中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司 辽宁省沈阳市 11000
摘要：热工保护对于火电厂的生产运行有着极其重要的作用，本文适用于常规燃煤电厂、燃油/燃气电厂、循环流化床电厂的热工保护。热工保护系统的发展越来越成熟，在行业内发挥着极其重要的作用。随着工业建设的发展，火电厂在容量和技术方面都得到了很大程度的提升，向着大容量、大机组和自动化的方向发展，热工保护重关重要。
关键词：火电厂热工保护；系统功能；技术应用
引言
当今的火电厂一方面面临着发电市场更加严酷的竞争，另一方面也面临着需要满足不断严格的节能减排环境保护指标和国家发展循环经济的硬性要求。如此，迫使火电厂单元机组的发电容量不断提升和发电工艺系统的日益复杂及庞大。
火电厂的上述变化，对电厂的运行带来了严峻的挑战：
其一是需操作人员监控的过程量已大大超过原先规模，工作量的加大，使操作人员出错的几率上升。
其二是随着机组容量和参数的提高，带来压力容器与压力管道的数量增多、压力等级提升，从而使面临的危险更大。
其三是由于生产流程或生产性质的原因，在火电厂生产过程或所采用的重要设备中存在的危险源或危险品越来越多。
热工保护系统正是为了应对面临的上述危险和挑战应运而生，并发展起来的。
1热工保护系统概述
热工保护是一种自动控制手段，在过程自动控制中，反馈控制和顺序控制是两类同等重要的控制系统。热工保护是以安全为前提，是保证不出现人身伤亡、环境破坏和设备损坏事故的重要保护手段，是电厂安全运行的重要保障。
1.1概念
所谓“热工保护”，是指当电力生产过程中出现异常情况或事故时，根据异常情况或事故的性质和程度，按照预定的处理程序自动地对相关系统或设备进行的操作，以达到消除异常和防止事故扩大，保证人身和设备安全的目的。
1.2火电厂热工保护系统的内容
热工保护有四个方面内容：（1）锅炉热工保护；（2）汽轮机热工保护；（3）辅机联锁保护；（4）单元机组的热工保护。
热工保护系统对于火电厂保护系统的重要性和关键性是举足轻重的。
在操作人员出现重大失误（按照相关资料的统计分析，人在危险时刻的判断和操作往往是滞后的、不可靠的，当操作运行人员面临生命危险时，要在60s内作出反应，错误决策的概率高达99.9%）或系统设备出现异常或事故时，火电厂热工保护系统通过采取被动或主动的系统措施，来获取得对发电过程系统的保护功能，从而使系统、人员、环境处于安全状态。
2火电厂锅炉热工保护系统的功能及作用
2.1锅炉汽包水位高低及直流锅炉断水保护
汽包锅炉在运行中，必须很好地维持汽包水位在合适的范围内运行才能保证机炉安全。水位过高将减少蒸汽重力分离行程，破坏汽水分离效果，使蒸汽带水造成过热器中盐类沉积，恶化过热器的工作条件，严重时还可能引起汽轮机水冲击，造成叶片的损伤及断裂甚至汽轮机大轴弯曲等恶性事故。水位过低时锅炉水循环将遭到破坏，水冷壁安全受到威胁。水位保护的功能是在锅炉缺水时能及时动作，避免“干锅”和烧坏水冷壁管；当出现满水时能自动打开放水阀；当水位变化达到水位极限时便停炉、停机、关闭主汽门，防止设备损坏。
一般把水位偏差分为三个值，称为高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值（+50、+150、+250mm），反之称为低Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值（-50、-150、-250mm）。高/低Ⅰ、Ⅱ值为报警值，高/低Ⅲ值为停炉值。
当汽包水位高至Ⅰ值时，报警；高至Ⅱ值时，应自动打开汽包事故放水阀，同时报警；高至Ⅲ值时，应自动紧急停炉（MFT）。
当汽包水位低至Ⅰ值时，报警；低至Ⅱ值时，报警，低至Ⅲ值时，应自动紧急停炉（MFT）。
2.2主汽压力高保护
