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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。

3.9 总燃料跳闸 master fuel trip（MFT） 一旦出现危及锅炉安全的危险工况时，由人工操作或保护信号指令动作快速切断所有入炉燃料，包括点火器的燃料，它是炉膛安全监控系统主要功能的一部分。

3.10 燃油跳闸 oil fuel trip（OFT） 由人工操作或保护信号指令动作，快速关闭主燃油跳闸阀，切断进入锅炉炉膛的燃烧用油。

3.11 炉膛吹扫 purge 使空气流过炉膛、锅炉烟井及与其相连的烟道，以有效清除任何积聚的可燃物，并用空气予以置换的过程。亦可用惰性气体进行吹扫。 3.12 炉膛外爆 furnace explosion 在炉膛或与炉膛相连接的后部烟道受限空间内积聚有煤粉、油雾、燃气与空气的混合物，当这些混合物的浓度处于爆燃极限范围内时，如遇到点火源即会爆燃，燃烧产物温度骤增，体积膨胀，压力瞬间升高，乃至炉膛损坏，此现象即为炉膛外爆。

3.13 炉膛内爆 furnace implosion 炉膛负压过大使炉墙内、外所产生的压差超过炉墙承受压力，导致炉墙向内爆裂的现象称为炉膛内爆。

3.14 风机超驰作用 override action of fan 检测到炉膛压力有足够大的偏差时的一种控制作用，其使引风机的控制装置向减少偏差的方向动作。 3.15 点火器安全关断阀 ignitor safety shutoff valve 响应燃料跳闸指令，自动并完全切断进入点火器燃料的关断阀门。 4 总则

4.1 对制造、设计、安装和运行维修的一般要求

4.1.1 本标准对逻辑设计提出了最低限度的要求，随着发电厂自动化水平的提高及锅炉 设备类型的多样化，监控系统应采取下列相应措施： a） 增、减本标准的逻辑设计，以适应自身特点要求。

b） 增加有关重要操作事件的信息指示，以使运行人员能迅速作出反应。

c） 系统应具备系统功能在线检查和维护的功能，并不影响控制系统整体可靠性。

d） 提供一个有助于正确决策（如操作指导、智能化报警等）和快速操作（如自动跳出相关画面等）的环境。 4.1.2 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统的设计，应采用可靠性高的设备和成熟的技术。新产品和新技术应经过试用和考验，经实践证明合格后方可在设计中采用。 4.1.3 在系统和仪表未安装完毕、试验合格并投入运行前，不能启动锅炉。

4.1.4 应编写详细的运行操作规程，清楚叙述所有的手动和自动功能，列明所有的操作 顺序和检查要点。

4.1.5 保护装置应投入闭环运行，未经批准不能撤出运行。保护动作或撤出应作好记录。

4.1.6 设计时不应考虑为方便操作设备而取消任一连锁功能。因故连锁装置需退出运行时，应在运行日志中加以记录，并应采取其他措施监测该连锁功能。 4.1.7 保护、连锁系统在安装、调整和测试时应验证其是否符合设计要求及定值、定时的准确性。重要的保护、连锁系统应定期进行测试和维护。 4.1.8 应制定系统与设备的定期试验和维护、维修计划，维修后应进行相关系统的保护及连锁验证试验。 4.1.9 连锁保护试验中，需要改变或产生信号时应尽可能在源头（一次元件或设备）进行。

4.1.10 所有油燃烧器的安全关断阀，应尽量靠近点火器安装，使得阀后燃油管燃油的残留量减至最少。阀门的关断速度要尽可能快（燃油总管的安全关断阀关断时间宜小于1s，油燃烧器的安全关断阀关断时间宜小于2s）。 4.2 对锅炉炉膛安全监控系统操作的设计要求

4.2.1 在控制盘（台）上应设置独立并可直接动作（可经确认或加避免误动的保护罩）的MFT紧急按钮，其回路应独立于分散控制系统的控制器及模件，并由硬接线实现。

4.2.2 应设置吹扫条件、点火条件、火焰检测、吹扫失败、点火失败、MFT、MFT首出原因、燃烧器启动条件、磨煤机启动条件、磨煤机跳闸首出原因等专用显示画面。

4.3 关键设备的基本设计要求 4.3.1 炉膛安全监控系统设备

4.3.1.1 炉膛安全监控系统应根据不同的炉型、制粉系统和燃烧器的要求进行设计，应将单个模件的故障对整个系统的影响程度降至最低。 4.3.1.2 系统应能判明故障类型，至少包括： a） 电源故障； b） 通信故障； c） 处理器故障；

