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2013-3-2 1
炉 膛 安 全 监 控 系 统
第八章
Furnace Safeguard Supervisory System
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2013-3-2 2
第一节 概述
一、炉膛安全监控系统的地位
大容量锅炉需要控制的燃烧设备数量比较多，有点火装
置、油燃烧器、煤粉燃烧器、辅助风 (二次风 )挡板、燃料风
(周界风 )挡板等，不仅类型比较复杂，而且它们的操作过程
也很复杂。所以大容量锅炉的燃烧器必须采用自动顺序控制。
炉膛安全监控系统 (Furnace Safeguard Supervisory System,简称
FSSS),也有称 燃烧器管理系统 (Burner Management System简称为
BMS),或称 燃烧器控制系统, 燃料燃烧安全系统 。
FSSS是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系统。
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FSSS能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下,
? 连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态,
? 不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出运作指令，通
过各种联锁装置，使燃烧设备中的有关部件 (如磨煤机组、
点火器组、燃烧器组等 )严格按照既定的合理程序完成必
要的操作,
? 对异常工况和未遂性事故作出快速反应和处理。
? 防止炉膛的任何部位积聚燃料与空气的混合物，防止锅
炉发生爆燃而损坏设备，以保证操作人员和锅炉燃烧系
统的安全。
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? 自动地完成各种操作和保护动作；
? 避免运行人员在手动操作时的误动作；
? 及时执行手动来不及处理的快动作,
如,紧急切断和跳闸等 。
炉膛安全监控系统实际上是把燃烧系统的安全运行规
程用一个逻辑控制系统予以实现。 采用 FSSS能,
? 运行人员可以通过 CRT键盘和控制盘 （ BTG盘 ） 或
其它接口设备, 发出各种指令, 启 /停燃烧系统有关
设备 。
? 燃烧设备可以分别单独启停, 也可以根据一定的组
合成组自动启停 。 如,
炉膛安全监控系统要求自动化程度较高，如,
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它能将同一层的给煤机, 磨煤机, 有关风门挡板及
其它辅属设备一起组成一个自动系统, 运行人员只需发出
启动某台磨煤机的指令, 当所要求的许可条件都满足时,
系统将自动按照适当的时间程序进行一系列动作；
也能将准备投入运行的所有磨煤机层组合一起, 运
行人员只要发出一个启动指令, 系统将所有磨煤机层按顺
序逐层自动投入运行 。
无论是自动启停或遥控操作单台设备的启停, 系统逻
辑通过各种安全连锁条件, 保证这些 设备及整个系统的安
全, 防止危险情况的发生 。
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因此, FSSS是根据不同的控制对象和不同的控制要求
来确定它的功能的 。
如今, 炉膛安全监控系统被视为现代锅炉控制系统的
重要支柱之一 。
炉膛安全监控系统与控制对象密切相关，即与,
等 都有直接关系
锅炉结构,
燃烧器布置,
制粉系统,
油系统,
点火器
一次仪表取样点,
火焰检测器的安装位置,
执行机构的工作性能。
以及它们的运行方式
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二、炉膛安全监控系统的作用
炉膛安全监控系统的主要组成部分一般包括,
? 连续监视运行,
? 控制点火及暖炉油枪,
? 对磨煤机, 给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作,
? 监视油层, 煤层及全炉膛火球火焰 。
? 吹扫, 点火和带负荷运行时, 控制风箱挡板位置 。
? 向模拟量控制系统, 计算机监视系统, 旁路控制系统及
汽机控制系统等提供状态信号 。
1、燃烧器控制系统 (Burner Control System,简称 BCS)
BCS的主要作用是,
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? 在锅炉运行的各个阶段, 包括启停过程中, 预防在锅
炉的任何部分形成一种可爆燃的气粉混合物, 防止炉
膛爆炸 。
? 在对设备和人身有危险时, 产生主燃料跳闸 (Main
Fuel Trip简称 MFT)信号, 并提供, 首次跳闸原因,
的报警信号, 以便事故查找和分析 。
? MFT信号发出后, 切除所有燃烧设备和有关辅助设备,
切断进入炉膛的一切燃料 。
? MFT以后仍需维持炉内通风, 进行跳闸后的炉膛吹扫,
清除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物, 防止炉膛爆炸 。
2、燃料安全系统 (Fuel Safety System,简称 FSS)
FSS的主要作用是,
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炉膛安全监控系统的主要功能是在锅炉启、
停和运行的任何阶段防止锅炉的任何部位积聚爆
炸性燃料和空气混合物，防止损坏锅炉和燃烧设
备的恶性爆炸事故发生。
为此，必须弄清炉膛爆炸的原因及其防止。
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第二节 炉膛爆炸的原因及其防止
一、炉膛爆炸的原因
炉膛或烟道中积聚了一定数量未经燃烧的燃料与空气
一起形成的可燃混合物，在遇有点火源时 （如锅炉启动点火、
锅炉熄火后重新点火、炉膛内燃料本身所积存的热能等）,会使可
燃混合物突然点燃。由于火焰传播速度极快，积存的可燃
混合物近于同时点燃，生成烟气后容积突然增大，一时来
不及排出炉膛，致使炉膛压力骤增，这种现象称为爆燃
(俗称, 打炮, )。 严重的爆燃即为爆炸。
由于炉膛压力过高，当超过炉膛结构所能承受的压力
时，使炉墙向外崩塌，称为,外爆,。
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设进入炉膛的燃料为 B（ kg）,其发热量为 Q（ kJ/kg），
炉膛体积为 V(m3), 吸热后的温度变化为 ΔT （ K）,炉膛里
介质的定容比热为
外爆可以通过热力学定律予以说明。
则可得出方程式,)/( 3 KmkJC
v ?
VTCVBQ ?? 爆炸瞬间炉膛的传热过程近似为 定容绝热过程,由热
力学定律得,
TT
T
T
T
P
P
???? 1
1
2
1
2
1
式中 P1,P2——爆炸前, 后的介质压力；
T1,T2——爆炸前, 后的介质温度 。
将上两式联立求解得,
]1[
1
12
VCVT
BQPP ??
由上式可以得出以下结论,
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爆炸前温度越低, 则爆炸后产生的压力 P2越大 。
在锅炉点火时, 炉膛温度 T1越低, 点火时用的燃油发热
量 Q较高, 因而点火时炉膛爆炸造成的破坏性很大 。 而正常
运行时温度 T1较高, 且采用的燃煤发热量 Q较低, 因而破坏
性较前者小 。
由于锅炉在启运、运行和停炉的 全过程 都可能发生爆
燃、甚至爆炸的恶性事故，故在考虑锅炉安全保护时，必
须在 全程投入 炉膛安全监控系统。
点火时的爆燃称 冷态放炮,它一般损坏下部或整个炉膛。
运行时的爆燃称 热态放炮,它一般损坏炉顶和水平烟道。
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炉膛除了外爆，有时还会发生炉膛内爆。当炉膛压力
过低，炉膛内外差压超过炉墙所能随的压力时，炉墙就会
向内坍塌，这种现象称为炉膛,内爆, 。发生炉膛内爆的
主要原因,
(1)炉膛在瞬间突然熄火，造成炉膛负压过大；
(2)引风机出力较大，造成较大的负压力，这是由于控
制系统失灵或运行人员误操作造成的。
烟气的物理状态可由理想气体定律得到,
V
M R TP ?
式中 P—介质的绝对压力； M—介质的质量； R—气体常数；
T—介质的绝对温度； V—炉膛体积。
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显然, 当 M(介质的质量 ),R(气体常数 ),V(炉膛体积 )均确
定后, 炉膛熄火后使 T下降, T下降又引起 P下降 。 当这个下
降幅度超过炉膛结构所能承受的压力时, 炉墙就会向内坍
塌而造成内爆 。
炉膛的熄火速度越快, P下降幅度也就越大 。
锅炉熄火时负荷越大, 炉膛压力下降幅度也越大 。
二, 炉膛爆炸的防止
炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间, 炉膛熄火和锅
炉低负荷运行也经常会发生炉膛爆燃 。 为此, 应根据不同
的运行工况采取不同的防范措施 。
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防止炉膛爆燃的 原则性 措施一般为,
1,在主燃料与空气混合物进口处要有足够的点火能源, 点
火器的火焰要稳定, 要有恰当的位置和一定的能量, 能
将进入炉膛的燃料迅速点燃 。
2,当进入炉膛的燃料未点燃时, 应尽快采取措施缩短未点
燃的时间, 以减少可燃混合物在炉膛的积存数量 。
3,对于已进入炉膛的可燃混合应尽快冲淡, 使之不在可燃
范围内, 并不断地将它吹扫出去 。
4,当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时, 应继续冲淡, 使之
成为不可燃的混合物 。
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一般说来, 点火时最危险的情况为点火器已点着, 但
能量太小, 不足以将主燃烧器点燃 。 此时火焰检测器显示
为, 有火焰, (点火器火焰 ),而实际上主燃烧器并未点燃,
此期间进入炉膛的未燃燃料积存在炉膛内, 待主燃烧器点
燃后又将存积的燃料一起点燃, 形成爆燃 。
因此,应尽可能缩短主燃烧器的点火时间, 若在 10s内
未点燃主燃烧器就应切断燃料, 重新吹扫, 然后再重新点
火 。
点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃烧器
的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，又可减少
误操作。但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间应有足够的燃
烧器投入工作，使整个炉膛充满火焰。
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不论在何种情况下, 当某一燃烧器火焰熄火, 应立即
切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料, 若全炉膛火焰熄火,
则应切断全部燃料, 实行紧急停炉 。
? 锅炉甩负荷时，炉膛送风量应维持在甩负荷前的数值；
? 机组甩负荷后，应尽可能减少炉膛中燃烧产物的流量；
? 若能在 5-10s的期限内 (不是立即地 )消除炉膛中的燃料，
则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常值的幅度就能缩小。
防止炉膛内爆是一个新问题，现在仍在摸索过程中。
为防止炉膛内爆，在燃烧控制系统设计中应注意,
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第三节 炉膛安全监控系统构成
一、系统的基本组成
通常一套完整的炉膛安全监控系统其硬件设备由控制台、
逻辑控制系统、驱动装置和检测敏感元件组成。如图所示。
操作指令 控制信号
返回信号
检测信号
控
制
台
逻辑控制系统
被控对象
驱动装置
敏感元件
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(一 )控制台
包
括
系统模拟盘
就地控制盘
CRT与键盘
控制盘 (BTG盘 ) ① 指令器件,必要的操作开关和按钮 ② 反馈器件,反映运行状态的指示灯
用来运行人员输入指令和监视状态
信息,
仅用于维修、测试和校验现场设备，
就地控制通常限制在最低限度,
位于 FSSS逻辑柜内，可对各层燃烧
设备及总体功能进行模拟操作试验，
用于检查相应的逻辑功能是否正常,
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该系统根据运行人员发出的操作命令和检测信号, 进
行综合判断和逻辑运算, 只有在逻辑系统验证满足一定的安
全许可条件后, 才将运算结果送到相应的驱动装置上, 用以
操作控制对象 (如风门挡板等 )。
操作完成后, 通过检测, 再由逻辑控制系统返回信号
送至控制台, 告知设备的操作运行状况 。
当出现危及设备和机组安全运行的情况, 逻辑系统会
自动发出停运有关设备的指令 。
(二 )逻辑控制系统
它是整个炉膛安全监控系统的核心，所有运行人员的指
令都是通过逻辑系统实现的，所有驱动装置和敏感元件的状
态都通过逻辑系统进行连续监测。
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逻辑系统采用分层控制的方式, 即对每一个层分别进
行控制 。 每一个层的故障不会影响整个机组的运行, 从而
大大提高了整体可靠性和可用率 。
(三 )驱动装置
用于控制和隔离进入炉膛的燃料 (油、煤 )和空气的执行
机构，主要有,
电动阀门,
气动阀门,
挡板的驱动机构
① 如暖炉油跳闸阀、热风门等；
② 马达启动器 如给煤机、磨煤机、风机等电动机的启动器；
③ 油枪伸缩机构
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由于 FSSS是逻辑控制系统, 它给这些驱动装置的指令,
不是开, 就是关；不是投入, 就是退出 。 而某些燃烧控制任
务是由 CCS承担的, 如：一次风和二次风调节挡板开度大小
的控制 。
(四 )敏感元件
用来监测炉内燃烧和燃料空气系统状态的装置。包括,
压力开关 。 用于反映炉膛压力、燃油和空气压力等，
当超过允许值时发出报警或跳闸等信号。
温度开关 。 用于反映空气、燃料的温度，如磨煤机
出口温度、燃油温度等。
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限位开关 。 用于限止阀门和挡板的行程, 以保证运
行在规定的安全限度之内, 或提供一个
