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????? “爐膛正壓大”保護異常工況（事故）分析及其思考

????? 本文就北京京能熱電股份有限公司2003年#2機組接連出現(xiàn)的幾次" 爐膛正
壓大" 保護異常工況進行了進一步分析與思考，并從不同角度提出了一些看法。
而如何提高熱工保護- 尤其是" 全爐膛滅火" 與" 爐膛正（負）壓大" 及FSSS系
統(tǒng)的可靠性，使之既能在必要時" 正確" 動作，又能避免不必要的" 誤動" ，仍
然是一個需要我們在實踐中不斷探索與思考的課題。

????? 1 　引言——#1爐掉焦滅火、爐壓反正現(xiàn)象及對策2002年6 月13日，#1爐
滅火，首出" 全爐膛無火".當時1#爐負荷110MW ，當運行人員將負荷減至106MW
過程中，突然發(fā)生爐膛正壓的情況，當時正壓峰值為+460Pa. 針對此次滅火，于
7 月12日召開了分析會，邀請了電科院技術(shù)人員參加，分析會得出的結(jié)論是：掉
焦很可能造成整個爐膛彌漫較大的煙氣和水汽（#1爐當時為水力除渣），造成火
檢探頭無法正常檢測火焰信號。爐膛的壓力值只能作為參考值，因為現(xiàn)場的燃燒
環(huán)境比較復雜，很難就一個參數(shù)來說明當時的具體情況。根據(jù)當時的數(shù)據(jù)分析，
掉焦引發(fā)滅火首出為" 全爐無火" 為保護正確動作。發(fā)電部也提出反正+460Pa造
成滅火保護動作是否火檢抗干擾能力弱，建議對火檢及測量系統(tǒng)定期清掃和維護。

????? 2002年7 月14日，#1爐掉焦滅火，現(xiàn)象與6 月13日極其相似。于7 月15日
召開了分析會，邀請了電科院技術(shù)人員參加。此次分析會分析原因為掉焦造成整
個爐膛彌漫較大的煙氣和水汽，造成火檢探頭無法正常檢測火檢信號從而造成MFT.
為避免上述掉焦滅火現(xiàn)象再次發(fā)生，采取措施為：火檢處理裝置內(nèi)將A 層（#1磨）
和B 層（#2磨）火檢各兩個角做" 無火延時" 處理——A 層做1#、2#角延時，B
層做3#、4#角延時；延時2 秒。

????? 電科院技術(shù)人員建議如有停機機會可對相關(guān)邏輯做下述修改：京能公司熱
工等專業(yè)認為上述邏輯還需斟酌，是否以400Pa 來表征掉焦還需進一步探討，故
保護邏輯一直未按上述修改。

????? 2002年12月25日，#2爐也因掉焦滅火一次，首出" 全爐無火".為防止在其
他機組發(fā)生類似問題，參照1#爐的方式，對2#、3#、4#爐1#磨、2#磨的火檢信號
進行" 無火延時" 處理。

????? 2 　幾次異常工況（及事故）的現(xiàn)象及分析簡述2003年，#2機組接連出現(xiàn)
了幾次" 爐膛正壓大" 保護不動作的異常工況。

????? 2.1 　2003年3 月6 日#2機組爐FSSS" 爐膛正壓大" 保護拒動2.1.1 　事
故經(jīng)過3 月6 日21：49，#2G 掉焦。根據(jù)當時DCS 趨勢，爐壓反正+500Pa→-200
Pa→+2624 Pa，約2S后恢復正常。負壓記錄儀最大700 帕。正壓大報警光字牌未
亮。倨當值運行人員反映，火焰電視有火，而有二層的火檢信號閃爍。負荷在167MW
→155 →165MW 波動。FSSS" 爐膛正壓大" 保護沒有動作". 2.1.2　當時的初步
分析3 月7 日，熱工、發(fā)電部鍋爐專業(yè)等進行了初步分析。

