火力發電廠高溫鍋爐監控解決方案火力發電廠高溫鍋爐監控解決方案 火力發電使用的燃燒鍋爐 蒸汽輪機具有其特殊危險性 目前除了一些食品加工 資源回收焚化廠 石化工業在蒸餾過 程可看到鍋爐運作外 較少工程是以高溫監控為訴求的 但焚 化廠 食品加工及石化產業的鍋爐溫度也只在 200 到 300 攝氏 度間 而發電鍋爐因要產生大量蒸汽來推動汽輪機 鍋爐溫度 高達 1000 攝氏度 是一個絕對高風險的場所 因此它的燃燒過 程與周邊區域的安全管控是值得探討的一門功課 燃燒鍋爐的結構特性與安全特殊性 我國火力發電廠以燃煤 燃重油為主 燃煤的中大型火電 廠 一般采用煤粉爐 從其發電廠的結構看 其生產過程是將 進廠的原煤經碎煤機破碎后以磨煤機磨成煤粉用熱風吹送噴入 鍋爐爐膛 通過煤粉燃燒生成的高溫熱氣加熱爐膛內的水冷壁 管 加熱器管使鍋爐產生高壓蒸汽 然后經過煙道內的再熱器 脫硫 空氣預熱后進入集塵器 清除煙氣中的飛灰之后 通過 煙囪排入大氣 淡化后的海水或江河湖泊的水經除氧處理后 純水 被吸入 鍋爐爐膛內生成飽和蒸汽 然后再加熱變成過熱蒸汽 由蒸汽 管送入汽輪機 使汽輪機內產生膨脹作用后運轉帶動發電 發 電后水汽進入凝汽器凝結成水 經除氧后通過水泵 高壓加熱 器再一次送入鍋爐 循環運轉進行鍋爐燃燒發電 發電過程由 于蒸汽和水的損失 還會補充由海水 江河水處理而得的純水 供給鍋爐 而多余的冷卻水或直接排放入海或江河湖泊 或在 冷卻塔水池中與大氣進行熱交換以循環利用 圖 1 通常火力發電廠依鍋爐蒸汽壓力分為低壓電廠 中壓電廠 高壓電廠 超高壓電廠 亞臨界壓力電廠和超臨界壓力電廠 一般的監控系統無法負擔這種爐體的溫度及壓力的安全監控要 求 燃燒鍋爐若監控管理不善 將成為火力發電廠內最大的安 全隱憂 因此必須采用特殊的燃燒鍋爐監控設備 除熟悉的影 像監控外 還包含多項特殊的設備及爐膛監控系統 以確保火 力發電廠的作業安全 高溫鍋爐的安全問題有哪些 燃燒鍋爐是整個火力發電廠的核心 此處的環境結構復雜 由燃料系統 燃燒系統 汽水系統 電氣系統及控制系統所組 成 操作上極為繁雜 很容易產生一些安全作業與管理問題 這些問題大概有以下幾項 1 鍋爐沒有安裝高低水位報警器和低水位連鎖保護裝置 由于水位不準確 造成缺水干燒 致使鍋爐產生大量蒸汽 壓 力驟增 爐壁不能承受壓力而爆炸 2 缺乏針對高溫鍋爐的監控機制與設備 主控室無法掌握 現場的運作狀態 3 爐體焊縫質量不良 使鍋爐爐膽不能承受壓力而造成爆 炸 4 安全關閉功能失效 在異常狀態下無法起到安全告警或 應有的隔離作用 5 操作鍋爐人員管制不良及不法上崗 造成事故發生無法 處理 6 燃燒鍋爐區安全管理不善 忽視漏油 漏氣安全管理 造成鍋爐爆炸事故 除了以上的安全作業與管理缺失問題之外 還必須注意以 下在燃燒鍋爐運作過程中容易產生的幾個設備問題 1 燃油式燃燒不穩時投油 產生負壓即退出油槍 造成燃 燒滅火情況 2 鍋爐操作投油控制不良 產生滅火情況 3 運行給煤機要控制避免故障 防止鍋爐滅火 4 滅火后投油點火應如何控制送風問題 5 鍋爐滅火后減負荷的作業程序如何控制及監控 6 低負荷運行時如何監控鍋爐維持運行不影響安全 7 鍋爐設置防爆門的作用及監控 8 鍋爐運行中監控如何使用粉倉防止粉塵爆炸 9 監控停止進水時如何保護省煤器維持安全 10 監控過熱器熱水浸泡防止反沖洗的作用 由以上這些專業的火力發電鍋爐安全問題 可以看出單一 的安全監控機制無法滿足這些人員作業及設備安全的監控要求 以下我們看看有哪些解決方案與設備可以滿足火力發電廠高溫 鍋爐的安全監控需求 燃燒鍋爐區的安全監控解決方案 火力電廠的高溫鍋爐的安全監控解決方案 可從人員作業 安全與設備運作監控二個方面來看 具體方案如下 影像爐膛火焰監視系統 影像爐膛火焰監視系統 furnace surveillance system 是結合 光學 機械 視頻 通信和計算機等技術的一種特定監視監控 系統 依據鍋爐的特殊要求而專門設計 可用于燃煤 燃油 燃氣等不同鍋爐爐膛火焰的監視 分為內窺式 外部監看式兩 種 國內大部分兩種都有采用 但以內窺式為多 圖 2 耐高溫 針孔鏡頭采用上下轉角設計 可以滿足全爐膛火焰的監視的要 求 內窺式使用電動推進裝置將耐高溫探頭伸進爐內 具有欠 壓 超溫和停電自動退出的自我保護功能 外部監看式采用固定 安裝的方式 無自動退出功能但有報警輸出功能 通過使用上 述設備 鍋爐運行人員可在電廠監控室的監視器上對鍋爐燃燒 器點火 運行過程中火焰燃燒 滅火情況進行遠程實時監視 實時發現火焰燃燒不完全等危害鍋爐的異常現象 再使用實時 錄像技術則更可以提供事故后的過程追蹤及事實影像判斷 爐膛火焰監視系統又分為氣冷與水冷式二種 圖 3 氣冷 式一般體積小 運行可靠 安裝維護也較方便 采用壓縮空氣 冷卻的方式 探頭采用雙層不銹鋼材料 夾層通過壓縮空氣直 接致冷 冷卻壓縮空氣在前端形成風簾 內層壓縮空氣通過渦 旋致冷器將空氣冷卻后對攝像機及鏡頭進行強制風冷 同時在 前端噴出形成風簾 該系統可將攝像鏡頭直接伸入爐內觀察爐內 火焰形狀 融熔物質等狀況 水冷式也是采用雙層不銹鋼材料 夾層通過一定壓力的冰冷純水直接致冷 冷卻壓縮空氣在攝像 機前端形成風簾 內層水流采用渦旋致冷確保在 300 1000 攝氏度 的爐外溫度下工作 這種攝像機必須具有過濾紅外線光線的功能 確保對火焰的監控內容不失真 鍋爐爐膛安全監控系統 鍋爐爐膛安全監控系統 fsss furnace safequard supervisory system 是一種利用 plc 可程控界面與 i o 連結連動界面的設備 監控系統 為保證鍋爐安全運行的重要系統 采用獨立測量的 三取二邏輯判斷方式 就是說當有一點或有二點故障時 系統 會自動轉為二選一或一個換一個的邏輯判斷以維持系統監控的 正常運作 fsss 具有防止火焰探頭燒毀