证实某设备开 /关的信号 。
敏感元件常与一些反馈元件 （如控制盘上的指示灯、光
字牌） 相连。
流量开关 。 用于反映空气、燃料的流量，或用差压表
示，如某一管道、空气预热器、风机的进
出口差压。
火焰检测器 。 用于燃烧器的火焰判别或炉膛火球监视。
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现有的炉膛安全监控系统的类型很多, 由于逻辑控制
系统是任何炉膛安全监控系统的最主要, 最关键的控制设
备 。 因此, 不同类型系统的差异主要体现在其逻辑控制系
统上 。 逻辑控制系统有以下几种类型,
二、逻辑控制系统的类型
主要由继电器组成 。 其特点是抗干扰能力强, 结构简单,
能提供足够的动力去指挥驱动器, 但其体积太大 。
1、继电器式
是一种采用专用固定接线顺序控制器的系统 。 避免了电
磁式继电器体积大, 数量多, 控制柜庞大的弊端, 使得装置
简单可靠, 可做成积木式组件 。 但是, 如在运行调试中发现
部分功能设计不能满足使用要求而需改进时, 则必须改动逻
辑功能卡或改动逻辑接线, 将耗费一定的工作量 。
2、逻辑组件式
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采用单板计算机构成 。 它是在固态硬接线控制系统的基
础上发展而成的 。 如 Forney公司的 AFS-1000型燃烧器管理系
统等 。
3、微计算机式
利用可编程控制器 (PLC)构成 。 有两种应用方式,
（ 1） 利用单独的 PLC控制单个燃烧器, 然后将各 PLC挂接到上位
计算机上, 进行综合控制 。 如日本三菱公司的自动燃烧器控制系统
（ DABS） ;
（ 2） 由几个 PLC采用冗余的组态方式配置成一个环形控制系统,
控制所有的燃烧器, 以提高炉膛安全监控系统的可靠性 。 如美国 CE公
司 FSSS的近期产品 。
4、可编程控制器 (PLC)式
目前，以微处理器为基础是控制系统的发展方向。采用
微处理器的控制装置具有速度快、可靠性高、控制系统构成
简单、功能强、程序可变等优点。
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三,炉膛安全监控系统的功能
在锅炉启 /停阶段,按运行要求启 /停油燃烧器和煤燃烧器。
机组事故情况下,与 CCS配合完成
主燃料跳闸（ MFT）,
机组快速甩负荷（ FCB）
主要辅机自动减负荷（ RB）
MFT时,发出 MET指令，并指出跳闸原因，由 MCS完成相应
的调节，实行紧急停炉。
FCB时,迅速将一层油投入，并将与该油层不相邻的煤层
磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，
实现停机不停炉。
与 MCS配合按要求迅速切除部分磨煤机, 使机组
负荷降低到预先规定的负荷目标值 。
RB时,
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炉膛安全监控系统不实现调节功能，不直接参与燃料
量和送风量的调节等，仅完成锅炉及其辅机的启停监视和
逻辑控制功能，但它能行使超越运行人员和过程控制系统
的作用，可靠地保证锅炉安全运行。
锅炉的调节功能是由 CCS完成的，炉膛安全监控系统
与 CCS相互之间有着一定联系与制约，其中炉膛安全监控
系统的安全联锁功能的等级是最高的。
炉膛安全监控系统的具体安全联锁条件要根据各个机
组的燃烧系统结构、特性和燃料种类等因素决定。对于大
部分燃煤机组来说，炉膛安全监控系统包括下述主要安全
功能,
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2013-3-2 28
1、炉膛点火前的清扫
其目的是为了在启动前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧
的燃料和气体清除掉，避免锅炉爆炸事故的发生。
2、油点火控制
锅炉正常启 /停和燃烧不稳定时，投入点火器运行的功能。
3、煤粉燃烧器投入控制
当锅炉已经用油暖炉，且满足一定的许可条件，可通过
接口设备启动磨煤机，引入主燃料，使煤粉燃烧器投入运行。
4、连续运行的监视
在正常运行的情况下，对炉膛燃烧情况进行连续的监测；
异常情况时发出警报，提醒操作，避免引起的跳闸事故；
运行人员来不及处理异常情况的时候，将自动启动跳闸。
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2013-3-2 29
5、紧急停炉（主燃料跳闸 MFT）
在锅炉安全受到严重威胁的紧急情况下,如汽轮机甩负
荷，锅炉熄火、失去风机、汽包水位过低或过高等,若运行
人员未能及时处理，将实现“主燃料跳闸”（即 MFT） ——
将正在燃烧的所有燃烧器的燃料全部切断或以层为单位跳掉
磨煤机、给煤机等设备。任何时候锅炉设备的安全遭受危险
时，运行人员可以直接启动 MET或跳掉个别设备。
6、磨煤机组、燃烧器、点火器停运
包括 正常停运 和 紧急停运,系统提供了这两种停运方式的
逻辑。当正常停运指令发出或紧急停运条件满足时，系统将
按一定的逻辑顺序停运相关设备。
7、燃烧后的吹扫
在锅炉跳闸后和重新点火前，不管停炉和重新点火之间时
间间隔多长，都必须对炉膛进行吹扫，以清除可能储存在炉
内的可燃物质。
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2013-3-2 30
典型炉膛安全监控系统的 功能结构,如图所示。
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2013-3-2 31
四,炉膛安全监控系统 的逻辑及功能结构
从逻辑结构上来看，炉膛安全监控系统分为,
下位逻辑,是控制具体对象的角逻辑回路，用来实现对一台煤
粉燃烧器或点火器控制。
上位逻辑,
层 逻 辑,是对层燃烧器进行自动点熄火控制和
状态监视的回路。
公共逻辑,是对全部燃烧器进行监控，实现,
主燃料跳闸（ MFT） 或锅炉紧急停炉,
快速切除负荷（ FCB）,
主要辅机局部故障自动减负荷（ RB）
功能的逻辑回路。
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2013-3-2 32
操作指令 (计算机或手动指令 )送至上位逻辑，再由它向各
个下位逻辑发出指令，对角逻辑回路实现控制。
若上位逻辑故障，仍可通过下位逻辑或现场操作对燃烧
器实现控制，不会影响锅炉运行。
若下位逻辑发生故障，则仅仅影响该逻辑控制的燃烧器
运行，而其它燃烧器仍可继续运行。
运行中,
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2013-3-2 33
第四节 火焰检测器
一、火焰检测原理
燃烧火焰具有各种特性，如发热程度、电离状态、火
焰不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪烁现象、差压、
音响等、均可用来检测火焰的, 有, 或, 无, 。
以煤、油作为燃料的锅炉在燃烧过程中会辐射红外线
（ IR）,可见光和紫外线（ UV）。
下图给出了油、煤气、煤粉及 16500C 黑体发射的 辐射
强度 光谱分布。
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2013-3-2 34
从图中可见,所有燃料燃烧都辐射一定量的紫外线和大量
的红外线，光谱范围涉及 红外 — 可见 — 紫外 。因此，整个
光谱范围都可以用来检测火焰的, 有, 或, 无, 。
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2013-3-2 35
燃料种类不同，火焰辐射的光强分布是不同的，相应地
采用的检测元件也会不一样。一般说来,
燃煤时,火焰中的紫外线容易被燃烧产物和灰粒等吸收
而很快减弱。因此，煤粉燃烧火焰宜采用 可见
光 或 红外线 火焰检测器。
燃油时,火焰中存在大量的发光炭黑粒子，它也能辐射
较强的可见光、红外线和紫外线。因此，可采
用对这三种火焰较敏感的检测元件进行测量。
燃气时,火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，因此，可
采用 紫外线 火焰检测器进行测量。
除辐射稳态电磁波外，所有的火焰均呈脉动变化。对
于燃煤与燃油的电站多燃烧器炉膛，在投 /切单只燃烧器时
的火焰闪烁频率分布如图所示,
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2013-3-2 36
煤粉, 有火, 与, 无火, 之间辐射强度最大差异在闪烁频
率约为 300Hz处；
油, 有火, 与, 无火, 之间辐射强度最大差异在闪烁频
率约为 100Hz处。
即皆在较高的频率（ 100 Hz以上）处，能较好地实现检测。
由图可见,
煤粉火焰 油火焰
投
切
投
切
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2013-3-2 37
火焰闪烁频率与振幅间的关系，取决于燃烧器结构布置
和运行条件、燃料种类、检测方法以及观测角度等因素。
火焰 的 闪烁频率在一次燃烧区较高，在火焰外围处较低，
距一次燃烧区越近，高频成分（ 100～ 300 Hz） 越强；
一般而言,
概括的说，炉膛火焰发出的辐射能以不同的频率闪烁着，
不同燃料、不同燃烧区的闪烁频率是不同的。炉内燃烧的好
坏，其火焰的平均光强度也是不同的。 —— 火焰检测器就是
利用火焰的 闪烁频率 和 光强 度来鉴别火焰 有无 及 强弱 的。
全炉膛的闪烁频率要比单只燃烧器的闪烁频率低得多。
二、火焰检测器类型与选用
火焰检测器是炉膛安全监控系统中的关键部件。常有,
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2013-3-2 38
1、紫外线火焰检测器
是一种利用火焰的紫外线强度判别火焰有无的检测装置。
由于紫外线波长范围较狭小（在 2?10-7～ 3?10-7m之间），故，
采用的检测探头是可见光和红外线不敏感的紫外光敏管。
2、可见光火焰检测器
是 一种 利用火焰可见光检测火焰有无的装置。可见光敏
感元件有光敏电阻、光电二极管、硅光电池等，能产生与火
焰强度成正比的模拟信号，其感受区在 3?10-7～ 8?10-7m之间
（可见光的蓝绿区）。
是 一种 利用红外线探测器件的火焰检测装置。采用的敏
感元件为硫化铅光敏电阻，可检测燃烧火焰中的可见光和
9?10-7m以上的红外线，其可靠性高、应用范围广、单只燃烧
器监视效果好火焰检测器。
3、红外线火焰检测器
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2013-3-2 39
（ 1） 正常启 （ 停 ） 时, 从给煤机启动到燃烧器火焰建立 （ 或
给煤机停止到火焰熄灭 ） 有延滞时间存在；
（ 2） 检测探头受辐射热, 煤尘, 飞灰与腐蚀性气体的影响,
工作条件恶劣 。
（ 3） 由于火焰向喷嘴方向的传播速度低于燃料的喷出速度,
在喷嘴出口处有脱火区 。
（ 4） 紫外线辐射强度低；
（ 5） 煤喷嘴周围有大片浓密的未燃煤粉遮盖；
由于电站燃煤锅炉的火焰监测中具有下列特点,
因此，目前国内外燃煤锅炉（特别是新建的大型电站锅
炉）普遍采用以探测红外线和可见光为基础的火焰检测器，
逐步取代了传统紫外线光敏管检测器的地位。
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三、典型火焰检测器
（一）可见光火焰检测器
检测火焰在可见光谱段闪烁的煤粉火焰监视产品有多种。
如 Bailey公司的火焰闪烁检测器,CE公司的 Safe ScanⅠ 和 II
型检测器等,下面以 CE公司的产品为例，介绍可见光火焰检
测器。
CE公司生产的 Safe Scan I型和 II型火焰检测器, 是一种
利用光电管的光敏特性制成的可见光式火焰检测器 。 其光电
管的光谱特性如图所示,
,计算机分散控制系统,
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其中，带红外滤波的光电管特性的敏感波长为 400~700nm，
其范围正好在可见光的波长范围，且它的波形峰 — 峰值较大，
灵敏度较高（如图中所示），能提高火焰信号的鉴别能力。
因此,Safe Scan I型和 II型火焰检测器正是利用了这一特性。
光导纤维响应 —
带红外滤波光电二极管响应
— 无红外滤波光电二极管响应
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火焰检测器原理性框图，如图所示。
探头 炉膛火焰通过探头内的透镜将光
信号引出炉膛,
探头板将光信号转换成电流信号,
该电流信号的大小反映了炉膛火焰的
强弱, 电流信号的频率反映了火焰的
脉动频率 。
电流信号通过屏蔽电缆送往处理
机架内, 经, 电流 — 电压, 转换和放
大后, 分别对火焰信号进行频率检测,
强度检测和自身故障检测, 并用发光
二极管指示结果 。
强度检测信号在一超小型表计上
可以反映出火焰信号的强度大小 。
如果火焰检测器本身无故障, 火
焰频率信号和强度信号又在设定的正
常范围内, 则, 强度,,, 频率, 指
示灯亮,, 故障, 指示灯灭, 并发出
,有火焰, 信号 。
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CE Safe Scan I型火焰检测器的具体结构。如图所示,
说明见教材
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Safe Scan II型火焰检测器的测量原理与 I型基本相同,
但它能采用一个探头同时检测两种不同燃料的火焰, 能在背
景是炉膛火球火焰的情况下, 鉴别出邻近单根油枪的火焰 。
探头部分将检测到的两种燃料的可见光信号转换成电流
信号, 送到检测器的处理机架 。 同样, 处理机架内部也设有
频率检测, 强度检测和故障检测回路 。
Safe Scan II型火焰检测器的频率检测回路有两路,
一路按单根油枪火焰频率设定；
一路按煤粉火焰频率设定 。
两路频率检测回路都与一个探头相联, 这样避免了在同
一个二次风室内装设两套火焰检测探头, 可节省一部分探头
及电缆的投资 。 探头装置于油枪边, 当油枪停止工作时, 又
可检测煤粉火焰 。
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（ 1）单个火焰检测器的应用
煤油混烧情况下，若检测某一煤粉喷燃器的火焰状态。
可 将火焰检测器的探头对准喷燃器，摄取火焰信号。
其火焰强度含有,背景火焰强度分量 喷燃器火焰强度分量
火焰频率则含有,油火焰频率 煤火焰频率
火焰信号经光电转换、对数放大、传输放大后，将信号
送至处理机架，再经电流 /电压转换，分别送至三个检测回路。
若光电转换正常，故障检测回路输出“无故障”信号。
此时，频率检测回路的频率设定值为煤火焰脉动频率值，检
测回路的低通滤波器将油火焰的高频分量滤去，电路输出