????? 從FSSS的PLC 邏輯實驗排除了PLC 部分有問題；從爐壓取樣管路檢查情況
看，報警開關(guān)的取樣管水平取樣管段（#1G 側(cè)）、爐正（負）壓大停爐開關(guān)的取
樣管水平取樣管段（#3G 側(cè)）有不同程度堵塞、不暢，報警側(cè)尤甚。

????? 此外，所有開關(guān)之前，要經(jīng)過爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）。

????? 當時的初步結(jié)論為：煤質(zhì)變化，使得爐膛內(nèi)嚴重結(jié)焦，掉焦引起了爐壓反
正，并引起了局部滅火，煤粉的繼續(xù)進入引起了局部爆燃。取樣管堵塞、不暢及
爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）使" 爐正壓大" 保護拒動。爐壓取樣管路不暢原因
為：近期掉焦、反正頻繁；每月（5 日）一次的定期工作不規(guī)范，方法不統(tǒng)一。

????? 2.1.3 　措施（1 ）3 月7 日，舉一反三，分別對#2G 、#1G 爐壓取樣管
路進行檢查、吹掃（#1G 爐壓取樣管路略有輕微不暢）。3 月8 日正對#3G 、#4G
爐壓取樣管路進行檢查、吹掃。

????? （2 ）熱工車間立即與保護班、檢修公司熱工專業(yè)共同制定爐壓取樣清理
定期工作的作業(yè)指導書。作業(yè)指導書未出前，由車間、檢修公司熱工專業(yè)與保護
班明確統(tǒng)一方法。（作業(yè)指導書審批后已下發(fā)，從4 月起實施。）

????? 2.2 　2003年4 月14日#2機組FSSS "全爐滅火" 保護動作爐壓反正最大到
+2820Pa 2.2.1 　簡要經(jīng)過2003年4 月14日17：15：56，#2G 掉焦引起爐滅火，
FSSS首出" 全爐滅火".#1——#3磨、給煤機、一次風機掉閘。

????? 但DCS 趨勢記錄，17：16，F(xiàn)SSS MFT動作后爐壓反正最大到+2820Pa ，送
風機未停。

????? 2.2.2 　分析經(jīng)熱工專業(yè)、鍋爐專業(yè)及華北電科院專業(yè)人員初步分析，如
下：（1 ）" 全爐滅火" 正確動作。

????? （2 ）" 全爐滅火" 后，爐壓反正最大到+2820 帕的大致原因為——" 全
爐滅火" 后，雖然#3磨、給煤機、一次風機掉閘，但爐內(nèi)仍殘留有部分風/ 粉混
合物爆燃所至。此外，不排除#1、#3磨出口擋板有個別角未全關(guān)。

????? （3 ）現(xiàn)裝的爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）是導致" 爐正壓大保護" 沒有
率先動作的原因。

????? （4 ）應繼續(xù)探討" 有火" 的判定值（頻率、強度的" 門檻" ）是否稍做
調(diào)整。

????? 2.2.3 　措施經(jīng)熱工專業(yè)、鍋爐專業(yè)及華北電科院專業(yè)人員初步分析，采
取措施如下：（1 ）將火檢延時恢復至出廠缺省設置狀態(tài)（根據(jù)制造廠說明，缺
省設置值約為2.5S○注）?！慈∠灾?1、#2磨各兩角的" 無火延時".
（2 ）現(xiàn)裝的爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）特性應做進一步（試驗）

????? 分析?？衫猛C機會取消現(xiàn)裝的爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置），而在FSSS"
爐正/ 負壓大保護" 邏輯回路加軟件延時（2S左右）。

