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张  洪

1  引言
流化床锅炉（CFBB）采用油枪点火，并发展为床下点火，是进入九十年代以来CFBB发展中的一项新型的点火技术[1]。这种油枪和床下点火技术的关键，是如何防范燃烧室中的残余燃气爆燃，以免引起燃烧室爆炸，造成设备损坏甚至人员伤亡的重大事故。
NG-130/5.3-M1是宁波热电股份有限公司在二期扩建工程中采用的CFBB，采用轻柴油的床下点火技术，点火燃烧室为水冷风室，二支油枪的二侧进枪型式[2]。炉膛布置如图1所示。
NG-130/5.3-M1CFBB床下点火用油及参数如下：
油种：轻柴油0#(GB252-87一级品)；
运动粘度(20℃)：3.0～8.0×10-6m2/s；
闭口闪点：≥65℃；
低位发热值：41868kj/kg。
NG-130/5.3-M1的水冷型点火风室是一个约40m³燃烧空间，该风室中的空气与油气混合燃烧后，燃气的最大加热温度可达800℃以上。加热的烟气通过布风板加热CFBB的启动炉料(一般采用筛分过的CFBB常温底渣），使CFBB的启动炉料被加热至750℃甚至更高，从而利于CFBB的投煤燃烧并随之进入正常燃烧运行。

 
图1  130t/h CFBB炉膛布置示意图

点火油枪采用枪前额定油压为2MPa机械雾化方式，单支油枪的额定出力为480kg/h。
在点火风室燃油燃烧的过程中（一般需燃油约2小时甚至更长时间）由于油压瞬间过低、给风瞬间过大等原因，存在着已燃着的油枪火焰突然熄灭的可能性。此时若不及时切断油路、吹扫净点火风室中的残余燃气或由于油路切断不严密残余滴油形成的未燃燃气，当燃气的浓度足够大，而此时风室温度恰处于燃气着火点以下、闪点以上时，出现重新点火的火焰，就有可能造成这些燃气的爆燃，甚至造成该点火风室的炸损。
2  点火系统的组成
整个点火系统由以下三个方面所组成：
油路系统 包括点火枪、火焰探测、蒸汽吹扫。该系统主要的功能为：采用可控调节阀M控制点火油量；采用可控速断阀ST和可控电动角阀S提供熄火断油保护；采用自调节自历式调节阀T稳定调节前油压，同时防止调节阀前系统超压；采用高能打火器点燃油枪；采用可见光火焰探测器，探测火焰的燃着情况；采用可控的吹扫，扫除可控电动角阀后段的残油。系统结构如图2所示。

 
 ：油枪；   ：点火枪；     ：火焰探测器；P1：点火油压；P2：速断阀前油压；S：电动角阀；ST：速断阀；M：油枪油压调节阀；T：自历阀；   ：蒸汽回路；―：点火油路。
图2  点火油路系统图

燃烧系统 包括锅炉的水冷风室、由一次风提供的点火用风、由引风机提供的风室平衡抽风。该系统主要功能为提供燃烧空间、燃烧用风、燃烧室吹扫条件。
控制系统 通过SIEMENS公司S7-200PLC与DCS采用通讯联合实现。S7-200PLC检测油路系统的油压、火焰情况，保证油路系统的保护实现；DCS检测燃烧系统的风量、温度及油路系统上的油压，提供点火前的准备要求即顺序控制，以及控制油路系统上的油压调节，满足点火安全、升温速度的需要。
3  系统的主要配置及逻辑设计
床下点火系统中，核心体现是点火的安全问题。点火安全的核心在于燃烧室在高能打火器打出火焰前，点火风室中是否残留可燃气体，以防点火的瞬间燃烧室的油气爆炸。这个核心问题主要体现在：① 点火前燃烧室有否残油；② 点火中，火焰熄灭，残油是否滴入燃烧室。从而引起打火或再次打火时引起油气爆炸。因此，在系统设计上应考虑硬软件两个方面。
(1)  硬件上的设计考虑
一个可靠严密的速关阀，是控制的第一要点。因为，无论是点火前还是在油枪着火后又意外熄灭，只要检测、遥讯可靠，且阀门瞬间严密地关闭，就无油滴进入燃烧室。
其次是将风室中可能存留的油烟在打火或再次打火前扫净，就可消除燃烧室油气爆炸。
该系统硬件的配置为：
速关阀ST采用电磁速断型，德国原装进口的BUSHNOST，响应时间≤1s；
采用徐州燃烧研究院的可见光火焰检测器XHT-52；
SIEMENS公司S7-200PLC；
北京和利时公司DCS；
S7-200PLC与DCS的通讯由PROFIBUS-DP完成，但重要信号，如阀位开关量及点火允许的通讯采用硬接口实现。
(2)  软件上的设计考虑
软件设计体现的是符合工艺要求的顺控保护思路，其在安全保护上的两大主要依据是锅炉供应商提出的NG-130/5.3-M1《锅炉设计说明书》和电力部电力规划设计总院提出的《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规定》。但要注意区分煤粉炉与CFBB床下点火之间的不同性。体现如下：
顺控保护由以下几大功能块顺序组成：① 风室吹扫许可；② 风室吹扫完成；③ 点火允许；④ 速关阀ST动作；⑤ S电动角阀动作及喷油，高能打火器点火。
各功能块的逻辑组成及功能如下：