“频率允许”。
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（ 2）层火焰监视的应用
四角喷燃锅炉的炉膛火焰检测一般都是以层为单位。
每层安装 4只探头检测同层 4只油枪或煤粉燃烧器的火焰。
此时，同一层四个角的单个火焰检测器处理后的火焰信号，
需送到, 2/4火焰指示和故障电路, 进行逻辑运算,
该电路原理图如下。
,强度允许,,, 频率允许,,, 无故障, 信号经过
,与, 运算, 输出, 有火焰, 信号 。 三个信号中某一信号为
逻辑, 0”,, 有火焰, 信号就消失 。
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当 4个检测器中有两个或两个以上显示有火焰时，则输
出本层“有火焰”信号，同时 LED发光二极管点亮，表示层
火焰存在。
当 4个检测器中有任何一个出现故障，则发出“本层火焰
检测器故障”信号，进行声光报警，并闭锁层火焰信号。
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（二）红外线火焰检测器
Forney公司的 IDD-II型火焰检测器是一种典型的红外动
态检测器，该检测器被设计仅对煤火焰一次燃烧区的动态特
性产生反应，而对其他火焰，炉墙等背景的红外辐射没有反
应。
IDD-II型红外火焰检测器的探头示意图如下,
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检测探头用铸铜外壳密封电子线路，探头的体积较小，
其透镜接受到火焰中的红外线后，再由经过特殊处理的可
减少红外传输损失的光导纤维传送，经光 — 电器件转换成
电信号送到远方安装的电子线路板上。
电子线路板是以集成电路为主的，可对送来的电信号
进行处理；输入有高 /低二个信号通道，以适合不同工况或
不同燃料对信号灵敏度的需要，且有助于对单只燃烧器火
焰的鉴别。
IDD-II装置可对时间延迟量进行调整，并设有自检回路。
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IDD-II型红外检测器的主要技术性能如下,
检测器敏感元件：硫化铅光敏电阻；
火焰的频率范围：低位为 15~4000Hz；
高位为 55~7500 Hz；
探头的工作温度,60 0C（ 140F） ；
放大器工作温度,55.7 0C(130F)。
检测器工作波长,700~3200nm；
检测元件视野角,900
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IDD-II型检测器探头布置于四角各燃烧器的二次风风
口内，在同一水平高度（同一层）的四个探头与同一机箱
相接。
当鉴别单根油枪的火焰时，通常将探头安装在油枪旁；
当检测全炉膛火焰时，通常将探头置于二个相邻燃烧
器层中间的二次风口内，视角为 3?。
实践证明,IDD-II型火焰检测器在鉴别能力、抗干扰
能力、可靠性、冷却及吹扫等方面能够满足使用要求。
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四、火焰检测器的安装和调整
（一） 火焰检测器的安装
火焰检测器的安装位置对火焰检测的可靠性至关重要。
一般而言，煤粉燃烧器的火焰监视采用交叉布置，即
相邻两层煤粉喷嘴中间布置一层探头，该探头对上、下相
邻两层煤粉喷嘴火焰均有信号反映，而以下层火焰监视为
主。
探头平行装在二次风口内，有利于探头清洁、防止结
焦等。探头开孔简单，不涉及水冷壁弯管等问题。但由于
二次风道长，很难用机械办法调整探头角度，一般采用固
定探头。
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探头除了置于二次风口内外，也可从侧墙看火孔或开孔
插入，对准火焰靠近根部的光亮区域。此时，由于探头不在
二次风中，炉膛辐射温度很高，因而要求探头冷却风十分可
靠。为降低探头温度，往往将探头退至炉墙外，前端加装导
光管，对准目标区域。
CE公司的 I型或 II型火焰检测器的探头通过挠性金属和
刚性管与探头安装室相连接, 采用金属管的目的是为了使检
测器探头能随着燃烧器的摆动而移动, 在操作时不能过分弯
曲挠性金属管, 以免损坏内部的光纤电缆 。
根据燃料燃烧的特性, 火焰脉动频率与燃料的品种,
燃点及燃烧喷口的相对位置有关 。 一般越靠近燃烧器喷口,
火焰脉动频率越高 。 为了使火焰检测系统有一个较高的设定
频率, 必须使探头尽可能的摄到最接近燃烧器喷口的部位 。
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2013-3-2 54
调整时，既要考虑检测器的可靠性，又要考虑其鉴别能
力。 在燃烧器上装设多层检测器探头，调整时应将底层探头
的值设定低一些，即主要考虑可靠性，而顶层检测器调试则
可多考虑些鉴别能力，这是因为在低负荷运行时司炉往往要
切掉顶层燃烧器，此时需由火焰检测器监视切投是否成功。
火焰检测器的调试是一项非常细致的工作，必须在锅炉
运行人员的密切配合下反复调整各设定值。其调试流程如图
所示,
（二）火焰检测器的调整
火焰检测器的调整内容包括：灵敏度、频率响应范围、
延时等各项参数。使其在燃烧正常或恶化、相邻燃烧器投入
或停运、锅炉负荷大小等不同运行条件下能发出准确的信号。
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PULL IN用以判定火焰是否相对较长时间
处于低值的设定点，如图中 c点所示。当火焰
处于低值的时间 Δ t≥x 时认为火焰丧失。
图中 PULL IN和 DROP OUT为火焰
强度的 2个设定点，如图所示,
DROP OUT设定点用以快速反映火焰信号
的丧失，即火焰信号一旦越过该设定点，如图
中 b点所示，即被认为火焰丧失。
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2013-3-2 56
概括地讲：火焰强度信号在 PULL IN 以上或低于 PULL IN
的时间极短（ a点所示），则认为该火焰信号有效。火焰强度
信号一旦低于 DROP OUT或较长时间低于 PULL IN 时，则认为
火焰信号是无效的。
在以上工作完成的基础上, 便可进行频率调试及其它工
作 。 通过 8个微动开关可以设定频率, 其值的大小视燃料种
类或正常燃烧时的火焰脉动频率而定 。
PULL IN 和 DROP OUT 的基本调试方法如下,
（ 1）启动相关层燃烧器，相应的角要有火焰信号以保证
燃烧器稳定燃烧。
（ 2）按下 PULL IN 按钮，调整设定值电位器 R221,使强
度指示灯亮后再将监视表指针调低 5格。
（ 3）按下 DROP OUT按钮，调整设定值电位器 R231,使监
视表指针在 PULL IN 的基础上再调低 5格。
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第五节 典型炉膛安全监控系统
一,CE公司的 FSSS
我国引进的 300MW,600MW机组和国产 300机组，
有许多都装有美国 CE公司提供的 FSSS。 下面介绍某国
产 300MW机组配置 CE公司 FSSS的基本应用情况。
（一）燃烧器的布置
该锅炉的燃烧器布置在炉膛的四角，燃烧器的中
心线与炉膛中央的假想圆相切，如图所示,
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(b)一个角的层布置 (a)燃烧器四角布置示意图
下表列出了整个燃烧器组标高层的各种辅助风、燃料风、
过燃风、煤粉喷嘴、暖炉油枪、点火器及火焰检测器的分布
情况。
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火焰检测器
层符 辅助风 燃料风 过燃风
主燃料
（煤粉）
暖炉油
轻油
点火器
I 型 II 型
FF *
EF *
E * *
DE * * * *
D * *
CD * *
C * *
BC * * * *
B * *
AB * * * *
A * *
AA *
（二）系统结构
CE公司 FSSS的逻辑控制系统，采用可编程序控制器 PLC
组成的环形分配器，系统组态如图所示,
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系统由 5台 PLC构成环形分配器网络，每
台控制器分为以下三个部分,
（ 1）空白部分,表示控制功能。
①控制 A,B,C,D和 E层磨煤设备。
②控制 AB,BC,DE层的油系统。
③标有, UNIT”的为系统公用部分的
控制，用来控制整台锅炉机组。
（ 2）右边阴影部分, 表示本身设备的安全保护功能 。
（ 3）左边阴影部分, 表示相邻设备的安全保护功能。
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PLC配置成环形网络后, 使安全功能具有双重化性质 。
当一台 PLC故障时, 其保护功能由其相邻的 PLC来承担,
不会影响已投运设备的运行 （ 除非相邻的可编程序控制器也同时出
现故障 ） 。 因此, 当设备运行时, 也能对故障的 PLC进行维修 。
显然, 这种采用 部分 双重化比采用 整体 双重化结构形式较为
经济, 可靠 。
各 PLC之间的联系及与外系统的联系均通过硬接线连接 。
通过门路 （ GATE WAY） FSSS 可挂接到分散通信网络
（ distributed communication network,DCN） 上, 以便与其他
系统 （ 如 DAS,CCS等 ） 进行数据通信 。
FSSS可以独立配置 CRT,也可通过整个机组的通信网络
与其他系统合用公共操作员站和工程师站 。
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锅炉启动前及停运后的炉膛清扫；
轻油, 重油系统的泄漏检查及轻油, 重油快关阀控制；
燃烧器火焰检测及全炉膛火焰检测 （ 炉膛灭火保护 ） ；
锅炉紧急停炉 （ MET） 时燃料的切断控制；
燃烧器的点, 熄火自动控制；
风门挡板控制；
现场手动操作；
部分主要辅机故障, 自动减负荷 （ RB） 时, 燃烧器台数控制；
电网事故或汽轮发电机跳闸时, 锅炉燃料快速减少控制,
维持锅炉最低负荷运行, 实现停机不停炉或带厂用电运行 。
CE公司的 FSSS主要功能包括,
FSSS的功能框图，如图所示,
（三） FSSS的主要功能
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二,Forney公司的 BMS
美国 Forney公司的燃烧器管理系统主要用于锅炉燃烧
器的遥控启停和炉膛安全监视。国内使用较多的是 AFS-
1000型系统。
（一）系统组成
AFS-1000型装置是具有八十年代初技术水平的微处理
器系统，它由主系统和若干子系统组成，而每个子系统均
由一台单板计算机实现。
AFS-1000型燃烧器管理系统的结构框图，如图所示。
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（ 1） IDD-II红外火焰检测器 。
包括：探头, 光导纤维, 火焰信号放大器和冷却风系
统 。
（ 2） 逻辑控制系统 。
包括：单板机, I/O卡, 接口卡, 系统扩展卡和供电
系统等 。
（ 3） 专用测试设备 。
包括：维修检测系统, 火焰检测器性能测试器和卡件
测试器等 。
（ 4） 操作及显示装置 。
包括：操作盘 （ 灯光及按钮 ） 和彩色 CRT图形显示器 。
主要组成部分如下,
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（二）控制系统
主控卡 是系统的中枢, 它通
过内部通信总线, 借助回路的数
据传送, 报警监控, 信号指示,
CRT显示以及人一机对话可监视多
至 480个 回路控制卡 。
主控卡 可与其它 AFS-1000主
控卡取得联系, 还可通过光导纤
维或借助于 RS232串行数据接口与
控制室的主计算机通信 。
主控卡 可根据串联线路的控
制需要或并联通信总线的控制要
求构成多种组态 。
右图为 AFS-1000型系统的硬件组态。
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AFS-1000型系统共有,
30多种卡件 （ I/O卡有 16种 ）, 可灵活构成各种规模的系统 。
70多种应用软件模块, 可以实现各种控制功能 。
AFS-1000型系统提供了包括,火焰检测器性能测试装置、
系统模拟维修测试系统、卡件测试器、编程器等专用测试设
备, 能对燃烧器管理系统及其组件进行自动测试，可实现在
不停电状态下进行系统状态的诊断和维修。
AFS-1000型系统的一个子系统可使用一个卡架，一个卡
架为 128个 I/O通道，最多可扩展为 8个卡架。
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2013-3-2 69
AFS-1000型系统具备了完善的系统设计手段，在逻辑设
计上最大限度地利用了标准的逻辑图，每种标准的逻辑图均
有预先编制好的软件模块。工程师可直接按照逻辑图利用计
算机进行应用程序设计，大大提高了设计工作的效率和质量。
AFS-1000型燃烧器管理系统的包括若干个子系统,
其应用如图所示,
如,煤子系统, 等。
主子系统,
轻油 /重油子系统
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不同子系统的职能如下,
主子系统 又称, 吹扫 /燃料安
全子系统,, 其它担负着锅
炉炉膛吹扫, 预点火和燃料
安全燃烧的职能 。。
轻油 /重油子系统 担负着油
系统的切 /投控制及点火控
制的职能 。 并连续监视轻油
/重油燃烧器及其点火器的
运行工况 。
煤子系统 担负着制粉系统的
切 /投控制的职能，负责锅炉
燃烧器各煤层的煤粉供给。
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1,火焰监测 。 对每个油喷燃器和煤粉燃烧器分别进行
检测并判断出角火焰失去, 层火焰失去, 全炉膛
灭火和临界火焰状态 。
2,炉膛自动吹扫控制 。
3,炉膛正, 负压越限保护 。
4,主燃料跳闸 （ MFT） 控制 。
5,油喷燃器的自动点火控制 。
6,制粉系统的控制 （ 包括 RB和 FCB控制 ） 。
7,CRT彩色图形显示及操作指导 。
（三） AFS-1000型燃烧器管理系统的主要功能
AFS-1000型系统的主要功能有,
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Forney公司 AFS-1000与 CE公司的 FSSS相比，在设计
上有些不同，如前者设有“角火焰丧失”和“临界火焰出
现”的跳闸条件，这些条件在某些国产机组上难以实现，
因而作了某些逻辑修改，将“临界火焰出现”的跳闸条件
改为报警信号。当出现该报警信号时，提醒运行人员及时
处理，防止炉膛熄火。