????? （3 ）對#2G 各支火檢探頭" 有火" 的判定值（頻率、強度的" 門檻" ）

????? 在火檢處理板內(nèi)稍做調(diào)整——頻率" 門檻" 由6 改為9 ；強度" 門檻" 由
20改為30. 再觀察。

????? （4 ）加強磨出口擋板控制回路的維護（定期實驗、電磁閥/ 氣源管路清
理）。

????? 另外，2003年4 月16日，在1#、3#、4#爐也分別采取上述（1 ）、（3 ）
項措施。

????? 2.3 　2003年4 月19日2 ：39：56，#2G 爐壓反正至1691.51 帕，爐壓保
護未動作2.3.1 　簡要經(jīng)過2003年4 月19日2 ：39：56，#2G 爐壓反正至1691.51
帕，爐壓保護未動作。從爐正/ 負壓大保護現(xiàn)場爐壓取樣管路檢查情況、現(xiàn)場壓
力繼校驗結(jié)果來看，取樣管、及壓力繼定值均無問題。

????? 2.3.2 　分析及對策（1 ）經(jīng)熱工專業(yè)人員初步分析，結(jié)果如下：現(xiàn)裝的
爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）可能是導致" 爐正壓大保護" 沒有動作的原因。

????? 根據(jù)廠家的傳真，此爐壓緩沖罐的實驗室數(shù)據(jù)延時約為2 秒（實驗室數(shù)據(jù)）。
從DCS 記錄趨勢看，1691.51 帕維持不足2 秒。

????? （2 ）針對上述情況熱工專業(yè)建議對策——取消爐壓緩沖罐。

????? 考慮到當時是開機狀態(tài)，考慮修改邏輯后難以實現(xiàn)傳動試驗及2#機組的現(xiàn)
狀，并且在相應的規(guī)范中亦無延時時間的明確規(guī)定，故在邏輯回路中不加延時。

????? 2003年11月初結(jié)束的#2機組大修中，隨著原FSSS系統(tǒng)的改造（PLC 改造為
DCS ），已在FSSS" 爐正/ 負壓大保護" 邏輯回路加軟件延時（2S）。

????? 3 　幾點思考3.1 　重新認識" 全爐膛滅火" 保護與" 爐膛正（負）壓大
" 保護我們知道，雖然隨控制對象（如鍋爐結(jié)構(gòu)，燃燒器布置、制粉系統(tǒng)、油系
統(tǒng)、點火器及運行方式，火焰檢測器安裝位置等）不同，各爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的
功能和控制范圍都有所不同，但是常見的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)都應具備主燃料跳閘
（MFT ）及功能。而其中，與燃燒緊密相關(guān)的當屬" 全爐膛滅火" 、" 爐膛正
（負）壓大" 保護。

????? 3.1.1 　鍋爐滅火與爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大正壓的原因通常，鍋爐滅火的具體情
況有以下幾種：●變負荷運行時，由于風粉配合不當，引起燃燒不穩(wěn)滅火；●由
于低負荷運行時，容易產(chǎn)生下粉不均、風粉配合不協(xié)調(diào)，引起燃燒不穩(wěn)滅火；●
煤質(zhì)突變，打破風粉平衡的燃燒格局，引起燃燒不穩(wěn)滅火；●由于鍋爐燃燒設備
損壞，如燃燒器的磨損等，使燃燒火焰切圓易滅火；●由于鍋爐結(jié)焦，爐膛掉大
焦，沖擊火焰而滅火。

????? 爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大正壓的原因如下：●鍋爐滅火未能及時發(fā)現(xiàn)，仍有燃料送
入爐膛而造成爆燃，俗稱" 放炮" ；●發(fā)生爐膛滅火，用" 爆燃法" 點燃；●鍋
爐雖未滅火，但燃燒不穩(wěn)，投入油槍助燃而造成較大正壓波動；●引風機故障或
擋板關(guān)閉，送風機仍在運行，造成爐膛產(chǎn)生較大的正壓；●大塊掉焦，造成較大
的正壓。