d） 输入和输出模件故障；

e） 信号中断、漂移、恢复、瞬态干扰。 4.3.1.3 系统的设计还应包括下列功能： a） 系统故障诊断功能；

b） 防止未经授权的逻辑修改；

c） 系统内任何个别部件故障，不能妨碍强制性的MFT；

d） 系统的响应时间应足够短，以防止由于反应不及时而造成故障、事故的扩大或误动作； e） 系统具有较强的抗干扰能力，以防止误动作；

f） 在系统失电时，I/O和继电器动断、动合触点的设置应保证其所控设备处于安全状态或机组安全运行所需的工作状态。 4.3.1.4 执行炉膛安全监控功能的逻辑系统，不应与任何其他逻辑系统组合在一起。 4.3.2 火焰监控和跳闸系统设备的设计要求 4.3.2.1 火焰监控：

a） 容量为670t/h等级及以下的锅炉可采用全炉膛火焰监视和灭火保护。容量为1000t/h等级以上的锅炉，应对各燃烧器（包括主燃烧器和点火燃烧器）单独进行监视，一旦检测到某个燃烧器火焰熄灭，应自动关闭该燃烧器的安全关断阀。

b） 火焰检测器对燃烧器的视角在炉膛设计时就应考虑，最后通过现场试验确定，并应对视角的有效角度范围进行校核。 c） 应提供清洁空气，保证火焰检测器镜头的清洁和冷却。

d） 火焰检测器应具有自检查功能，以排除火焰检测器或感应元件自身故障造成对火焰的误判。 4.3.2.2 跳闸系统：

a） 触发MFT动作的检测元件和回路，除火焰检测器和在模拟量控制系统（MCS）进行预处理的风量信号、汽包水位外，应独立于其他控制元件和回路。

b） 应采用比其他控制回路更可靠的硬件和设计（如冗余、三取二等），三取二或三取中的信号中的三个信号及处理逻辑应独立分布在不同的硬件内，以提高其可靠性。

c） MFT跳闸系统在失电时应产生锅炉跳闸信号以使机组处于安全状态。

d） 炉膛压力保护应采用过程压力直接驱动的压力开关，应有三个独立取样的“压力高”开关和三个独立取样的“压力低”开关，压力保护动作信号应按“三取二”逻辑产生。

e） 炉膛压力取样孔应与吹灰器和看火孔有足够的距离，并应采取适当的防堵措施，防堵措施不能影响炉膛压力的取样精度。 f） 跳闸条件中的汽包水位保护信号应按“三取二”逻辑设计。

g） 触发MFT的跳闸信号应采用硬接线接入，需要通过逻辑运算产生的MFT信号应在处理逻辑中采取冗余或表决的方式提高可靠性。 h） MFT跳闸输出指令应以硬接线接入其他系统（如MCS、OCS、ETS等）和相应动作设备的跳闸回路，以保证足够的可靠性。 i） 应防止因跳闸连锁系统电源中断或恢复引起系统的拒动作和误动作。 4.3.3 燃烧控制系统设备

4.3.3.1 本标准对燃烧控制系统的设计要求仅涉及保证炉膛安全运行的要求，并不包括其他控制系统对燃烧控制系统提出的要求。 4.3.3.2 锅炉启动状态时，风量应保持在吹扫流量（不小于25％满负荷风量，对燃煤锅炉要求不大于40％满负荷风量）。在整个运行期间，其空气容积流量应等于或大于吹扫流量。

4.3.3.3 燃料和空气子系统应提供设定最大和最小极限的能力，以防止燃料和风量超过使火焰稳定燃烧的极限。

4.3.3.4 负荷变化时应同时改变燃料量和风量，并保持适当的空气/燃料比。风量控制在手动时，禁止将燃料量控制投入自动。

4.3.3.5 控制系统设计应防止产生富燃料混合物，允许采用燃料量变化期间对空气量变化的导前或滞后的措施，来保证空气量的暂时富余。当空气/燃料比低于预定值时，应闭锁增加燃料量和减少空气量的控制动作。

4.3.3.6 对于平衡式通风炉膛，炉膛压力应保持在设定值。炉膛压力控制在手动时，禁止将风量控制投入自动。 4.3.3.7 应提供磨煤机煤/空气混合物温度控制手段。

4.3.3.8 应提供保证输送所需煤粉的一次风调节手段，并有限制一次风低于危险值的措施。

4.3.3.9 应提供煤量、风量、油量等计量装置，必要时应进行压力、温度补偿，以便测定总燃料量和总风量之比例。 4.3.3.10 应提供氧量或燃烧产物表计，以显示燃烧情况。

