火力发电厂高温锅炉监控解决方案(标准版)

火力发电厂高温锅炉监控解决
方案(标准版)
Safety management is an important part of production management. Safety and production are in
the implementation process
( 安全管理 )
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火力发电厂高温锅炉监控解决方案(标准
版)
火力发电使用的燃烧锅炉、蒸汽轮机具有其特殊危险性。

目前除了一些食品加工、资源回收焚化厂、石化工业在蒸馏过程可看到锅炉运作外，较少工程是以高温监控为诉求的。

但焚化厂、食品加工及石化产业的锅炉温度也只在200到300摄氏度间，而发电锅炉因要产生大量蒸汽来推动汽轮机，锅炉温度高达1000摄氏度，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是值得探讨的一门功课。

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。

发电过程由于蒸汽和水的损失，还会补充由海水、江河水处理而得的纯水供给锅炉，而多余的冷却水或直接排放入海或江河湖泊，或在冷却塔水池中与大气进行热交换以循环利用(图1)。

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。

因此必须采用特殊的燃烧锅炉监控设备，除熟悉的影像监控外，还包含多
项特殊的设备及炉膛监控系统，以确保火力发电厂的作业安全。

高温锅炉的安全问题有哪些?
燃烧锅炉是整个火力发电厂的核心，此处的环境结构复杂，由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统及控制系统所组成，操作上极为繁杂，很容易产生一些安全作业与管理问题，这些问题大概有以下几项：
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。

除了以上的安全作业与管理缺失问题之外，还必须注意以下在燃烧锅炉运作过程中容易产生的几个设备问题：
1.燃油式燃烧不稳时投油，产生负压即退出油枪，造成燃烧灭火情况;
2.锅炉操作投油控制不良，产生灭火情况;
3.运行给煤机要控制避免故障，防止锅炉灭火;
4.灭火后投油点火应如何控制送风问题;
5.锅炉灭火后减负荷的作业程序如何控制及监控;
6.低负荷运行时如何监控锅炉维持运行不影响安全;
7.锅炉设置防爆门的作用及监控;
8.锅炉运行中监控如何使用粉仓防止粉尘爆炸;
9.监控停止进水时如何保护省煤器维持安全;
10.监控过热器热水浸泡防止反冲洗的作用。

由以上这些专业的火力发电锅炉安全问题，可以看出单一的安全监控机制无法满足这些人员作业及设备安全的监控要求，以下我
们看看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。

燃烧锅炉区的安全监控解决方案
火力电厂的高温锅炉的安全监控解决方案，可从人员作业安全与设备运作监控二个方面来看，具体方案如下：
影像炉膛火焰监视系统
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，国内大部分两种都有采用，但以内窥式为多(图2)。

耐高温针孔镜头采用上下转角设计，可以满足全炉膛火焰的监视的要求。

内窥式使用电动推进装置将耐高温探头伸进炉内，具有欠压、超温和停电自动退出的自我保护功能;外部监看式采用固定安装的方式，无自动退出功能但有报警输出功能。

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(图3)。

气冷式一般体积小，运行可靠，安装维护也较方便。

采用压缩空气冷却的方式，探头采用双层不锈钢材料，夹层通过压缩空气直接致冷，冷却压缩空气在前端形成风帘。

内层压缩空气通过涡旋致冷器将空气冷却后对摄像机及镜头进行强制风冷，同时在前端喷出形成风帘;该系统可将摄像镜头直接伸入炉内观察炉内火焰形状、融熔物质等状况。

水冷式也是采用双层不锈钢材料，夹层通过一定压力的冰冷纯水直接致冷，冷却压缩空气在摄像机前端形成风帘;内层水流采用涡旋致冷确保在300-1000摄氏度的炉外温度下工作;这种摄像机必须具有过滤红外线光线的功能，确保对火焰的监控内容不失真。

锅炉炉膛安全监控系统
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS,FurnaceSafequardSupervisorySystem)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。

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