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三、三菱公司的 DABS
由日本三菱公司引进的 350MW单元机组，其控制系统
采用该公司 1985年推出的 MIDAS-8000计算机分级分散控制
系统。该系统由 15台 PDP11/73微型计算机构成。
在 MIDAS-8000系统中,燃烧器自动控制系统（ DABS）
与 DAS,CCS,…… 等一样，均作为整个机组控制系统的一
个子系统。
该单元机组的燃烧器自动控制系统 （ DABS） 。 用于 5台
磨煤设备, 24个轻油点火器, 4个暖炉油燃烧器, 20个煤粉
燃烧器, 2台送风机, 2台引风机及其他有关的辅助设备的控
制 。
DABS硬件组态图，如图所示,
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控制台 BTG
现 场 设 备
系统中 A机“工作”,
B机“备用” 。当时钟
监视器判断 A机故障后，
由双机切换单元,T”自
动切换到 B机。
系统接受运行人员或由单元计算机发出的操作指令, 或
机组故障信号 （ MET,FCB,RB）, 对这些信号进行综合处
理, 并通过 PLC控制燃烧器, 煤, 油等现场设备, 完成各个角,
层燃烧器的点, 熄火控制 。
系统采用 5台欧姆龙
的 C-2000型 PLC控制 5台
磨煤设备,1台 PLC用于
控制油系统。
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系统可分为 上位逻辑 和 下位逻辑 两部分。 上位逻辑 将集
控室操作台发出的燃烧器控制指令或机组故障信号进行综合
和处理，将管理控制信号送至下位逻辑,下位逻辑 由 PLC有
关的指令模块以及火焰检测器组成，控制相应层（段）的各
个有关设备。
四,Bailey公司的 BMS
贝利公司燃烧器管理系统（ BMS）,也是由 INFI-90分散
控制系统予以实现的一个应用系统。
BMS的主要硬件包括,
过程控制单元 （ 核心核心部分 ）, 高能点火器, 火焰检
测器, 油跳闸阀, 油喷嘴闸, 气动推进器, 气动阀, 磨煤机,
给煤机, 风门档板, 冷却风机, 就地电磁阀柜, 数字逻辑站,
事故记录器等设备及驱动机构；各种压力, 温度, 液位, 流
量等传感器和变送器以及现场电缆 。
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Bailey公司的 BMS结构框图如图 8-24所示。
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2013-3-2 77
采用了 4个过程控制单元, 其中,
PCU8,为公共逻辑 。 执行炉膛吹扫, 油泄漏试验,
二次风挡板控制, RB,FCB及 MFT等功能；
PCU9,为轻油燃烧器和重油燃烧器的控制逻辑；
PCU10,为磨煤机 A,B,C的控制逻辑；
PCU11,为磨煤机 D,E,F的控制逻辑 。
系统的基本功能
（ 1）具备炉膛吹扫点火控制、火焰监视、主燃料跳闸、油泄
漏试验、燃烧器控制等基本功能。包括燃烧系统各个设
备的动作所必须遵循的安全联锁、许可条件、启停顺序
以及它们的逻辑关系，使整个锅炉能按照正确的顺序进
行安全启停和正常运行。一旦安全联锁条件破坏或规定
的许可条件不满足，则自动停止执行程序，并作出相应
的反应，保证锅炉燃烧系统所有设备处于安全状态。
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2013-3-2 78
（ 3） 可通过 MCS的画面设计, 显示出燃油系统, 制粉系统,
燃烧器系统等各种系统图, 并进行系统状态显示, 火
焰检测器状态显示, 控制逻辑在线调整显示, 组态操
作显示, 表格显示, 报警汇总显示等等 。 通过画面中
图形颜色, 形状的变化或闪动, 来反映过程设备状态
的变化 。
（ 2）可对外部输入 /输出的开关量、模拟量、脉冲量进行分
类、编号，以便对数据库进行存取，同时也能使管理
命令系统（ MCS） 通过通信环路进行调用，以便进行
监视和限值整定等操作。
有关系统的应用，参阅教材。
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2013-3-2 79
五、国产炉膛安全监控系统
（一）阿城继电器厂 MHB系列炉膛安全监控系统
是在吸收美国 CE公司技术基础上，结合我国国情开发
研制的系列产品，其型号有 MHB-A型,MHB-B型,MHB-
C型。
（二）北京检测仪器厂的燃烧器管理系统
80年代中期引进了美国 Forney公司的 AFS-1000型技术，
研制开发的炉膛安全监控系统。
（三）徐州引燃技术研究所的 FSSS
是根据我国《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规范》和美国
NFPA85D,NFPA85E标准研制生产的炉膛安全监控系统。
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（四）东北电力学院的 MFSS炉膛安全监控系统
（五）苏州市热工控制设备厂的 BSS炉膛安全监控装置
（六）烟台中电燃烧控制工程公司的 FSSS
后两种是结合本厂锅炉特点研制的炉膛安全监控系
统（或装置）。
（七）东方锅炉厂的 FSSS
（八）上海锅炉厂的 MB-3型锅炉灭火保护装置
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第六节 FSSS的燃烧器控制系统
燃烧器控制系统，是 FSSS中的一个重要组成
部分。它担负着锅炉点火及暖炉油枪控制，对磨
煤机和给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作、
稳定锅炉燃烧过程等控制任务。
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2013-3-2 82
一, 锅炉点火的基本方式
目前大容量锅炉的点火方式大致有以下几种,
1,采用高能点火装置直接点燃轻油燃烧器, 以轻油作为
锅炉启动到 20%额定负荷时的燃料, 也作为锅炉低负荷时的
助燃燃料 。
2,将若干具有高能点火装置的轻油点火器设置在每一只
重油燃烧器和煤粉燃烧器的侧面, 轻油点火器由高能点火装
置来点燃的, 其火焰以一定角度与主燃烧器喷射轴线相交,
以保证可靠地点燃主燃料 （ 重油, 煤粉 ） 。
3,采用高能点火装置点燃轻油点火器, 再由轻油点火器
点燃其相应的重油燃烧器, 重油燃烧器设置在相邻的两煤粉
燃烧器之间 。 煤粉燃烧器则由相邻的重油燃烧器点燃 。
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二、油燃烧器的基本功能
1,为锅炉启动到带 20%— 30%额定负荷提供必需的燃料；
2,当锅炉主要辅机故障减负荷运行 （ RB） ； 或发生甩负
荷停机不停炉；或电网故障主开关跳闸, 机组带厂用
电运行时, 油燃烧器起稳定燃烧, 维持低负荷运行的
作用 。
3,为点燃煤粉燃烧器提供一定的能量, 使锅炉达到 20%
额定负荷以上, 可以保证煤粉稳定着火燃烧 。
对于煤粉锅炉，在启动或低负荷运行时，往往需要采用
油燃烧器帮助点火启动、助燃和稳定煤粉燃烧。因此，油燃
烧器的控制又是燃烧器控制系统中的基本职能。
一般油燃烧器有以下几个功能,
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三、轻油点火器及其控制
（一） 轻油点火器 结构
一般，轻油点火器使用的燃料是轻柴油。通常采用高能
点火装置引燃。
高能点火装置
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点火时, 先投高能点火装置, 然后开启电动三联阀
（ 即电磁阀和雾化阀开启, 吹扫阀关闭 ）, 点火油流入油
枪中心管, 空气流入油枪外管, 油与空气在油枪头部混合
雾化后喷出 。
点火器的二次风通过接口管引入, 经过涡流板后与雾
化的油 /空气混合物混合 。
在三联阀开启的同时, 高能点火装置开始连续打火,
油雾被电火花点燃, 喷入炉膛形成稳定的火焰, 并点燃相
应的主燃烧器 。 当主燃烧器稳定燃烧后, 即可停运轻油点
火器,
停运时, 关闭电动三联阀 （ 即电磁阀和雾化阀关闭,
吹扫阀开启 ）, 停止油枪进油和雾化空气, 并使吹扫空气
进入油枪, 将油枪内的残油吹净 。
（二）轻油点火器工作原理
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（ 三 ） 轻油点火器控制
向运行人员发出灯光
信号，指示可否点火。
1、轻油点火器的点火条件
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轻油点火器的逻辑控制回路, 如图所示,
2、轻油点火器的控制
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若在 10s内, 点火末获成功, 则点火器点火失败, 控制回
路将点火器脱扣, 停止打火, 关闭电动三联阀, 并将 RS触发
器复置熄火状态 。
当接到轻油点火器熄火指令时, 其控制回路动作与上述
类似 。
当轻油点火器处于熄火状态时, 发出, 电动阀全关, 信
号,, 火焰检测器无火, 信号 。
当点火允许条件满足，且收到点火指令后，控制回路中
RS触发器置位到点火状态，高能点火装置放电打火，并开启
电动三联阀喷油点火。
当电动三联阀已大于规定开度，轻油流量大于规定值，
并已检测到火焰信号，则表示点火器点火成功。将停止高能
点火装置打火。
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3、轻油点火器的动作过程
轻油点火器包括轻油枪、高能点火装置（ HEA）,以及
轻油枪和高能点火装置的进退机构。它们在点火过程中按下
列顺序进行动作,
轻油枪推进到位
HEA推进
油阀开
HEA打火
HEA缩回
时间
O A B C
推进轻
油枪和
HEA指
令发出
时刻
HEA推进到位、
开进油阀指令
发出,30秒钟
点火试验开始
时刻。
HEA开
始通电
打火的
时刻
30秒钟
点火试
验时间
结束时
刻。
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四、重油燃烧器控制
1、重油燃烧器的点火条件
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对于采用上下摆动燃烧器来调节再热汽温的锅炉，在
点火初期投运重油燃烧器时，要求煤粉喷嘴放在水平位置，
这是为了保证煤粉稳定着火燃烧。但当有一层燃烧器运行
时，可不受此条件限制；
为防止炉膛压力波动过大，在任意一层燃烧器正在点
火过程中，不允许其他层燃烧器同时点火。
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2、重油燃烧器点火控制
重油燃烧器点火控制的基本顺序如下,
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3、重油燃烧器熄火控制
重油燃烧器熄火控制的基本顺序如下,
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五、磨煤机和给煤机启动
磨煤机（ RP中速磨直吹式系统）
和给煤机启动条件逻辑图,
“磨煤机启动条件成立”是
给煤机启动的必备条件，若磨
煤机未启动将不允许给煤机启
动。 为使煤粉可靠着火，给煤
机启动时必须保证重油燃烧器
处在运行之中。若已有一台以
上给煤机在运行，说明炉内已
有煤粉燃烧器投运，则重油燃
烧器运行条件就不再受限制。
为防止炉膛压力波动过大，
在任意一台给煤机正处在启动
过程中（即有煤粉燃烧器正在
点火），则不允许其他它给煤
机同时启动。
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六、煤粉燃烧器自动点 /熄火控制
煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑，由以下两幅图所示,
煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑图（ A）
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煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑图（ B）
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点火的各项具体操作步骤, 则因炉膛的型式, 燃烧器的
结构与布置, 燃料种类, 点火器的类型等的差别而不同, 但
一般原则还是一致的 。
燃烧器点火时，必须做好以下几方面的工作,
1、点火前的各项检查工作和准备工作，使各系统、各设备的
状态正常，并皆具备点火所要求的各项条件。
2、进行炉膛吹扫，排除炉膛和烟道内易燃的物质。
3、吹扫时启动回转式空预器、引风机和送风机，并使吹扫风
由所有二次风口喷入炉膛，尽量减少炉膛内气流, 死
区, 。
4、密切注视点火过程中的异常情况并及时作出正确处理 。
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七、风门挡板控制
从提高锅炉的运行性能及经济性来看, FSSS应能控制
燃烧器风箱挡板的状态, 以改善锅炉的燃烧工况 。
一般情况下, 二次风的总流量是由燃烧调节系统调节
的 。 而 FSSS则根据燃烧器投入或切除状况, 自动开启或关
闭各风门挡板 。
锅炉在不同运行工况下,FSSS根据预先设定的各风门
挡板的状态进行控制。（ 参见教材表 8-5）
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需要说明的是,
1,二次风挡板是由, 炉膛 —— 风箱, 的差压进行控制的,
差压的设定值随锅炉负荷大小而改变 。
2,如果二次风口内有点火油枪, 则,
（ 1） 油枪投运时, 该层的挡板开度按油压大小进
行比例控制；
（ 2） 油枪停运时, 仍为差压控制 。
3,当煤粉燃烧器设置有燃料风 （ 周界风 ） 时, 燃料风挡
板开度按给粉机转速或给煤机转速进行比例控制 。
4,对于三次风挡板, 一般采用手动控制 。
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第七节 FSSS燃烧安全系统
燃烧安全系统（ FSS） 是为：防止炉膛爆燃；维持连续、
稳定的燃烧过程而设立的，是 FSSS中的核心部分。
燃烧安全系统的主要功能是,
通过制定的逻辑程序和安全联锁条件，保证锅炉在运行
的各个阶段中，防止可燃性燃料和空气混合物在炉膛内的任
何部位聚积，以避免锅炉爆炸事故的发生；防止燃料不安全
地进入炉膛；对炉膛的火焰进行监视与控制，以保障锅炉的
安全启停和正常运行； …… 。
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燃烧安全系统的逻辑功能很多，典型的逻辑功能有,