4.3.3.11 应保证来自炉膛安全监控系统的指令优先于燃烧控制系统指令的执行。

4.3.3.12 对配置了脱硫系统的锅炉，应采取有效措施防范因脱硫设备故障跳闸而对炉膛压力造成的影响。 4.3.4 动力源的设计要求

4.3.4.1 应提供系统所有控制和安全设备无故障动力（电源和气源）。

4.3.4.2 系统电源应来自两路独立运行且容量为100％的电源装置，其中一路来自于UPS。 4.4 功能配置要求

4.4.1 本标准第5章～8章对煤粉锅炉、循环流化床锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉的炉膛安全监控系统应设计的功能提出了基本要求。对燃烧器不同布置方式（墙式对冲、四角切圆、W型火焰等）、燃烧器不同数量、不同制粉制（直吹制、储仓制）、锅炉本体及主要辅机的 不同类型和工艺等，应根据制造厂和锅炉专业的要求，设计相应的逻辑功能。 4.4.2 炉膛安全保护功能：

4.4.2.1 锅炉炉膛安全保护应包括但不限于以下功能：MFT、炉膛吹扫、油泄漏试验、锅炉点火、全炉膛火焰监视和灭火保护功能、MFT首出原因和RB等。 4.4.2.2 一旦检测到炉膛内部分火焰丧失达到危险程度或全部火焰丧失时，或者制造厂设计并经现场试验验证的跳闸原则满足时，应触发MFT。 4.4.2.3 MFT时，应切断一切进入炉膛的燃料供应和点火器电源，并解列制粉系统。如装有炉膛惰性化系统，应同时投入炉膛惰性化系统。 4.4.2.4 MFT各跳闸动作值及延时时间应由锅炉厂提供设计依据，运行中在征得制造厂同意情况下可进行修正。 4.4.2.5 MFT后，应指示跳闸首出原因。

4.4.2.6 储仓制系统中应考虑给粉机总电源切换时可能产生给粉机运行状态瞬间失去（全炉膛燃料丧失）误信号的影响。 4.4.2.7 可将燃烧器设备的动作情况引入火焰信号的判断，以便更准确地反映火焰状态。 4.4.3 连锁保护功能：

4.4.3.1 连锁保护功能应监视燃烧设备的启动、停止过程和运行情况，以确保设备的安全操作顺序和安全运行。 4.4.3.2 当设备安全受到危险时，应按适当顺序使最小数量的设备跳闸。 4.4.3.3 主要设备跳闸后应能指出跳闸的首出原因。

4.4.3.4 一旦检测到可能导致未燃烧燃料堆积的严重燃烧问题或失去锅炉控制、燃烧器管理、连锁系统的电源时，应自动停运有关设备。 4.4.3.5 引起跳闸的任何连锁信号或动作应报警。 4.4.4 报警功能：

4.4.4.1 报警系统应向操作员提供尽快的听觉和视觉报警，指示超限情况以便其及时地作出响应。应提供手段将听觉警报消除，而保持视觉报警指示直到工况恢复正常。

4.4.4.2 当燃烧出现不稳定时，应有引起运行人员注意的警示信息，以便及时采取补救措施。

4.4.4.3 用于跳闸的火焰熄灭信号一旦发生运行燃烧器或火焰包络的火焰熄灭情况，都应报警通告运行人员。

4.4.4.4 对所有设计的基本燃料，均应提供该特定燃料燃烧系统的报警。除连锁系统跳闸报警外，还应包括但不限于以下报警信号： a） 点火器燃油总管压力（高和低）。 b） 点火器雾化蒸汽或空气压力低。 c） 燃气燃烧器总管压力（高和低）（适用于燃气锅炉）。 d） 燃油燃烧器总管压力（低）（适用于燃油锅炉）。 e） 磨煤机跳闸（非有意识停运）。 f） 一次风机跳闸（非有意识停运）。 g） 磨煤机断煤。

h） 风粉混合物温度高。 i） 炉膛压力（高）。 j） 炉膛负压（高）（适用于平衡通风炉膛）。 k） 炉膛风量（低）。

l） 连锁装置失去动力源。 m） 控制系统电源丧失。 n） 火焰丧失。

o） 汽包水位（高和低）。

p） 风机开（关）闭锁或风机超驰作用。 q） 火检冷却风压低。

4.4.5 参数监视与记录功能：

4.4.5.1 锅炉炉膛安全监控系统至少应包括如下监视信号： a） 火焰监视。 b） 系统设备状态。

c） 启停顺序及运行监视。 d） 报警信号及跳闸原因。

4.4.5.2 作为最低要求应提供以下参数：主汽流量、给水流量、总燃料量、总风量、汽包水位、主汽温度、主汽压力、一次风压、磨煤机出口温度、雾化气蒸汽压力、燃油压力及炉膛压力等。

