采用的燃煤发热量Q 较低，因而破坏性较前者小。
点火时的爆燃称冷态放炮，它一般损坏下部炉膛，严重时整个炉膛破坏。
运行时的爆燃称为热态放炮，一般损坏炉顶和水平烟道。
由于锅炉在启运、运行和停炉的全过程都可能发生爆燃、甚至爆炸的恶性事故，故在考虑锅炉安全保护时，必须在全程投入炉膛安全监控系统。
炉膛除了外爆，有时还会发生炉膛内爆。
当炉膛压力过低，炉膛内外差压超过炉墙所能随的压力时，炉墙就会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。
发生炉膛内爆的主要原因：一是炉膛在瞬间突然熄火，造成炉膛负压过大；二是引风机出力较大，造成较大的负压力，这是由于控制系统失灵或运行人员误操作造成的。
烟气的物理状态可近似按理想气体来描述，根据理想气体定律得到：VMRT P （8-4） 式中 P —介质的绝对压力； M —介质的质量； R —气体常数；T —介质的绝对温度； V —炉膛体积。
当M 、R 、V 均确定后，炉膛熄火后使T 下降，T 下降又引起P 下降。
当这个下降幅度超过炉膛结构所能承受的压力时，炉墙就会向内坍塌而造成内爆。
炉膛的熄火速度越快，P 下降幅度也就越大。
另外，锅炉熄火时负荷越大，炉膛压力下降幅度也就越大。
二、炉膛爆炸的防止理论和实践证明，炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间，炉膛熄火和锅炉低负荷运行也经常会发生炉膛爆燃。
为此，应根据不同的运行工况采取不同的防范措施。
防止炉膛爆燃的原则性措施一般为：1、在主燃料与空气混合物进口处有足够的点火能源，点火器的火焰要稳定，要有恰当的位置和一定的能量，能将进入炉膛的燃料迅速点燃。
2、当进入炉膛的燃料未点燃时，应尽快采取措施缩短未点燃的时间，以减少可燃混合物在炉膛的积存数量。
3、对于已进入炉膛的可燃混合应尽快冲淡，使之不在可燃范围内，并不断地将它吹扫出去。
4、当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时，应继续冲淡，使之成为不可燃的混合物。
一般说来，点火时最危险的情况为点火器已点着，但能量太小，不足以将主燃烧器点燃。
此时火焰检测器显示为“有火焰”(点火器火焰)，而实际上主燃烧器并未点燃，此期间进入炉膛的燃料未点燃而积存在炉膛内，待主燃烧器点燃后又将存积的燃料一起点燃，形成爆燃。
因此应尽可能缩短主燃烧器的点火时间，若在10s内未点燃主燃烧器就应切断燃料，重新吹扫，然后再重新点火。
点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃烧器的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，又可减少误操作。
但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间应有足够的燃烧器投入工作，使整个炉膛充满火焰。
不论在何种情况下，当某一燃烧器火焰熄火，应立即切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料，若全炉膛火焰熄火，则应切断全部燃料，实行紧急停炉。