目前，世界范圍內(nèi)油資源日益緊缺，燃油價(jià)格不斷攀升。為了降低火力發(fā)電廠發(fā)電成本，利用東北地區(qū)渣油資源十分豐富的條件，大慶油田熱電廠一直用渣油作為鍋爐啟動(dòng)和穩(wěn)燃的燃料。大慶油田熱電廠目前使用的是HC - 670t/h型鍋爐，通過(guò)試驗(yàn)分析，提出了鍋爐FSSS監(jiān)控系統(tǒng)的改造方案，解決了渣油程控點(diǎn)火問(wèn)題，提高了電廠的自動(dòng)化水平，可以節(jié)約燃油、提高經(jīng)濟(jì)效益，為鍋爐安全運(yùn)行提供保證。
1 、FSSS監(jiān)控系統(tǒng)的功能及組成
    FSSS( Fumace Safeguard Supervisor System)爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，是防止鍋爐內(nèi)爆與外爆事故發(fā)生的重要保護(hù)裝置，整套系統(tǒng)由鍋爐爐膛保護(hù)(FSS)與點(diǎn)火程控(BMS)兩部分組成，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行全過(guò)程監(jiān)控。在運(yùn)行期間，當(dāng)某個(gè)危險(xiǎn)工況發(fā)生時(shí)，F(xiàn)SS能引發(fā)MFI'（Master Fuel Trip）動(dòng)作，迅速切斷所有送入爐膛的燃料。
    FSSS系統(tǒng)由上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)、檢測(cè)裝置（主要包括火焰檢測(cè)系統(tǒng)、爐膛風(fēng)壓開(kāi)關(guān)）及就地點(diǎn)火設(shè)備4部分組成。其中上位機(jī)系統(tǒng)能完成鍋爐運(yùn)行工況的監(jiān)控、操作與事故首出原因記憶；下位機(jī)系統(tǒng)能完成邏輯運(yùn)算功能；火焰檢測(cè)系統(tǒng)能檢測(cè)爐膛火焰狀態(tài)，判斷火焰有、無(wú)。就地點(diǎn)火設(shè)備包括就地控制柜、油燒燒裝置、點(diǎn)火裝置及閥門(mén)，BMS系統(tǒng)具有就地與遠(yuǎn)程兩種控制方式，都可以實(shí)現(xiàn)程控自動(dòng)點(diǎn)火，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    油田熱電廠啟爐燃料為渣油，使用壓力機(jī)械霧化油槍，燒燒狀況不理想，點(diǎn)火方式為人工火把點(diǎn)火，無(wú)法實(shí)現(xiàn)程控點(diǎn)火，存在較大的安全隱患。
    因此，要實(shí)現(xiàn)鍋爐FSSS監(jiān)控系統(tǒng)改造，須先
解決渣油程控點(diǎn)火問(wèn)題。
2、渣油鍋爐程控點(diǎn)火現(xiàn)狀
    目前，電力系統(tǒng)200 MW機(jī)組的2.6t/h油槍，沒(méi)有用渣油直接程控點(diǎn)火，電站鍋爐點(diǎn)火使用三級(jí)點(diǎn)火或人工火把點(diǎn)火。具備200 MW鍋爐的國(guó)內(nèi)各電力公司為了實(shí)現(xiàn)程控點(diǎn)火和使用FSSS系統(tǒng)（Fumace Safeguard System鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)和BCS鍋爐燃燒控制系統(tǒng)合起來(lái)稱為FSSS系統(tǒng)），都把渣油或重油改為輕質(zhì)柴油。為了解決輕質(zhì)柴油帶來(lái)發(fā)電成本升高的問(wèn)題，各大電力公司雖然采取各種措施降低點(diǎn)火和穩(wěn)燃的燃油消耗，但是，國(guó)際原油價(jià)格的持續(xù)升高，輕質(zhì)柴油價(jià)格升高使發(fā)電成本增加是必然的。大慶油田熱電廠出于發(fā)電成本和安全考慮，一直使用渣油點(diǎn)火和穩(wěn)燃，不增加點(diǎn)火介質(zhì)，并在大量分析的基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)該廠實(shí)際情況的渣油程控點(diǎn)火改造方案。
3、油田熱電廠渣油程控點(diǎn)火方案的確定
    渣油燃料是煉油廠常減壓渣油和裂化殘油等重質(zhì)成分，粘度大，硫和機(jī)械雜質(zhì)含量高，同時(shí)還含有大量非輕烴化合物、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。渣油的粘度較大，霧化困難，霧化細(xì)度就達(dá)不到程控點(diǎn)火要求。使用符合200 MW機(jī)組鍋爐出力的2.6t/h渣油油槍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火存在很大難度。一般渣油點(diǎn)火采用三級(jí)點(diǎn)火方式，即先用高能點(diǎn)火槍點(diǎn)燃液化氣（或者輕質(zhì)柴油），再點(diǎn)燃渣油，最后點(diǎn)燃煤粉，這樣的方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性較差。