????? 鍋爐滅火往往伴隨著爐瞠負壓的增大，鍋爐滅火后所達到的最大負壓與鍋
爐負荷、煤質(zhì)情況、燃燒情況、送引風及漏風情況等多種因素有關(guān)，并且在滅火
后3 秒鐘內(nèi)，負壓變化往往不足以達到保護動作整定值，甚至有的滅火在停爐跳
閘后仍達不到跳閘值（也有的能達到，如前述2003年4 月14日#2機組情況）；而
爐膛負壓達到跳閘值時，也并不一定意味著爐膛已滅火，盡管多數(shù)情況下，負壓
過大是因滅火而起。鍋爐滅火與爐瞠壓力的變化情況，關(guān)系復雜，結(jié)果多變，滅
滅火時負壓未必很大，負壓很大時也未必滅火（如前述2003年4 月19日#2機組情
況）。

????? 3.1.2 　" 全爐膛滅火" 與" 爐膛正（負）壓大" 爐膛壓力是表征燃燒狀
況的重要參數(shù)。鍋爐- 旦燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障，較先反映的就是爐膛壓力的變化。

????? 然而，《火電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規(guī)程》（DL 435-91 ）4.5.2.1 指出
" 監(jiān)測爐膛壓力并規(guī)定出最大和最小的限值，對防止爐膛滅火和爆炸是易實現(xiàn)的。
但壓力信號反饋要比直觀的火焰信號稍有延遲，故120t/h及以上的鍋爐在裝有壓
力檢測器后也應裝設火焰檢測器" ，3.1.4.4 還指出"670~1025t/h應配有爐膛安
全監(jiān)控裝置，包括……a.爐膛火焰監(jiān)測裝置b.爐膛壓力和滅火保護裝置（全爐膛
滅火時主燃料跳閘）及主燃料跳閘……" 結(jié)合規(guī)程以及前面幾次異常工況（及事
故）的現(xiàn)象、分析和對策，我們認為：●在概念上爐膛壓力保護絕對不可取代鍋
爐滅火保護，而用爐膛負壓信號確認（串聯(lián)）鍋爐滅火的鍋爐滅火保護方案不可
取（見前述框圖）。

????? ●應使盡量使" 全爐膛滅火" 保護先于" 爐壓" 保護動作。" 爐壓" 保護
作為簡便易行的保護手段是必不可少的，但對爐膛內(nèi)燃燒工況惡劣的反映而言，
" 爐壓" 沒有火焰直觀、迅速。

????? 3 月6 日若" 全爐膛滅火" 先動作，爐壓應該不會最大到2624 Pa.4 月14
日若" 全爐膛滅火" 再早些動作，應可避免爐壓最大到2820 Pa.●在滅火保護中
設置爐膛正負壓過大跳閘保護也非常必要。更不能因為設置了火焰滅火跳閘保護
而輕視爐膛正負壓過大跳閘保護，因為正負壓過大時爐膛未必就已" 滅火" 了。

????? 3.2 　關(guān)于定期工作不容質(zhì)疑，應加強規(guī)范爐壓取樣清理、火檢探頭的清
理維護等定期工作。在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》6.1.5 及
12.3.2對此都有明確要求。在煤質(zhì)變化時，還應適當縮短定期工作的周期。

????? 但是，從另外的角度進行思考，規(guī)范了相關(guān)的作業(yè)指導書，是否就會避免
類似3 月6 日因定期工作不規(guī)范，方法不統(tǒng)一而造成的嚴重后果呢？

????? 限于篇幅，對這個問題不做過多的闡述。但是我們認為，如何確保最終使
用人真正有效執(zhí)行，如何確保類似工作的全過程監(jiān)督、控制，如何加強監(jiān)督，提
高基層班組主動、自覺規(guī)范的" 執(zhí)行意識" ——要從嚴格執(zhí)行落實PDCA（計劃、
執(zhí)行、檢查、行動）的工作方法做起。

????? 3.3 　關(guān)于爐壓緩沖罐盡管有觀點認為，現(xiàn)場爐壓取樣管路宜加設爐壓緩
沖罐。但是由前面幾次異常工況（及事故）的現(xiàn)象及分析，我們認為，加設爐壓
緩沖罐應慎重。