主汽压力作为锅炉燃烧控制的一项主要参数，过高会使各承压部件的应力增大，寿命损耗增加，设备损坏甚至爆破的风险升高。
主汽压力高保护包括：
主蒸汽压力超过规定一值时，报警；若带旁路系统且有快开功能时，应自动快速打开高压旁路阀。
主蒸汽压力超过规定二值时，应自动打开压力释放阀（PCV阀）。
主蒸汽压力超过规定三值时，应自动打开相应的安全阀。
主汽压力高时其一般处理手段是调节燃烧和旁路阀开度，保护手段则是利用安全阀排汽降压。
通过机械式弹簧安全阀、电磁释放阀（PCV阀）、高压旁路阀实现主汽压力高保护功能。
2.3高、低压旁路保护
常用的高、低压二级旁路系统是机组重要的辅助设备，高压旁路把来自锅炉过热器的蒸汽排到再热器，低压旁路把再热器的蒸汽排到凝汽器。旁路系统主要有电动和液动两种形式。旁路系统除启动、溢流、安全三个主要功能外，还有回收工质、暖管、清洗、减少汽阀和叶片侵蚀等功能，按FCB功能要求配置的快速旁路系统和按机组启动功能设计的旁路系统其保护功能有：
快开：在主蒸汽压力高、汽轮机跳闸、汽轮机超速、发电机解列、机组甩负荷带厂用电灯事故工况下，高压旁路快开，起超压保护作用。
快关：高压旁路出口温度过高或低压旁路关闭均使高旁快关；凝汽器真空低、凝汽器温度高、凝汽器水位高、低压旁路减温水压力低等低旁均快关。
2.4再热蒸汽压力高、温度高保护
再热蒸汽压力高保护的作用是防止再热器超压、蒸汽品质恶化的保护措施，通过安装在再热器热段的机械式弹簧安全阀、电磁释放阀（PCV阀）、低压旁路阀实现再热蒸汽压力高保护功能。
再热蒸汽温度高时，其保护手段是利用设置在再热器入口处的事故喷水减温器，当烟气侧调节无法使汽温降低，则采用事故喷水减温来保护再热器管壁不超温，以保证再热器的安全。
2.5强制循环锅炉断水保护
强制循环锅炉的心脏-炉水循环泵，与锅炉的安全可靠性和运行性能有密切的关系，当运行中的炉水循环泵进出口压差低至第一规定值时，报警；低至第二规定值时，停止该泵的运行，同时自动启动备用炉水循环泵。当全部炉水循环泵跳闸或全部炉水循环泵前后压差小或流量丧失时，应自动紧急停炉（MFT）。
2.6锅炉炉膛安全保护
锅炉炉膛安全保护的主要功能是通过事先制定的逻辑程序和各种安全联锁条件，保证在锅炉运行的各个阶段（包括启动、停炉和运行过程）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，以避免引起锅炉爆炸事故的发生。
炉膛吹扫：对炉膛进行吹扫，以清除所有积存在炉膛内的可燃气体和可燃物，这是防止炉膛爆炸最有效的方法之一。在锅炉点火前和紧急停炉后都必须进行。每次吹扫时间应不少于5min，以保证清扫效果。对于煤粉炉的一次风管亦应吹扫3-5min，油枪应用蒸汽进行吹扫，以保证一次风管与油枪内无残留的燃料，保证点火安全。
油系统泄露检查：FSSS的油系统泄漏检查功能，主要是检查轻油、重油快关阀关闭的严密性，确保炉前轻油、重油系统没有泄漏现象。如果炉前电磁阀关闭不严密，在点火之前就会有油泄漏到炉膛内。例如，若快关阀关闭不严，则当锅炉发生MFT时，会使油泄漏到炉内，引起爆燃。
灭火保护：炉膛灭火保护的实质是连续进行全炉膛火焰状况的监视，在锅炉出现灭火时，及时通过保护逻辑回路的动作切断进入炉膛的全部燃料，并进行必要的炉膛吹扫，以确保炉膛安全。其逻辑一般包括：
启动前和停炉后的炉膛吹扫连锁；
全炉膛火焰监视；
总燃料跳闸（MFT）联锁。
结束语
综上所述，火力发电厂在日常运行过程中，为保障其锅炉热工保护的安全有效运行，就应当切实强化对锅炉热工保护系统运行缘由的分析，并采取针对性措施，使火力发电厂锅炉热工保护的安全性方案与策略进行优化与健全，才可以推动火力发电厂锅炉热工控制设备运转的高效性得以改善。
参考文献：
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