    2000年，為了解決霧化和燃燒效率問(wèn)題，在油田熱電廠試驗(yàn)脈沖霧化油槍，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，沒(méi)能從根本上解決渣油霧化和點(diǎn)火問(wèn)題。
    2006年，在該廠試驗(yàn)蒸汽霧化油槍，實(shí)現(xiàn)程
控點(diǎn)火。由于該試驗(yàn)需要很高的爐外條件(如燃油溫度>120℃，霧化蒸汽壓力0.8一1.2 MPa)，油田熱電廠機(jī)組為單元制，缺少全廠共用的蒸汽聯(lián)箱，無(wú)法滿足油槍霧化蒸汽的要求，同時(shí)該方案存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)的重要缺陷，最后試驗(yàn)失敗。
    2007年，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析，確定了“兩級(jí)介質(zhì)三級(jí)點(diǎn)火”的方案，該方案在油田熱電廠2號(hào)爐5號(hào)點(diǎn)火角試驗(yàn)，獲得點(diǎn)火1次成功。
4、實(shí)現(xiàn)“兩級(jí)介質(zhì)三級(jí)點(diǎn)火”的方法
    根據(jù)渣油程控點(diǎn)火的特點(diǎn)，三級(jí)點(diǎn)火是在不，增加點(diǎn)火介質(zhì)情況下，先點(diǎn)燃出力為300kg/h小油槍，然后點(diǎn)燃主油槍，這樣就可以實(shí)現(xiàn)全程控點(diǎn)火——“兩級(jí)介質(zhì)三級(jí)點(diǎn)火”。
    a.300kg/h的渣油可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火槍前高油
壓、高速渣油噴流，實(shí)際出油量不多，用簡(jiǎn)單機(jī)械霧化就可以得到較小的霧化顆粒，霧化顆粒小容易點(diǎn)火，燃燒充分。
    b．小油槍正常點(diǎn)燃后，可以提高工作油槍周?chē)�的環(huán)境溫度，有利于工作油槍（大油槍）霧化，同時(shí)提高其燃燒效率。
    c．低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)，只需快速投入工作油槍，不須改變運(yùn)行方式。
5、油田熱電廠2號(hào)爐5號(hào)點(diǎn)火角試驗(yàn)
5.1技術(shù)方案
    2號(hào)爐5號(hào)點(diǎn)火角試驗(yàn)系統(tǒng)由不銹鋼就地點(diǎn)火控制柜、就地點(diǎn)火設(shè)備、火焰檢測(cè)器及油溫、油壓等檢測(cè)元件構(gòu)成。油槍采用三級(jí)點(diǎn)火方案，即先用高能點(diǎn)火槍點(diǎn)燃點(diǎn)火油槍，再用點(diǎn)火油槍點(diǎn)燃主油槍，最后用主油槍點(diǎn)燃煤粉（如圖l所示）。點(diǎn)火油槍、主油槍均配置獨(dú)立的火焰檢測(cè)器。在點(diǎn)火角管路系統(tǒng)中設(shè)置燃油壓力及燃油溫度開(kāi)關(guān)，對(duì)點(diǎn)火角啟動(dòng)條件進(jìn)行監(jiān)視。
    系統(tǒng)油角控制采用就地控制方式，在5號(hào)點(diǎn)火角設(shè)置就地點(diǎn)火控制柜，就地控制柜面板有就地／遙控切換開(kāi)關(guān)，控制柜內(nèi)裝設(shè)OMRON PLC．實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)程控點(diǎn)火。當(dāng)就地控制柜切換至遙控狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)點(diǎn)火，就地控制柜預(yù)留有與DCS電纜連接的端子排接口。為了消除人為影響，點(diǎn)火過(guò)程采用PLC程序控制，吹掃時(shí)間、油溫、油壓等限制條件都在點(diǎn)火邏輯程序中設(shè)定好，以保證油槍達(dá)到思想的霧化效果，提高程控點(diǎn)火成功率。
    在方案中設(shè)計(jì)2個(gè)電動(dòng)推進(jìn)器（如圖2所示），分別推動(dòng)點(diǎn)火槍，行程為400咖；點(diǎn)火油槍（小油槍）行程為300 mm，主油槍采用陪燒技術(shù)，保持固定位置不動(dòng)，便于鍋爐發(fā)生故障需要穩(wěn)燃時(shí)，快速投入油槍。
5.2試驗(yàn)過(guò)程
    2007年6月18日23時(shí)，用手動(dòng)方式點(diǎn)火1次成功，但火焰顏色、形狀及燃燒效果不佳。2007年6月19日9時(shí)30分，更換大油槍槍頭，更換時(shí)發(fā)現(xiàn)大油槍縮進(jìn)油槍導(dǎo)管內(nèi)70一80 mm，說(shuō)明霧化角沒(méi)有散開(kāi)，故燃燒效果不佳。