一、炉膛吹扫
二、油系统泄漏检查
三、全炉膛火焰检测
（一）“层”火焰信号的检测
（二）全炉膛灭火检测
（三）火焰显示
四、主燃料跳闸（ MFT）
五、失去燃料 MFT
六、炉膛灭火保护
七、事故状态下燃烧器的投切控制
各项功能的具体
说明，参见教材。
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炉 膛 安 全 监 控 系 统
第八章
Furnace Safeguard Supervisory System
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2013-3-2 2
第一节 概述
一、炉膛安全监控系统的地位
大容量锅炉需要控制的燃烧设备数量比较多，有点火装
置、油燃烧器、煤粉燃烧器、辅助风 (二次风 )挡板、燃料风
(周界风 )挡板等，不仅类型比较复杂，而且它们的操作过程
也很复杂。所以大容量锅炉的燃烧器必须采用自动顺序控制。
炉膛安全监控系统 (Furnace Safeguard Supervisory System,简称
FSSS),也有称 燃烧器管理系统 (Burner Management System简称为
BMS),或称 燃烧器控制系统, 燃料燃烧安全系统 。
FSSS是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系统。
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2013-3-2 3
FSSS能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下,
? 连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态,
? 不断地进行逻辑判断和运算，必要时发出运作指令，通
过各种联锁装置，使燃烧设备中的有关部件 (如磨煤机组、
点火器组、燃烧器组等 )严格按照既定的合理程序完成必
要的操作,
? 对异常工况和未遂性事故作出快速反应和处理。
? 防止炉膛的任何部位积聚燃料与空气的混合物，防止锅
炉发生爆燃而损坏设备，以保证操作人员和锅炉燃烧系
统的安全。
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? 自动地完成各种操作和保护动作；
? 避免运行人员在手动操作时的误动作；
? 及时执行手动来不及处理的快动作,
如,紧急切断和跳闸等 。
炉膛安全监控系统实际上是把燃烧系统的安全运行规
程用一个逻辑控制系统予以实现。 采用 FSSS能,
? 运行人员可以通过 CRT键盘和控制盘 （ BTG盘 ） 或
其它接口设备, 发出各种指令, 启 /停燃烧系统有关
设备 。
? 燃烧设备可以分别单独启停, 也可以根据一定的组
合成组自动启停 。 如,
炉膛安全监控系统要求自动化程度较高，如,
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2013-3-2 5
它能将同一层的给煤机, 磨煤机, 有关风门挡板及
其它辅属设备一起组成一个自动系统, 运行人员只需发出
启动某台磨煤机的指令, 当所要求的许可条件都满足时,
系统将自动按照适当的时间程序进行一系列动作；
也能将准备投入运行的所有磨煤机层组合一起, 运
行人员只要发出一个启动指令, 系统将所有磨煤机层按顺
序逐层自动投入运行 。
无论是自动启停或遥控操作单台设备的启停, 系统逻
辑通过各种安全连锁条件, 保证这些 设备及整个系统的安
全, 防止危险情况的发生 。
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2013-3-2 6
因此, FSSS是根据不同的控制对象和不同的控制要求
来确定它的功能的 。
如今, 炉膛安全监控系统被视为现代锅炉控制系统的
重要支柱之一 。
炉膛安全监控系统与控制对象密切相关，即与,
等 都有直接关系
锅炉结构,
燃烧器布置,
制粉系统,
油系统,
点火器
一次仪表取样点,
火焰检测器的安装位置,
执行机构的工作性能。
以及它们的运行方式
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二、炉膛安全监控系统的作用
炉膛安全监控系统的主要组成部分一般包括,
? 连续监视运行,
? 控制点火及暖炉油枪,
? 对磨煤机, 给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作,
? 监视油层, 煤层及全炉膛火球火焰 。
? 吹扫, 点火和带负荷运行时, 控制风箱挡板位置 。
? 向模拟量控制系统, 计算机监视系统, 旁路控制系统及
汽机控制系统等提供状态信号 。
1、燃烧器控制系统 (Burner Control System,简称 BCS)
BCS的主要作用是,
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? 在锅炉运行的各个阶段, 包括启停过程中, 预防在锅
炉的任何部分形成一种可爆燃的气粉混合物, 防止炉
膛爆炸 。
? 在对设备和人身有危险时, 产生主燃料跳闸 (Main
Fuel Trip简称 MFT)信号, 并提供, 首次跳闸原因,
的报警信号, 以便事故查找和分析 。
? MFT信号发出后, 切除所有燃烧设备和有关辅助设备,
切断进入炉膛的一切燃料 。
? MFT以后仍需维持炉内通风, 进行跳闸后的炉膛吹扫,
清除炉膛及尾部烟道中的可燃混合物, 防止炉膛爆炸 。
2、燃料安全系统 (Fuel Safety System,简称 FSS)
FSS的主要作用是,
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2013-3-2 9
炉膛安全监控系统的主要功能是在锅炉启、
停和运行的任何阶段防止锅炉的任何部位积聚爆
炸性燃料和空气混合物，防止损坏锅炉和燃烧设
备的恶性爆炸事故发生。
为此，必须弄清炉膛爆炸的原因及其防止。
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第二节 炉膛爆炸的原因及其防止
一、炉膛爆炸的原因
炉膛或烟道中积聚了一定数量未经燃烧的燃料与空气
一起形成的可燃混合物，在遇有点火源时 （如锅炉启动点火、
锅炉熄火后重新点火、炉膛内燃料本身所积存的热能等）,会使可
燃混合物突然点燃。由于火焰传播速度极快，积存的可燃
混合物近于同时点燃，生成烟气后容积突然增大，一时来
不及排出炉膛，致使炉膛压力骤增，这种现象称为爆燃
(俗称, 打炮, )。 严重的爆燃即为爆炸。
由于炉膛压力过高，当超过炉膛结构所能承受的压力
时，使炉墙向外崩塌，称为,外爆,。
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设进入炉膛的燃料为 B（ kg）,其发热量为 Q（ kJ/kg），
炉膛体积为 V(m3), 吸热后的温度变化为 ΔT （ K）,炉膛里
介质的定容比热为
外爆可以通过热力学定律予以说明。
则可得出方程式,)/( 3 KmkJC
v ?
VTCVBQ ?? 爆炸瞬间炉膛的传热过程近似为 定容绝热过程,由热
力学定律得,
TT
T
T
T
P
P
???? 1
1
2
1
2
1
式中 P1,P2——爆炸前, 后的介质压力；
T1,T2——爆炸前, 后的介质温度 。
将上两式联立求解得,
]1[
1
12
VCVT
BQPP ??
由上式可以得出以下结论,
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爆炸前温度越低, 则爆炸后产生的压力 P2越大 。
在锅炉点火时, 炉膛温度 T1越低, 点火时用的燃油发热
量 Q较高, 因而点火时炉膛爆炸造成的破坏性很大 。 而正常
运行时温度 T1较高, 且采用的燃煤发热量 Q较低, 因而破坏
性较前者小 。
由于锅炉在启运、运行和停炉的 全过程 都可能发生爆
燃、甚至爆炸的恶性事故，故在考虑锅炉安全保护时，必
须在 全程投入 炉膛安全监控系统。
点火时的爆燃称 冷态放炮,它一般损坏下部或整个炉膛。
运行时的爆燃称 热态放炮,它一般损坏炉顶和水平烟道。
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炉膛除了外爆，有时还会发生炉膛内爆。当炉膛压力
过低，炉膛内外差压超过炉墙所能随的压力时，炉墙就会
向内坍塌，这种现象称为炉膛,内爆, 。发生炉膛内爆的
主要原因,
(1)炉膛在瞬间突然熄火，造成炉膛负压过大；
(2)引风机出力较大，造成较大的负压力，这是由于控
制系统失灵或运行人员误操作造成的。
烟气的物理状态可由理想气体定律得到,
V
M R TP ?
式中 P—介质的绝对压力； M—介质的质量； R—气体常数；
T—介质的绝对温度； V—炉膛体积。
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显然, 当 M(介质的质量 ),R(气体常数 ),V(炉膛体积 )均确
定后, 炉膛熄火后使 T下降, T下降又引起 P下降 。 当这个下
降幅度超过炉膛结构所能承受的压力时, 炉墙就会向内坍
塌而造成内爆 。
炉膛的熄火速度越快, P下降幅度也就越大 。
锅炉熄火时负荷越大, 炉膛压力下降幅度也越大 。
二, 炉膛爆炸的防止
炉膛爆燃大多发生在点火和暖炉期间, 炉膛熄火和锅
炉低负荷运行也经常会发生炉膛爆燃 。 为此, 应根据不同
的运行工况采取不同的防范措施 。
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防止炉膛爆燃的 原则性 措施一般为,
1,在主燃料与空气混合物进口处要有足够的点火能源, 点
火器的火焰要稳定, 要有恰当的位置和一定的能量, 能
将进入炉膛的燃料迅速点燃 。
2,当进入炉膛的燃料未点燃时, 应尽快采取措施缩短未点
燃的时间, 以减少可燃混合物在炉膛的积存数量 。
3,对于已进入炉膛的可燃混合应尽快冲淡, 使之不在可燃
范围内, 并不断地将它吹扫出去 。
4,当进入炉膛的燃料只有部分燃烧时, 应继续冲淡, 使之
成为不可燃的混合物 。
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一般说来, 点火时最危险的情况为点火器已点着, 但
能量太小, 不足以将主燃烧器点燃 。 此时火焰检测器显示
为, 有火焰, (点火器火焰 ),而实际上主燃烧器并未点燃,
此期间进入炉膛的未燃燃料积存在炉膛内, 待主燃烧器点
燃后又将存积的燃料一起点燃, 形成爆燃 。
因此,应尽可能缩短主燃烧器的点火时间, 若在 10s内
未点燃主燃烧器就应切断燃料, 重新吹扫, 然后再重新点
火 。
点火期间所用的燃烧器数量应尽可能少些，每只燃烧器
的燃烧率不应太低，这样使火焰稳定、操作简化，又可减少
误操作。但为了使炉膛均匀加热，在暖炉期间应有足够的燃
烧器投入工作，使整个炉膛充满火焰。
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不论在何种情况下, 当某一燃烧器火焰熄火, 应立即
切断该燃烧器或一组燃烧器的燃料, 若全炉膛火焰熄火,
则应切断全部燃料, 实行紧急停炉 。
? 锅炉甩负荷时，炉膛送风量应维持在甩负荷前的数值；
? 机组甩负荷后，应尽可能减少炉膛中燃烧产物的流量；
? 若能在 5-10s的期限内 (不是立即地 )消除炉膛中的燃料，
则机组甩负荷后炉膛压力偏离正常值的幅度就能缩小。
防止炉膛内爆是一个新问题，现在仍在摸索过程中。
为防止炉膛内爆，在燃烧控制系统设计中应注意,
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第三节 炉膛安全监控系统构成
一、系统的基本组成
通常一套完整的炉膛安全监控系统其硬件设备由控制台、
逻辑控制系统、驱动装置和检测敏感元件组成。如图所示。
操作指令 控制信号
返回信号
检测信号
控
制
台
逻辑控制系统
被控对象
驱动装置
敏感元件
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2013-3-2 19
(一 )控制台
包
括
系统模拟盘
就地控制盘
CRT与键盘
控制盘 (BTG盘 ) ① 指令器件,必要的操作开关和按钮 ② 反馈器件,反映运行状态的指示灯
用来运行人员输入指令和监视状态
信息,
仅用于维修、测试和校验现场设备，
就地控制通常限制在最低限度,
位于 FSSS逻辑柜内，可对各层燃烧
设备及总体功能进行模拟操作试验，
用于检查相应的逻辑功能是否正常,
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2013-3-2 20
该系统根据运行人员发出的操作命令和检测信号, 进
行综合判断和逻辑运算, 只有在逻辑系统验证满足一定的安
全许可条件后, 才将运算结果送到相应的驱动装置上, 用以
操作控制对象 (如风门挡板等 )。
操作完成后, 通过检测, 再由逻辑控制系统返回信号
送至控制台, 告知设备的操作运行状况 。
当出现危及设备和机组安全运行的情况, 逻辑系统会
自动发出停运有关设备的指令 。
(二 )逻辑控制系统
它是整个炉膛安全监控系统的核心，所有运行人员的指
令都是通过逻辑系统实现的，所有驱动装置和敏感元件的状
态都通过逻辑系统进行连续监测。
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2013-3-2 21
逻辑系统采用分层控制的方式, 即对每一个层分别进
行控制 。 每一个层的故障不会影响整个机组的运行, 从而
大大提高了整体可靠性和可用率 。
(三 )驱动装置
用于控制和隔离进入炉膛的燃料 (油、煤 )和空气的执行
机构，主要有,
电动阀门,
气动阀门,
挡板的驱动机构
① 如暖炉油跳闸阀、热风门等；
② 马达启动器 如给煤机、磨煤机、风机等电动机的启动器；
③ 油枪伸缩机构
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由于 FSSS是逻辑控制系统, 它给这些驱动装置的指令,
不是开, 就是关；不是投入, 就是退出 。 而某些燃烧控制任
务是由 CCS承担的, 如：一次风和二次风调节挡板开度大小
的控制 。
(四 )敏感元件
用来监测炉内燃烧和燃料空气系统状态的装置。包括,
压力开关 。 用于反映炉膛压力、燃油和空气压力等，
当超过允许值时发出报警或跳闸等信号。
温度开关 。 用于反映空气、燃料的温度，如磨煤机
出口温度、燃油温度等。
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2013-3-2 23
限位开关 。 用于限止阀门和挡板的行程, 以保证运
行在规定的安全限度之内, 或提供一个
证实某设备开 /关的信号 。
敏感元件常与一些反馈元件 （如控制盘上的指示灯、光
字牌） 相连。
流量开关 。 用于反映空气、燃料的流量，或用差压表
示，如某一管道、空气预热器、风机的进