4.5 防止炉膛内爆的控制逻辑设计要求

4.5.1 本节描述负压通风炉膛，在其压力超过炉膛结构忍受能力的情况下，将其危险降至最低限度的控制逻辑设计要求。 4.5.2 炉膛压力控制系统（内爆保护）。

4.5.2.1 功能要求：炉膛压力控制系统，应控制炉膛压力在要求的定值点上。 4.5.2.2 系统要求：

a） 三台炉膛压力变送器按三选中发出信号，每台变送器应单独取样，并有适当的监控系统，以便使机组在炉膛压力测量有故障的情况下能安全运行。

b） 系统应设计代表锅炉空气需求量的前馈信号，该信号可以是燃料量信号、锅炉主控信号、送风机指令信号或其他合适的需求量指示值，但不应是测得的空气量信号。

c） 在自动/手动切换站后，当炉膛负压误差大时，使用超驰动作或直接闭锁。 d） 在自动/手动切换站后，由总燃料跳闸启动前馈动作，以将压力偏差降至最低。 e） 使用轴流风机时，应避免失速状态运行，以避免空气或烟气量的不可控变化。 4.5.2.3 设备要求。

炉膛压力控制执行机构应满足以下要求：

a） 工作速度应不超过控制系统的灵敏度和定位能力，避免自动控制时发生振荡或过调。过快速度将破坏下游负压瞬态过程，过快速度对手操控制也是不适宜的。 b） 引风控制设备的工作速度，应不低于送风流量控制设备的工作速度。

c） 为保证得到满意的响应速率，当采用变速或轴流风机时，对炉膛负压控制系统的设计应给予特殊的考虑。 4.5.3 风机启停顺序控制的要求。

4.5.3.1 风机正确的启动与停止步骤，应由制造厂、工程顾问及运行单位确定。这些步骤应与本节所规定的顺序相协调。

4.5.3.2 在所有运行工况下，应确保从送风机入口到烟囱有一个通畅的气流通道。在系统设计不允许使用全开空气通道之外，其最小空气通道断面积应不小于风机运行时吹扫空气流量要求所需要的面积。因此应满足下列要求：

a） 当装有多台引风机或送风机时，启动第一台引风机前，风机所有流量控制装置和关断挡板应打开。此外，还应打开足够的隔离挡板、风箱挡板、调风器和其他控制挡板，以确保从送风机入口到炉膛、引风机和烟囱，有一个通畅的气流通道，除非用其他方式提供通畅的气流通道。

b） 当装设单台引风机或送风机时，在风机启动期间，根据需要应允许将与引风机有关的控制装置和关断挡板关闭。与送风机有关的流量控制装置和关断挡板，应置于确保该风机启动时可以接受的启动电流的位置。在风机运行期间，流量控制装置和关断挡板应置于确保吹扫空气流量的位置。

c） 在风机制造厂推荐的界限内，停运风机的所有流量控制装置和关断挡板应保持开启，直到第一台引风机和第一台送风机投入运行去保持炉膛压力条件以及通畅的流量通道为止。

4.5.3.3 在所有条件下，启动和停止风机的顺序应是：

a） 先启动一台引风机，然后启动一台送风机。随后的引风机启动，应按4.5.3.4的要求进行。 b） 停止风机的顺序，应按4.5.3.3 a）的相反要求进行。

4.5.3.4 启动和停止风机时，使用的方法和有关控制设备的操作，都应尽量减少炉膛压力和风量波动。一旦情况允许，应尽快投入炉膛压力控制系统，并使其保持自动控制。

4.5.3.5 不论什么原因，在最后一台风机停运后，风机挡板的开启应经过延迟或处在被控状态，以防风机在惰走过程中，在炉膛内引起过分的瞬态正压或瞬态负压。 4.5.4 风机连锁的功能要求。应设置下列连锁装置和保护逻辑。 4.5.4.1 炉膛压力高的连锁要求：

a） 当炉膛压力超过正常运行压力达到制造厂规定的限定值时，应启动总燃料跳闸。若跳闸后风机仍在运行，则应继续运行，但不应手动或自动控制增加风量。 b） 在MFT后点火前，如果炉膛压力仍超过制造厂的规定值时，应将各送风机跳闸。 4.5.4.2 炉膛负压高的连锁要求（平衡通风式机组）：