    將大油槍重新定位并固定好，第2次采用自動(dòng)點(diǎn)火方式啟動(dòng)，1次點(diǎn)火成功。從火焰電視和人孔門(mén)觀察，火焰的形狀及燃燒效果都好于第1次點(diǎn)火，油槍霧化效果較好，升溫速率比原先有所提高。
    2007年6月19日20時(shí)30分，1次自動(dòng)點(diǎn)火成功；2007年6月20日4時(shí)30分，1次自動(dòng)點(diǎn)火成功。
5.3試驗(yàn)結(jié)果
    該點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)表明，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)點(diǎn)火操作方式都實(shí)現(xiàn)了1次點(diǎn)火成功，整套系統(tǒng)運(yùn)行可靠，火焰的顏色、形狀及燃燒效果都好于原來(lái)的油槍，油槍燃燒效率高，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)點(diǎn)火，降低了能耗，經(jīng)濟(jì)效益良好。
6、油田熱電廠FSSS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
    根據(jù)油田熱電廠的實(shí)際情況，F(xiàn)SSS監(jiān)控系統(tǒng)改造獨(dú)立于DCS控制系統(tǒng)之外，不但實(shí)現(xiàn)鍋爐滅火、燃料中斷、正負(fù)壓越限等保護(hù)功能，而且渣油程控點(diǎn)火的邏輯也在FSSS控制系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)。
6.1鍋爐滅火保護(hù)現(xiàn)狀
    油田熱電廠滅火保護(hù)系統(tǒng)CMZ - 14型鍋爐滅火保護(hù)裝置，該產(chǎn)品定型較早，已在該廠運(yùn)行IO多年，雖然經(jīng)過(guò)幾次改型，但技術(shù)已經(jīng)明顯落后，火檢處理和保護(hù)邏輯判斷都集成在一個(gè)裝置內(nèi)，可靠性低，曾經(jīng)發(fā)生火檢信號(hào)處理部分晶體管擊穿導(dǎo)致滅火保護(hù)誤動(dòng)引發(fā)停爐的事故。就地火檢探頭為外置式，用送風(fēng)機(jī)對(duì)管道進(jìn)行冷卻和除灰，由于風(fēng)量較小，容易引起集灰，造成火焰光柱不亮，這種火檢探頭只能檢測(cè)光的強(qiáng)度，無(wú)法探測(cè)光的頻率。
6.2 FSSS系統(tǒng)改造基本原則
    a．系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮完善的自動(dòng)化功能外，還應(yīng)該具備完善的程序運(yùn)行監(jiān)控、提醒等功能。運(yùn)行中曾出現(xiàn)程序中途停止，造成300kg/h油槍渣油析碳堵塞故障。
    b．FSSS系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)比較多，全都進(jìn)入機(jī)組主控系統(tǒng)，成本較高，系統(tǒng)比較零亂。油田熱電廠的DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)使用8年多，備品備件來(lái)源越來(lái)越緊張。如果把FSSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)到DCS系統(tǒng)中，投入成本就會(huì)明顯上升，對(duì)保護(hù)投資相當(dāng)不利。
    c．FSSS系統(tǒng)采用完全獨(dú)立于DCS系統(tǒng)之外的方式，采用PROFIBUS通訊方式，設(shè)立獨(dú)立操作員站、獨(dú)立工程師站。油田熱電廠DCS系統(tǒng)如果進(jìn)行升級(jí)改造，只要選擇支持PROFIBUS的DCS系統(tǒng)，F(xiàn)SSS系統(tǒng)幾乎不用任何投入，就可以接入機(jī)組主控系統(tǒng)。
    d．在就地布置I/O和操作一體的控制柜，通過(guò)PROFIBUS總線連接，實(shí)現(xiàn)真正意義上的分布系統(tǒng)，減少電纜投入。
7、結(jié)論
    利用油田熱電廠2號(hào)機(jī)組大修機(jī)會(huì)，在2號(hào)鍋爐5號(hào)點(diǎn)火角成功進(jìn)行了鍋爐程控點(diǎn)火試驗(yàn)，驗(yàn)證了采用“以小帶大”、“兩級(jí)介質(zhì)三級(jí)點(diǎn)火”實(shí)現(xiàn)渣油程控點(diǎn)火的可行性，可以在使用渣油的同類型鍋爐上推廣，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。