出口差压。
火焰检测器 。 用于燃烧器的火焰判别或炉膛火球监视。
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2013-3-2 24
现有的炉膛安全监控系统的类型很多, 由于逻辑控制
系统是任何炉膛安全监控系统的最主要, 最关键的控制设
备 。 因此, 不同类型系统的差异主要体现在其逻辑控制系
统上 。 逻辑控制系统有以下几种类型,
二、逻辑控制系统的类型
主要由继电器组成 。 其特点是抗干扰能力强, 结构简单,
能提供足够的动力去指挥驱动器, 但其体积太大 。
1、继电器式
是一种采用专用固定接线顺序控制器的系统 。 避免了电
磁式继电器体积大, 数量多, 控制柜庞大的弊端, 使得装置
简单可靠, 可做成积木式组件 。 但是, 如在运行调试中发现
部分功能设计不能满足使用要求而需改进时, 则必须改动逻
辑功能卡或改动逻辑接线, 将耗费一定的工作量 。
2、逻辑组件式
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采用单板计算机构成 。 它是在固态硬接线控制系统的基
础上发展而成的 。 如 Forney公司的 AFS-1000型燃烧器管理系
统等 。
3、微计算机式
利用可编程控制器 (PLC)构成 。 有两种应用方式,
（ 1） 利用单独的 PLC控制单个燃烧器, 然后将各 PLC挂接到上位
计算机上, 进行综合控制 。 如日本三菱公司的自动燃烧器控制系统
（ DABS） ;
（ 2） 由几个 PLC采用冗余的组态方式配置成一个环形控制系统,
控制所有的燃烧器, 以提高炉膛安全监控系统的可靠性 。 如美国 CE公
司 FSSS的近期产品 。
4、可编程控制器 (PLC)式
目前，以微处理器为基础是控制系统的发展方向。采用
微处理器的控制装置具有速度快、可靠性高、控制系统构成
简单、功能强、程序可变等优点。
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三,炉膛安全监控系统的功能
在锅炉启 /停阶段,按运行要求启 /停油燃烧器和煤燃烧器。
机组事故情况下,与 CCS配合完成
主燃料跳闸（ MFT）,
机组快速甩负荷（ FCB）
主要辅机自动减负荷（ RB）
MFT时,发出 MET指令，并指出跳闸原因，由 MCS完成相应
的调节，实行紧急停炉。
FCB时,迅速将一层油投入，并将与该油层不相邻的煤层
磨煤机全部切除，使锅炉带最低稳定负荷运行，
实现停机不停炉。
与 MCS配合按要求迅速切除部分磨煤机, 使机组
负荷降低到预先规定的负荷目标值 。
RB时,
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炉膛安全监控系统不实现调节功能，不直接参与燃料
量和送风量的调节等，仅完成锅炉及其辅机的启停监视和
逻辑控制功能，但它能行使超越运行人员和过程控制系统
的作用，可靠地保证锅炉安全运行。
锅炉的调节功能是由 CCS完成的，炉膛安全监控系统
与 CCS相互之间有着一定联系与制约，其中炉膛安全监控
系统的安全联锁功能的等级是最高的。
炉膛安全监控系统的具体安全联锁条件要根据各个机
组的燃烧系统结构、特性和燃料种类等因素决定。对于大
部分燃煤机组来说，炉膛安全监控系统包括下述主要安全
功能,
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1、炉膛点火前的清扫
其目的是为了在启动前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧
的燃料和气体清除掉，避免锅炉爆炸事故的发生。
2、油点火控制
锅炉正常启 /停和燃烧不稳定时，投入点火器运行的功能。
3、煤粉燃烧器投入控制
当锅炉已经用油暖炉，且满足一定的许可条件，可通过
接口设备启动磨煤机，引入主燃料，使煤粉燃烧器投入运行。
4、连续运行的监视
在正常运行的情况下，对炉膛燃烧情况进行连续的监测；
异常情况时发出警报，提醒操作，避免引起的跳闸事故；
运行人员来不及处理异常情况的时候，将自动启动跳闸。
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5、紧急停炉（主燃料跳闸 MFT）
在锅炉安全受到严重威胁的紧急情况下,如汽轮机甩负
荷，锅炉熄火、失去风机、汽包水位过低或过高等,若运行
人员未能及时处理，将实现“主燃料跳闸”（即 MFT） ——
将正在燃烧的所有燃烧器的燃料全部切断或以层为单位跳掉
磨煤机、给煤机等设备。任何时候锅炉设备的安全遭受危险
时，运行人员可以直接启动 MET或跳掉个别设备。
6、磨煤机组、燃烧器、点火器停运
包括 正常停运 和 紧急停运,系统提供了这两种停运方式的
逻辑。当正常停运指令发出或紧急停运条件满足时，系统将
按一定的逻辑顺序停运相关设备。
7、燃烧后的吹扫
在锅炉跳闸后和重新点火前，不管停炉和重新点火之间时
间间隔多长，都必须对炉膛进行吹扫，以清除可能储存在炉
内的可燃物质。
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典型炉膛安全监控系统的 功能结构,如图所示。
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四,炉膛安全监控系统 的逻辑及功能结构
从逻辑结构上来看，炉膛安全监控系统分为,
下位逻辑,是控制具体对象的角逻辑回路，用来实现对一台煤
粉燃烧器或点火器控制。
上位逻辑,
层 逻 辑,是对层燃烧器进行自动点熄火控制和
状态监视的回路。
公共逻辑,是对全部燃烧器进行监控，实现,
主燃料跳闸（ MFT） 或锅炉紧急停炉,
快速切除负荷（ FCB）,
主要辅机局部故障自动减负荷（ RB）
功能的逻辑回路。
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操作指令 (计算机或手动指令 )送至上位逻辑，再由它向各
个下位逻辑发出指令，对角逻辑回路实现控制。
若上位逻辑故障，仍可通过下位逻辑或现场操作对燃烧
器实现控制，不会影响锅炉运行。
若下位逻辑发生故障，则仅仅影响该逻辑控制的燃烧器
运行，而其它燃烧器仍可继续运行。
运行中,
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第四节 火焰检测器
一、火焰检测原理
燃烧火焰具有各种特性，如发热程度、电离状态、火
焰不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪烁现象、差压、
音响等、均可用来检测火焰的, 有, 或, 无, 。
以煤、油作为燃料的锅炉在燃烧过程中会辐射红外线
（ IR）,可见光和紫外线（ UV）。
下图给出了油、煤气、煤粉及 16500C 黑体发射的 辐射
强度 光谱分布。
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从图中可见,所有燃料燃烧都辐射一定量的紫外线和大量
的红外线，光谱范围涉及 红外 — 可见 — 紫外 。因此，整个
光谱范围都可以用来检测火焰的, 有, 或, 无, 。
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2013-3-2 35
燃料种类不同，火焰辐射的光强分布是不同的，相应地
采用的检测元件也会不一样。一般说来,
燃煤时,火焰中的紫外线容易被燃烧产物和灰粒等吸收
而很快减弱。因此，煤粉燃烧火焰宜采用 可见
光 或 红外线 火焰检测器。
燃油时,火焰中存在大量的发光炭黑粒子，它也能辐射
较强的可见光、红外线和紫外线。因此，可采
用对这三种火焰较敏感的检测元件进行测量。
燃气时,火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，因此，可
采用 紫外线 火焰检测器进行测量。
除辐射稳态电磁波外，所有的火焰均呈脉动变化。对
于燃煤与燃油的电站多燃烧器炉膛，在投 /切单只燃烧器时
的火焰闪烁频率分布如图所示,
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煤粉, 有火, 与, 无火, 之间辐射强度最大差异在闪烁频
率约为 300Hz处；
油, 有火, 与, 无火, 之间辐射强度最大差异在闪烁频
率约为 100Hz处。
即皆在较高的频率（ 100 Hz以上）处，能较好地实现检测。
由图可见,
煤粉火焰 油火焰
投
切
投
切
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火焰闪烁频率与振幅间的关系，取决于燃烧器结构布置
和运行条件、燃料种类、检测方法以及观测角度等因素。
火焰 的 闪烁频率在一次燃烧区较高，在火焰外围处较低，
距一次燃烧区越近，高频成分（ 100～ 300 Hz） 越强；
一般而言,
概括的说，炉膛火焰发出的辐射能以不同的频率闪烁着，
不同燃料、不同燃烧区的闪烁频率是不同的。炉内燃烧的好
坏，其火焰的平均光强度也是不同的。 —— 火焰检测器就是
利用火焰的 闪烁频率 和 光强 度来鉴别火焰 有无 及 强弱 的。
全炉膛的闪烁频率要比单只燃烧器的闪烁频率低得多。
二、火焰检测器类型与选用
火焰检测器是炉膛安全监控系统中的关键部件。常有,
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1、紫外线火焰检测器
是一种利用火焰的紫外线强度判别火焰有无的检测装置。
由于紫外线波长范围较狭小（在 2?10-7～ 3?10-7m之间），故，
采用的检测探头是可见光和红外线不敏感的紫外光敏管。
2、可见光火焰检测器
是 一种 利用火焰可见光检测火焰有无的装置。可见光敏
感元件有光敏电阻、光电二极管、硅光电池等，能产生与火
焰强度成正比的模拟信号，其感受区在 3?10-7～ 8?10-7m之间
（可见光的蓝绿区）。
是 一种 利用红外线探测器件的火焰检测装置。采用的敏
感元件为硫化铅光敏电阻，可检测燃烧火焰中的可见光和
9?10-7m以上的红外线，其可靠性高、应用范围广、单只燃烧
器监视效果好火焰检测器。
3、红外线火焰检测器
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（ 1） 正常启 （ 停 ） 时, 从给煤机启动到燃烧器火焰建立 （ 或
给煤机停止到火焰熄灭 ） 有延滞时间存在；
（ 2） 检测探头受辐射热, 煤尘, 飞灰与腐蚀性气体的影响,
工作条件恶劣 。
（ 3） 由于火焰向喷嘴方向的传播速度低于燃料的喷出速度,
在喷嘴出口处有脱火区 。
（ 4） 紫外线辐射强度低；
（ 5） 煤喷嘴周围有大片浓密的未燃煤粉遮盖；
由于电站燃煤锅炉的火焰监测中具有下列特点,
因此，目前国内外燃煤锅炉（特别是新建的大型电站锅
炉）普遍采用以探测红外线和可见光为基础的火焰检测器，
逐步取代了传统紫外线光敏管检测器的地位。
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2013-3-2 40
三、典型火焰检测器
（一）可见光火焰检测器
检测火焰在可见光谱段闪烁的煤粉火焰监视产品有多种。
如 Bailey公司的火焰闪烁检测器,CE公司的 Safe ScanⅠ 和 II
型检测器等,下面以 CE公司的产品为例，介绍可见光火焰检
测器。
CE公司生产的 Safe Scan I型和 II型火焰检测器, 是一种
利用光电管的光敏特性制成的可见光式火焰检测器 。 其光电
管的光谱特性如图所示,
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2013-3-2 41
其中，带红外滤波的光电管特性的敏感波长为 400~700nm，
其范围正好在可见光的波长范围，且它的波形峰 — 峰值较大，
灵敏度较高（如图中所示），能提高火焰信号的鉴别能力。
因此,Safe Scan I型和 II型火焰检测器正是利用了这一特性。
光导纤维响应 —
带红外滤波光电二极管响应
— 无红外滤波光电二极管响应
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2013-3-2 42
火焰检测器原理性框图，如图所示。
探头 炉膛火焰通过探头内的透镜将光
信号引出炉膛,
探头板将光信号转换成电流信号,
该电流信号的大小反映了炉膛火焰的
强弱, 电流信号的频率反映了火焰的
脉动频率 。
电流信号通过屏蔽电缆送往处理
机架内, 经, 电流 — 电压, 转换和放
大后, 分别对火焰信号进行频率检测,
强度检测和自身故障检测, 并用发光
二极管指示结果 。
强度检测信号在一超小型表计上
可以反映出火焰信号的强度大小 。
如果火焰检测器本身无故障, 火
焰频率信号和强度信号又在设定的正
常范围内, 则, 强度,,, 频率, 指
示灯亮,, 故障, 指示灯灭, 并发出
,有火焰, 信号 。
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CE Safe Scan I型火焰检测器的具体结构。如图所示,
说明见教材
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Safe Scan II型火焰检测器的测量原理与 I型基本相同,
但它能采用一个探头同时检测两种不同燃料的火焰, 能在背
景是炉膛火球火焰的情况下, 鉴别出邻近单根油枪的火焰 。
探头部分将检测到的两种燃料的可见光信号转换成电流
信号, 送到检测器的处理机架 。 同样, 处理机架内部也设有
频率检测, 强度检测和故障检测回路 。
Safe Scan II型火焰检测器的频率检测回路有两路,
一路按单根油枪火焰频率设定；
一路按煤粉火焰频率设定 。
两路频率检测回路都与一个探头相联, 这样避免了在同
一个二次风室内装设两套火焰检测探头, 可节省一部分探头
及电缆的投资 。 探头装置于油枪边, 当油枪停止工作时, 又
可检测煤粉火焰 。
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2013-3-2 45
（ 1）单个火焰检测器的应用
煤油混烧情况下，若检测某一煤粉喷燃器的火焰状态。
可 将火焰检测器的探头对准喷燃器，摄取火焰信号。
其火焰强度含有,背景火焰强度分量 喷燃器火焰强度分量
火焰频率则含有,油火焰频率 煤火焰频率
火焰信号经光电转换、对数放大、传输放大后，将信号
送至处理机架，再经电流 /电压转换，分别送至三个检测回路。
若光电转换正常，故障检测回路输出“无故障”信号。
此时，频率检测回路的频率设定值为煤火焰脉动频率值，检
测回路的低通滤波器将油火焰的高频分量滤去，电路输出
“频率允许”。
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2013-3-2 46
（ 2）层火焰监视的应用
四角喷燃锅炉的炉膛火焰检测一般都是以层为单位。
每层安装 4只探头检测同层 4只油枪或煤粉燃烧器的火焰。
此时，同一层四个角的单个火焰检测器处理后的火焰信号，
需送到, 2/4火焰指示和故障电路, 进行逻辑运算,
该电路原理图如下。