a） 当炉膛负压超过正常运行负压达到制造厂所规定的限值时，应触发总燃料跳闸。若跳闸后风机仍在运行，则应继续运行，但不应手动或自动控制增加风量。 b） 在MFT后点火前，如果炉膛压力仍低于制造厂的规定值时，应将各引风机跳闸。此跳闸值应大于4.5.4.2 a）中的跳闸值。 4.5.4.3 送风机事故跳闸的连锁要求：

a） 每台送风机均应有连锁跳闸逻辑和手段，当送风机处于不能继续运行或其风量达不到需要的风量时，均应跳闸。 b） 当送风机事故跳闸时，如果还有其他送风机在运行，应关闭跳闸送风机相应的挡板。

c） 当引风机、送风机设有成对启动、停止和跳闸的连锁系统时，当一台送风机故障跳闸时，应将相关的引风机跳闸；如果它们不是最后在运行的一对送、引风机，跳闸的送、引风机挡板也应关闭。如果它们是最后在运行的一对送、引风机，则送风机跳闸后，引风机仍应保持在被控制的运行状态下，相应送风机挡板应保持在开启位置。

d） 当所有的送风机都跳闸时，应触发总燃料跳闸。所有送风机挡板在延时一段时间后均应打开，以避免在风机惰走过程中对风道内产生较高的风压。如果有烟气再循环风机系统，则挡板应关闭。 4.5.4.4 引风机故障跳闸的连锁要求：

a） 每台引风机均应有连锁跳闸逻辑和手段，当引风机处于不能继续运行或其风量达不到需要的风量时，均应跳闸。 b） 当引风机故障跳闸时，如果还有其他引风机在运行，应关闭跳闸引风机相应的挡板。

c） 当引风机、送风机设有成对启动、停止和跳闸的连锁系统时，当一台引风机故障跳闸时，应将相关的送风机跳闸。如果它们不是最后在运行的一对引、送风机，跳闸的送、引风机挡板也应关闭；如果它们是最后在运行的一对引、送风机时，则两者的挡板应保持在开启位置。

d） 当所有的引风机都故障跳闸时，应触发总燃料跳闸及所有送风机跳闸。所有引风机挡板在延时一段时间后均应打开，以避免在风机惰走过程中对烟道内产生较大的负压。如果有烟气再循环风机系统，则挡板应关闭。

4.5.4.5 对多台并联的双速或变速风机启动的要求：无论是送风机还是引风机，当启动

第二台和以后的风机时，在风机启动后、开启挡板前，应有条件判断风机的转速已调整到有足够的能力将风量送出。 5 煤粉锅炉炉膛安全监控系统逻辑设计 5.1 燃油系统控制

5.1.1 当以下条件均满足时，主燃油跳闸阀允许开启： a） 燃油供油压力正常； b） 无任何关闭或跳闸指令。

5.1.2 燃油跳闸（OFT）条件（OFT发生后主燃油跳闸阀应跳闸关闭）： a） MFT；

b） 运行操作站或备用盘上操作主燃油跳闸阀关闭按钮；

c） 任一油跳闸阀未关，雾化蒸汽（或压缩空气）压力低（有延时）； d） 任一油跳闸阀未关，燃油母管压力低（有延时）；

e） 主燃油跳闸阀开启或关闭故障（开启或关闭信号发出10s后未到位）或状态故障（开状态和关状态同时触发，延时5s）；（可选） f） 任一燃烧器检测无火，而一段时间内对应的油跳闸阀不能关闭。（可选） 5.1.3 OFT复位：MFT复位后，运行人员通过“开主燃油跳闸阀”操作复位OFT。 5.1.4 油泄漏试验：

5.1.4.1 燃油系统泄漏试验的目的是证实油系统的各部分是严密的，判断主燃油跳闸阀和各油跳闸阀之间是否密闭。如有泄漏，应指出泄漏的原因。 5.1.4.2 油泄漏试验成功是炉膛吹扫条件之一。如果锅炉点火方式为轻油点重油、重油点煤粉，则应分别对轻油及重油系统做油泄漏试验。 5.1.4.3 燃油系统泄漏试验逻辑应包括以下内容（推荐试验步骤参见附录A）： a） 通过逻辑控制对油系统各部分加压；

b） 设计有检测所有泄漏情况的仪表和判别逻辑；

c） 向运行人员提供泄漏试验过程和结果的相应信息或报警。 5.2 炉膛吹扫