????? 加設爐壓緩沖罐的初衷應該是防止誤動。然而，熱工保護的原則還是應該
" 寧可誤動，不能拒動".其它機組現(xiàn)裝的爐壓緩沖罐（壓力平衡裝置）特性應做
進一步（試驗）分析，弄清特性。否則應利用停機機會取消現(xiàn)裝的爐壓緩沖罐
（壓力平衡裝置），而在FSSS" 爐正/ 負壓大保護" 邏輯回路加少量軟件延時
（2S或更少）。

????? 3.4 　關(guān)于火焰檢測雖然已經(jīng)將火檢裝置的頻率" 門檻" 由6 改為9 ；強
度" 門檻" 由20改為30. 但我們認為，" 有火" 的判定值（頻率、強度的" 門檻
" ）仍然可能偏低而存在（拒動）隱患。盡管影響火焰檢測效果的因素還有探頭
位置、煤質(zhì)的好壞等等，還是應在進一步觀察積累的基礎上（甚至找機會通過相
關(guān)試驗），盡快進行進一步必要調(diào)整，使之既能及時客觀反映爐膛內(nèi)燃燒工況，
當燃燒工況惡化時" 正確" 動作，又能避免不必要的" 誤動".這個" 度" 很難把
握，是個兩難的問題，掌握好這個" 度" 也需要實踐積累的過程。

????? 此外，如果資金、時間允許，在充分調(diào)研、論證的基礎上，應對目前的火
檢系統(tǒng)進行完善改造。如改為圖象火檢系統(tǒng)?；蛘?，仍采用可見光原理的火檢探
頭，但應增加數(shù)量，改變安裝位置或探頭前段結(jié)構(gòu)，使之盡量作到單火嘴鑒別。
在此基礎上，可完善FSSS制粉系統(tǒng)聯(lián)鎖，就可做到單臺制粉系統(tǒng)火焰燃燒工況惡
化時聯(lián)鎖停單臺制粉系統(tǒng)。

????? 4 　結(jié)束語綜上所述，目前1#、2#、3#、4#爐火檢裝置及爐壓取樣裝置現(xiàn)
狀為：●已將火檢延時均恢復至出廠缺省設置狀態(tài)；●對各支火檢探頭" 有火"
的判定值（頻率、強度的" 門檻" ）在火檢處理板內(nèi)稍做調(diào)整——頻率" 門檻"
由6 改為9 ；強度" 門檻" 由20改為30；●取消了2#爐的負壓取樣裝置。

????? 通過前面的闡述，就京能熱電2003年#2機組接連出現(xiàn)的幾次" 爐膛正壓大
" 保護異常工況進行了進一步分析與思考，并從不同角度提出了一些看法，希望
起到" 拋磚引玉" 的作用。

????? 而如何提高熱工保護——尤其是" 全爐膛滅火" 與" 爐膛正（負）壓大"
及FSSS系統(tǒng)的可靠性，使之既能在必要時" 正確" 動作，又能避免不必要的" 誤
動" ，仍然是一個需要我們在實踐中不斷探索與思考的課題。

????? 注：2.5S系根據(jù)火檢設備制造廠（哈爾濱中能自動化設備有限公司）2002
年7 月18日傳真（《火檢參數(shù)6d、7d設定值對應無火延時》）得出。但是，根據(jù)
哈爾濱中能自動化設備有限公司的《ZFDZ系列火焰檢測裝置使用說明書》2-（4 ）
節(jié)——"ZFDZ 系列火焰檢測裝置具備反時限特性，對于判斷火焰有無的延時能根
據(jù)火焰變化的速率自動調(diào)節(jié)".2.5S僅供參考。后與中能公司核實為在" 信號處理
延時" 與" 無火延時" 兩種延時的作用下最大可為3.2S. 而火檢裝置的缺省設置
為0.5S~2.3S （最大）。

????? [ 參考文獻] [1] 　黃平森?；痣姀S鍋爐滅火與爐膛壓力變化的分析及應
用