,强度允许,,, 频率允许,,, 无故障, 信号经过
,与, 运算, 输出, 有火焰, 信号 。 三个信号中某一信号为
逻辑, 0”,, 有火焰, 信号就消失 。
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2013-3-2 47
当 4个检测器中有两个或两个以上显示有火焰时，则输
出本层“有火焰”信号，同时 LED发光二极管点亮，表示层
火焰存在。
当 4个检测器中有任何一个出现故障，则发出“本层火焰
检测器故障”信号，进行声光报警，并闭锁层火焰信号。
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2013-3-2 48
（二）红外线火焰检测器
Forney公司的 IDD-II型火焰检测器是一种典型的红外动
态检测器，该检测器被设计仅对煤火焰一次燃烧区的动态特
性产生反应，而对其他火焰，炉墙等背景的红外辐射没有反
应。
IDD-II型红外火焰检测器的探头示意图如下,
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2013-3-2 49
检测探头用铸铜外壳密封电子线路，探头的体积较小，
其透镜接受到火焰中的红外线后，再由经过特殊处理的可
减少红外传输损失的光导纤维传送，经光 — 电器件转换成
电信号送到远方安装的电子线路板上。
电子线路板是以集成电路为主的，可对送来的电信号
进行处理；输入有高 /低二个信号通道，以适合不同工况或
不同燃料对信号灵敏度的需要，且有助于对单只燃烧器火
焰的鉴别。
IDD-II装置可对时间延迟量进行调整，并设有自检回路。
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2013-3-2 50
IDD-II型红外检测器的主要技术性能如下,
检测器敏感元件：硫化铅光敏电阻；
火焰的频率范围：低位为 15~4000Hz；
高位为 55~7500 Hz；
探头的工作温度,60 0C（ 140F） ；
放大器工作温度,55.7 0C(130F)。
检测器工作波长,700~3200nm；
检测元件视野角,900
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2013-3-2 51
IDD-II型检测器探头布置于四角各燃烧器的二次风风
口内，在同一水平高度（同一层）的四个探头与同一机箱
相接。
当鉴别单根油枪的火焰时，通常将探头安装在油枪旁；
当检测全炉膛火焰时，通常将探头置于二个相邻燃烧
器层中间的二次风口内，视角为 3?。
实践证明,IDD-II型火焰检测器在鉴别能力、抗干扰
能力、可靠性、冷却及吹扫等方面能够满足使用要求。
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2013-3-2 52
四、火焰检测器的安装和调整
（一） 火焰检测器的安装
火焰检测器的安装位置对火焰检测的可靠性至关重要。
一般而言，煤粉燃烧器的火焰监视采用交叉布置，即
相邻两层煤粉喷嘴中间布置一层探头，该探头对上、下相
邻两层煤粉喷嘴火焰均有信号反映，而以下层火焰监视为
主。
探头平行装在二次风口内，有利于探头清洁、防止结
焦等。探头开孔简单，不涉及水冷壁弯管等问题。但由于
二次风道长，很难用机械办法调整探头角度，一般采用固
定探头。
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2013-3-2 53
探头除了置于二次风口内外，也可从侧墙看火孔或开孔
插入，对准火焰靠近根部的光亮区域。此时，由于探头不在
二次风中，炉膛辐射温度很高，因而要求探头冷却风十分可
靠。为降低探头温度，往往将探头退至炉墙外，前端加装导
光管，对准目标区域。
CE公司的 I型或 II型火焰检测器的探头通过挠性金属和
刚性管与探头安装室相连接, 采用金属管的目的是为了使检
测器探头能随着燃烧器的摆动而移动, 在操作时不能过分弯
曲挠性金属管, 以免损坏内部的光纤电缆 。
根据燃料燃烧的特性, 火焰脉动频率与燃料的品种,
燃点及燃烧喷口的相对位置有关 。 一般越靠近燃烧器喷口,
火焰脉动频率越高 。 为了使火焰检测系统有一个较高的设定
频率, 必须使探头尽可能的摄到最接近燃烧器喷口的部位 。
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2013-3-2 54
调整时，既要考虑检测器的可靠性，又要考虑其鉴别能
力。 在燃烧器上装设多层检测器探头，调整时应将底层探头
的值设定低一些，即主要考虑可靠性，而顶层检测器调试则
可多考虑些鉴别能力，这是因为在低负荷运行时司炉往往要
切掉顶层燃烧器，此时需由火焰检测器监视切投是否成功。
火焰检测器的调试是一项非常细致的工作，必须在锅炉
运行人员的密切配合下反复调整各设定值。其调试流程如图
所示,
（二）火焰检测器的调整
火焰检测器的调整内容包括：灵敏度、频率响应范围、
延时等各项参数。使其在燃烧正常或恶化、相邻燃烧器投入
或停运、锅炉负荷大小等不同运行条件下能发出准确的信号。
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2013-3-2 55
PULL IN用以判定火焰是否相对较长时间
处于低值的设定点，如图中 c点所示。当火焰
处于低值的时间 Δ t≥x 时认为火焰丧失。
图中 PULL IN和 DROP OUT为火焰
强度的 2个设定点，如图所示,
DROP OUT设定点用以快速反映火焰信号
的丧失，即火焰信号一旦越过该设定点，如图
中 b点所示，即被认为火焰丧失。
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2013-3-2 56
概括地讲：火焰强度信号在 PULL IN 以上或低于 PULL IN
的时间极短（ a点所示），则认为该火焰信号有效。火焰强度
信号一旦低于 DROP OUT或较长时间低于 PULL IN 时，则认为
火焰信号是无效的。
在以上工作完成的基础上, 便可进行频率调试及其它工
作 。 通过 8个微动开关可以设定频率, 其值的大小视燃料种
类或正常燃烧时的火焰脉动频率而定 。
PULL IN 和 DROP OUT 的基本调试方法如下,
（ 1）启动相关层燃烧器，相应的角要有火焰信号以保证
燃烧器稳定燃烧。
（ 2）按下 PULL IN 按钮，调整设定值电位器 R221,使强
度指示灯亮后再将监视表指针调低 5格。
（ 3）按下 DROP OUT按钮，调整设定值电位器 R231,使监
视表指针在 PULL IN 的基础上再调低 5格。
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2013-3-2 57
第五节 典型炉膛安全监控系统
一,CE公司的 FSSS
我国引进的 300MW,600MW机组和国产 300机组，
有许多都装有美国 CE公司提供的 FSSS。 下面介绍某国
产 300MW机组配置 CE公司 FSSS的基本应用情况。
（一）燃烧器的布置
该锅炉的燃烧器布置在炉膛的四角，燃烧器的中
心线与炉膛中央的假想圆相切，如图所示,
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2013-3-2 58
(b)一个角的层布置 (a)燃烧器四角布置示意图
下表列出了整个燃烧器组标高层的各种辅助风、燃料风、
过燃风、煤粉喷嘴、暖炉油枪、点火器及火焰检测器的分布
情况。
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2013-3-2 59
火焰检测器
层符 辅助风 燃料风 过燃风
主燃料
（煤粉）
暖炉油
轻油
点火器
I 型 II 型
FF *
EF *
E * *
DE * * * *
D * *
CD * *
C * *
BC * * * *
B * *
AB * * * *
A * *
AA *
（二）系统结构
CE公司 FSSS的逻辑控制系统，采用可编程序控制器 PLC
组成的环形分配器，系统组态如图所示,
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2013-3-2 60
系统由 5台 PLC构成环形分配器网络，每
台控制器分为以下三个部分,
（ 1）空白部分,表示控制功能。
①控制 A,B,C,D和 E层磨煤设备。
②控制 AB,BC,DE层的油系统。
③标有, UNIT”的为系统公用部分的
控制，用来控制整台锅炉机组。
（ 2）右边阴影部分, 表示本身设备的安全保护功能 。
（ 3）左边阴影部分, 表示相邻设备的安全保护功能。
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2013-3-2 61
PLC配置成环形网络后, 使安全功能具有双重化性质 。
当一台 PLC故障时, 其保护功能由其相邻的 PLC来承担,
不会影响已投运设备的运行 （ 除非相邻的可编程序控制器也同时出
现故障 ） 。 因此, 当设备运行时, 也能对故障的 PLC进行维修 。
显然, 这种采用 部分 双重化比采用 整体 双重化结构形式较为
经济, 可靠 。
各 PLC之间的联系及与外系统的联系均通过硬接线连接 。
通过门路 （ GATE WAY） FSSS 可挂接到分散通信网络
（ distributed communication network,DCN） 上, 以便与其他
系统 （ 如 DAS,CCS等 ） 进行数据通信 。
FSSS可以独立配置 CRT,也可通过整个机组的通信网络
与其他系统合用公共操作员站和工程师站 。
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2013-3-2 62
锅炉启动前及停运后的炉膛清扫；
轻油, 重油系统的泄漏检查及轻油, 重油快关阀控制；
燃烧器火焰检测及全炉膛火焰检测 （ 炉膛灭火保护 ） ；
锅炉紧急停炉 （ MET） 时燃料的切断控制；
燃烧器的点, 熄火自动控制；
风门挡板控制；
现场手动操作；
部分主要辅机故障, 自动减负荷 （ RB） 时, 燃烧器台数控制；
电网事故或汽轮发电机跳闸时, 锅炉燃料快速减少控制,
维持锅炉最低负荷运行, 实现停机不停炉或带厂用电运行 。
CE公司的 FSSS主要功能包括,
FSSS的功能框图，如图所示,
（三） FSSS的主要功能
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二,Forney公司的 BMS
美国 Forney公司的燃烧器管理系统主要用于锅炉燃烧
器的遥控启停和炉膛安全监视。国内使用较多的是 AFS-
1000型系统。
（一）系统组成
AFS-1000型装置是具有八十年代初技术水平的微处理
器系统，它由主系统和若干子系统组成，而每个子系统均
由一台单板计算机实现。
AFS-1000型燃烧器管理系统的结构框图，如图所示。
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（ 1） IDD-II红外火焰检测器 。
包括：探头, 光导纤维, 火焰信号放大器和冷却风系
统 。
（ 2） 逻辑控制系统 。
包括：单板机, I/O卡, 接口卡, 系统扩展卡和供电
系统等 。
（ 3） 专用测试设备 。
包括：维修检测系统, 火焰检测器性能测试器和卡件
测试器等 。
（ 4） 操作及显示装置 。
包括：操作盘 （ 灯光及按钮 ） 和彩色 CRT图形显示器 。
主要组成部分如下,
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（二）控制系统
主控卡 是系统的中枢, 它通
过内部通信总线, 借助回路的数
据传送, 报警监控, 信号指示,
CRT显示以及人一机对话可监视多
至 480个 回路控制卡 。
主控卡 可与其它 AFS-1000主
控卡取得联系, 还可通过光导纤
维或借助于 RS232串行数据接口与
控制室的主计算机通信 。
主控卡 可根据串联线路的控
制需要或并联通信总线的控制要
求构成多种组态 。
右图为 AFS-1000型系统的硬件组态。
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AFS-1000型系统共有,
30多种卡件 （ I/O卡有 16种 ）, 可灵活构成各种规模的系统 。
70多种应用软件模块, 可以实现各种控制功能 。
AFS-1000型系统提供了包括,火焰检测器性能测试装置、
系统模拟维修测试系统、卡件测试器、编程器等专用测试设
备, 能对燃烧器管理系统及其组件进行自动测试，可实现在
不停电状态下进行系统状态的诊断和维修。
AFS-1000型系统的一个子系统可使用一个卡架，一个卡
架为 128个 I/O通道，最多可扩展为 8个卡架。
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AFS-1000型系统具备了完善的系统设计手段，在逻辑设
计上最大限度地利用了标准的逻辑图，每种标准的逻辑图均
有预先编制好的软件模块。工程师可直接按照逻辑图利用计
算机进行应用程序设计，大大提高了设计工作的效率和质量。
AFS-1000型燃烧器管理系统的包括若干个子系统,
其应用如图所示,
如,煤子系统, 等。
主子系统,
轻油 /重油子系统
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不同子系统的职能如下,
主子系统 又称, 吹扫 /燃料安
全子系统,, 其它担负着锅
炉炉膛吹扫, 预点火和燃料
安全燃烧的职能 。。
轻油 /重油子系统 担负着油
系统的切 /投控制及点火控
制的职能 。 并连续监视轻油
/重油燃烧器及其点火器的
运行工况 。
煤子系统 担负着制粉系统的
切 /投控制的职能，负责锅炉
燃烧器各煤层的煤粉供给。
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1,火焰监测 。 对每个油喷燃器和煤粉燃烧器分别进行
检测并判断出角火焰失去, 层火焰失去, 全炉膛
灭火和临界火焰状态 。
2,炉膛自动吹扫控制 。
3,炉膛正, 负压越限保护 。
4,主燃料跳闸 （ MFT） 控制 。
5,油喷燃器的自动点火控制 。
6,制粉系统的控制 （ 包括 RB和 FCB控制 ） 。
7,CRT彩色图形显示及操作指导 。
（三） AFS-1000型燃烧器管理系统的主要功能
AFS-1000型系统的主要功能有,
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Forney公司 AFS-1000与 CE公司的 FSSS相比，在设计
上有些不同，如前者设有“角火焰丧失”和“临界火焰出
现”的跳闸条件，这些条件在某些国产机组上难以实现，
因而作了某些逻辑修改，将“临界火焰出现”的跳闸条件
改为报警信号。当出现该报警信号时，提醒运行人员及时
处理，防止炉膛熄火。
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三、三菱公司的 DABS
