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張  洪

1  引言
流化床鍋爐（CFBB）采用油槍點火，并發展為床下點火，是進入九十年代以來CFBB發展中的一項新型的點火技術[1]。這種油槍和床下點火技術的關鍵，是如何防范燃燒室中的殘余燃氣爆燃，以免引起燃燒室爆炸，造成設備損壞甚至人員傷亡的重大事故。
NG-130/5.3-M1是寧波熱電股份有限公司在二期擴建工程中采用的CFBB，采用輕柴油的床下點火技術，點火燃燒室為水冷風室，二支油槍的二側進槍型式[2]。爐膛布置如圖1所示。
NG-130/5.3-M1CFBB床下點火用油及參數如下：
油種：輕柴油0#(GB252-87一級品)；
運動粘度(20℃)：3.0～8.0×10-6m2/s；
閉口閃點：≥65℃；
低位發熱值：41868kj/kg。
NG-130/5.3-M1的水冷型點火風室是一個約40m³燃燒空間，該風室中的空氣與油氣混合燃燒后，燃氣的最大加熱溫度可達800℃以上。加熱的煙氣通過布風板加熱CFBB的啟動爐料(一般采用篩分過的CFBB常溫底渣），使CFBB的啟動爐料被加熱至750℃甚至更高，從而利于CFBB的投煤燃燒并隨之進入正常燃燒運行。

 
圖1  130t/h CFBB爐膛布置示意圖

點火油槍采用槍前額定油壓為2MPa機械霧化方式，單支油槍的額定出力為480kg/h。
在點火風室燃油燃燒的過程中（一般需燃油約2小時甚至更長時間）由于油壓瞬間過低、給風瞬間過大等原因，存在著已燃著的油槍火焰突然熄滅的可能性。此時若不及時切斷油路、吹掃凈點火風室中的殘余燃氣或由于油路切斷不嚴密殘余滴油形成的未燃燃氣，當燃氣的濃度足夠大，而此時風室溫度恰處于燃氣著火點以下、閃點以上時，出現重新點火的火焰，就有可能造成這些燃氣的爆燃，甚至造成該點火風室的炸損。
2  點火系統的組成
整個點火系統由以下三個方面所組成：
油路系統 包括點火槍、火焰探測、蒸汽吹掃。該系統主要的功能為：采用可控調節閥M控制點火油量；采用可控速斷閥ST和可控電動角閥S提供熄火斷油保護；采用自調節自歷式調節閥T穩定調節前油壓，同時防止調節閥前系統超壓；采用高能打火器點燃油槍；采用可見光火焰探測器，探測火焰的燃著情況；采用可控的吹掃，掃除可控電動角閥后段的殘油。系統結構如圖2所示。

 
 ：油槍；   ：點火槍；     ：火焰探測器；P1：點火油壓；P2：速斷閥前油壓；S：電動角閥；ST：速斷閥；M：油槍油壓調節閥；T：自歷閥；   ：蒸汽回路；―：點火油路。
圖2  點火油路系統圖

燃燒系統 包括鍋爐的水冷風室、由一次風提供的點火用風、由引風機提供的風室平衡抽風。該系統主要功能為提供燃燒空間、燃燒用風、燃燒室吹掃條件。
控制系統 通過SIEMENS公司S7-200PLC與DCS采用通訊聯合實現。S7-200PLC檢測油路系統的油壓、火焰情況，保證油路系統的保護實現；DCS檢測燃燒系統的風量、溫度及油路系統上的油壓，提供點火前的準備要求即順序控制，以及控制油路系統上的油壓調節，滿足點火安全、升溫速度的需要。
3  系統的主要配置及邏輯設計
床下點火系統中，核心體現是點火的安全問題。點火安全的核心在于燃燒室在高能打火器打出火焰前，點火風室中是否殘留可燃氣體，以防點火的瞬間燃燒室的油氣爆炸。這個核心問題主要體現在：① 點火前燃燒室有否殘油；② 點火中，火焰熄滅，殘油是否滴入燃燒室。從而引起打火或再次打火時引起油氣爆炸。因此，在系統設計上應考慮硬軟件兩個方面。
(1)  硬件上的設計考慮
一個可靠嚴密的速關閥，是控制的第一要點。因為，無論是點火前還是在油槍著火后又意外熄滅，只要檢測、遙訊可靠，且閥門瞬間嚴密地關閉，就無油滴進入燃燒室。
其次是將風室中可能存留的油煙在打火或再次打火前掃凈，就可消除燃燒室油氣爆炸。
該系統硬件的配置為：
速關閥ST采用電磁速斷型，德國原裝進口的BUSHNOST，響應時間≤1s；
采用徐州燃燒研究院的可見光火焰檢測器XHT-52；
SIEMENS公司S7-200PLC；
北京和利時公司DCS；
S7-200PLC與DCS的通訊由PROFIBUS-DP完成，但重要信號，如閥位開關量及點火允許的通訊采用硬接口實現。
(2)  軟件上的設計考慮
軟件設計體現的是符合工藝要求的順控保護思路，其在安全保護上的兩大主要依據是鍋爐供應商提出的NG-130/5.3-M1《鍋爐設計說明書》和電力部電力規劃設計總院提出的《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規定》。但要注意區分煤粉爐與CFBB床下點火之間的不同性。體現如下：
順控保護由以下幾大功能塊順序組成：① 風室吹掃許可；② 風室吹掃完成；③ 點火允許；④ 速關閥ST動作；⑤ S電動角閥動作及噴油，高能打火器點火。
各功能塊的邏輯組成及功能如下：