由日本三菱公司引进的 350MW单元机组，其控制系统
采用该公司 1985年推出的 MIDAS-8000计算机分级分散控制
系统。该系统由 15台 PDP11/73微型计算机构成。
在 MIDAS-8000系统中,燃烧器自动控制系统（ DABS）
与 DAS,CCS,…… 等一样，均作为整个机组控制系统的一
个子系统。
该单元机组的燃烧器自动控制系统 （ DABS） 。 用于 5台
磨煤设备, 24个轻油点火器, 4个暖炉油燃烧器, 20个煤粉
燃烧器, 2台送风机, 2台引风机及其他有关的辅助设备的控
制 。
DABS硬件组态图，如图所示,
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控制台 BTG
现 场 设 备
系统中 A机“工作”,
B机“备用” 。当时钟
监视器判断 A机故障后，
由双机切换单元,T”自
动切换到 B机。
系统接受运行人员或由单元计算机发出的操作指令, 或
机组故障信号 （ MET,FCB,RB）, 对这些信号进行综合处
理, 并通过 PLC控制燃烧器, 煤, 油等现场设备, 完成各个角,
层燃烧器的点, 熄火控制 。
系统采用 5台欧姆龙
的 C-2000型 PLC控制 5台
磨煤设备,1台 PLC用于
控制油系统。
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系统可分为 上位逻辑 和 下位逻辑 两部分。 上位逻辑 将集
控室操作台发出的燃烧器控制指令或机组故障信号进行综合
和处理，将管理控制信号送至下位逻辑,下位逻辑 由 PLC有
关的指令模块以及火焰检测器组成，控制相应层（段）的各
个有关设备。
四,Bailey公司的 BMS
贝利公司燃烧器管理系统（ BMS）,也是由 INFI-90分散
控制系统予以实现的一个应用系统。
BMS的主要硬件包括,
过程控制单元 （ 核心核心部分 ）, 高能点火器, 火焰检
测器, 油跳闸阀, 油喷嘴闸, 气动推进器, 气动阀, 磨煤机,
给煤机, 风门档板, 冷却风机, 就地电磁阀柜, 数字逻辑站,
事故记录器等设备及驱动机构；各种压力, 温度, 液位, 流
量等传感器和变送器以及现场电缆 。
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Bailey公司的 BMS结构框图如图 8-24所示。
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采用了 4个过程控制单元, 其中,
PCU8,为公共逻辑 。 执行炉膛吹扫, 油泄漏试验,
二次风挡板控制, RB,FCB及 MFT等功能；
PCU9,为轻油燃烧器和重油燃烧器的控制逻辑；
PCU10,为磨煤机 A,B,C的控制逻辑；
PCU11,为磨煤机 D,E,F的控制逻辑 。
系统的基本功能
（ 1）具备炉膛吹扫点火控制、火焰监视、主燃料跳闸、油泄
漏试验、燃烧器控制等基本功能。包括燃烧系统各个设
备的动作所必须遵循的安全联锁、许可条件、启停顺序
以及它们的逻辑关系，使整个锅炉能按照正确的顺序进
行安全启停和正常运行。一旦安全联锁条件破坏或规定
的许可条件不满足，则自动停止执行程序，并作出相应
的反应，保证锅炉燃烧系统所有设备处于安全状态。
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（ 3） 可通过 MCS的画面设计, 显示出燃油系统, 制粉系统,
燃烧器系统等各种系统图, 并进行系统状态显示, 火
焰检测器状态显示, 控制逻辑在线调整显示, 组态操
作显示, 表格显示, 报警汇总显示等等 。 通过画面中
图形颜色, 形状的变化或闪动, 来反映过程设备状态
的变化 。
（ 2）可对外部输入 /输出的开关量、模拟量、脉冲量进行分
类、编号，以便对数据库进行存取，同时也能使管理
命令系统（ MCS） 通过通信环路进行调用，以便进行
监视和限值整定等操作。
有关系统的应用，参阅教材。
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五、国产炉膛安全监控系统
（一）阿城继电器厂 MHB系列炉膛安全监控系统
是在吸收美国 CE公司技术基础上，结合我国国情开发
研制的系列产品，其型号有 MHB-A型,MHB-B型,MHB-
C型。
（二）北京检测仪器厂的燃烧器管理系统
80年代中期引进了美国 Forney公司的 AFS-1000型技术，
研制开发的炉膛安全监控系统。
（三）徐州引燃技术研究所的 FSSS
是根据我国《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规范》和美国
NFPA85D,NFPA85E标准研制生产的炉膛安全监控系统。
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（四）东北电力学院的 MFSS炉膛安全监控系统
（五）苏州市热工控制设备厂的 BSS炉膛安全监控装置
（六）烟台中电燃烧控制工程公司的 FSSS
后两种是结合本厂锅炉特点研制的炉膛安全监控系
统（或装置）。
（七）东方锅炉厂的 FSSS
（八）上海锅炉厂的 MB-3型锅炉灭火保护装置
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第六节 FSSS的燃烧器控制系统
燃烧器控制系统，是 FSSS中的一个重要组成
部分。它担负着锅炉点火及暖炉油枪控制，对磨
煤机和给煤机等制粉设备实现自启停或远方操作、
稳定锅炉燃烧过程等控制任务。
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一, 锅炉点火的基本方式
目前大容量锅炉的点火方式大致有以下几种,
1,采用高能点火装置直接点燃轻油燃烧器, 以轻油作为
锅炉启动到 20%额定负荷时的燃料, 也作为锅炉低负荷时的
助燃燃料 。
2,将若干具有高能点火装置的轻油点火器设置在每一只
重油燃烧器和煤粉燃烧器的侧面, 轻油点火器由高能点火装
置来点燃的, 其火焰以一定角度与主燃烧器喷射轴线相交,
以保证可靠地点燃主燃料 （ 重油, 煤粉 ） 。
3,采用高能点火装置点燃轻油点火器, 再由轻油点火器
点燃其相应的重油燃烧器, 重油燃烧器设置在相邻的两煤粉
燃烧器之间 。 煤粉燃烧器则由相邻的重油燃烧器点燃 。
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二、油燃烧器的基本功能
1,为锅炉启动到带 20%— 30%额定负荷提供必需的燃料；
2,当锅炉主要辅机故障减负荷运行 （ RB） ； 或发生甩负
荷停机不停炉；或电网故障主开关跳闸, 机组带厂用
电运行时, 油燃烧器起稳定燃烧, 维持低负荷运行的
作用 。
3,为点燃煤粉燃烧器提供一定的能量, 使锅炉达到 20%
额定负荷以上, 可以保证煤粉稳定着火燃烧 。
对于煤粉锅炉，在启动或低负荷运行时，往往需要采用
油燃烧器帮助点火启动、助燃和稳定煤粉燃烧。因此，油燃
烧器的控制又是燃烧器控制系统中的基本职能。
一般油燃烧器有以下几个功能,
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三、轻油点火器及其控制
（一） 轻油点火器 结构
一般，轻油点火器使用的燃料是轻柴油。通常采用高能
点火装置引燃。
高能点火装置
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点火时, 先投高能点火装置, 然后开启电动三联阀
（ 即电磁阀和雾化阀开启, 吹扫阀关闭 ）, 点火油流入油
枪中心管, 空气流入油枪外管, 油与空气在油枪头部混合
雾化后喷出 。
点火器的二次风通过接口管引入, 经过涡流板后与雾
化的油 /空气混合物混合 。
在三联阀开启的同时, 高能点火装置开始连续打火,
油雾被电火花点燃, 喷入炉膛形成稳定的火焰, 并点燃相
应的主燃烧器 。 当主燃烧器稳定燃烧后, 即可停运轻油点
火器,
停运时, 关闭电动三联阀 （ 即电磁阀和雾化阀关闭,
吹扫阀开启 ）, 停止油枪进油和雾化空气, 并使吹扫空气
进入油枪, 将油枪内的残油吹净 。
（二）轻油点火器工作原理
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（ 三 ） 轻油点火器控制
向运行人员发出灯光
信号，指示可否点火。
1、轻油点火器的点火条件
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轻油点火器的逻辑控制回路, 如图所示,
2、轻油点火器的控制
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若在 10s内, 点火末获成功, 则点火器点火失败, 控制回
路将点火器脱扣, 停止打火, 关闭电动三联阀, 并将 RS触发
器复置熄火状态 。
当接到轻油点火器熄火指令时, 其控制回路动作与上述
类似 。
当轻油点火器处于熄火状态时, 发出, 电动阀全关, 信
号,, 火焰检测器无火, 信号 。
当点火允许条件满足，且收到点火指令后，控制回路中
RS触发器置位到点火状态，高能点火装置放电打火，并开启
电动三联阀喷油点火。
当电动三联阀已大于规定开度，轻油流量大于规定值，
并已检测到火焰信号，则表示点火器点火成功。将停止高能
点火装置打火。
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3、轻油点火器的动作过程
轻油点火器包括轻油枪、高能点火装置（ HEA）,以及
轻油枪和高能点火装置的进退机构。它们在点火过程中按下
列顺序进行动作,
轻油枪推进到位
HEA推进
油阀开
HEA打火
HEA缩回
时间
O A B C
推进轻
油枪和
HEA指
令发出
时刻
HEA推进到位、
开进油阀指令
发出,30秒钟
点火试验开始
时刻。
HEA开
始通电
打火的
时刻
30秒钟
点火试
验时间
结束时
刻。
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四、重油燃烧器控制
1、重油燃烧器的点火条件
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对于采用上下摆动燃烧器来调节再热汽温的锅炉，在
点火初期投运重油燃烧器时，要求煤粉喷嘴放在水平位置，
这是为了保证煤粉稳定着火燃烧。但当有一层燃烧器运行
时，可不受此条件限制；
为防止炉膛压力波动过大，在任意一层燃烧器正在点
火过程中，不允许其他层燃烧器同时点火。
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2、重油燃烧器点火控制
重油燃烧器点火控制的基本顺序如下,
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3、重油燃烧器熄火控制
重油燃烧器熄火控制的基本顺序如下,
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五、磨煤机和给煤机启动
磨煤机（ RP中速磨直吹式系统）
和给煤机启动条件逻辑图,
“磨煤机启动条件成立”是
给煤机启动的必备条件，若磨
煤机未启动将不允许给煤机启
动。 为使煤粉可靠着火，给煤
机启动时必须保证重油燃烧器
处在运行之中。若已有一台以
上给煤机在运行，说明炉内已
有煤粉燃烧器投运，则重油燃
烧器运行条件就不再受限制。
为防止炉膛压力波动过大，
在任意一台给煤机正处在启动
过程中（即有煤粉燃烧器正在
点火），则不允许其他它给煤
机同时启动。
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六、煤粉燃烧器自动点 /熄火控制
煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑，由以下两幅图所示,
煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑图（ A）
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煤粉燃烧器的点熄 /火控制逻辑图（ B）
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点火的各项具体操作步骤, 则因炉膛的型式, 燃烧器的
结构与布置, 燃料种类, 点火器的类型等的差别而不同, 但
一般原则还是一致的 。
燃烧器点火时，必须做好以下几方面的工作,
1、点火前的各项检查工作和准备工作，使各系统、各设备的
状态正常，并皆具备点火所要求的各项条件。
2、进行炉膛吹扫，排除炉膛和烟道内易燃的物质。
3、吹扫时启动回转式空预器、引风机和送风机，并使吹扫风
由所有二次风口喷入炉膛，尽量减少炉膛内气流, 死
区, 。
4、密切注视点火过程中的异常情况并及时作出正确处理 。
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七、风门挡板控制
从提高锅炉的运行性能及经济性来看, FSSS应能控制
燃烧器风箱挡板的状态, 以改善锅炉的燃烧工况 。
一般情况下, 二次风的总流量是由燃烧调节系统调节
的 。 而 FSSS则根据燃烧器投入或切除状况, 自动开启或关
闭各风门挡板 。
锅炉在不同运行工况下,FSSS根据预先设定的各风门
挡板的状态进行控制。（ 参见教材表 8-5）
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2013-3-2 99
需要说明的是,
1,二次风挡板是由, 炉膛 —— 风箱, 的差压进行控制的,
差压的设定值随锅炉负荷大小而改变 。
2,如果二次风口内有点火油枪, 则,
（ 1） 油枪投运时, 该层的挡板开度按油压大小进
行比例控制；
（ 2） 油枪停运时, 仍为差压控制 。
3,当煤粉燃烧器设置有燃料风 （ 周界风 ） 时, 燃料风挡
板开度按给粉机转速或给煤机转速进行比例控制 。
4,对于三次风挡板, 一般采用手动控制 。
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第七节 FSSS燃烧安全系统
燃烧安全系统（ FSS） 是为：防止炉膛爆燃；维持连续、
稳定的燃烧过程而设立的，是 FSSS中的核心部分。
燃烧安全系统的主要功能是,
通过制定的逻辑程序和安全联锁条件，保证锅炉在运行
的各个阶段中，防止可燃性燃料和空气混合物在炉膛内的任
何部位聚积，以避免锅炉爆炸事故的发生；防止燃料不安全
地进入炉膛；对炉膛的火焰进行监视与控制，以保障锅炉的
安全启停和正常运行； …… 。
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燃烧安全系统的逻辑功能很多，典型的逻辑功能有,
一、炉膛吹扫
二、油系统泄漏检查
三、全炉膛火焰检测
（一）“层”火焰信号的检测
（二）全炉膛灭火检测
（三）火焰显示
四、主燃料跳闸（ MFT）
五、失去燃料 MFT
六、炉膛灭火保护
七、事故状态下燃烧器的投切控制
各项功能的具体
说明，参见教材。
