火力發(fā)電使用的燃燒鍋爐、蒸汽輪機具有其特殊危險性。目前除了一些食品加工、資源回收焚化廠、石化工業(yè)在蒸餾過程可看到鍋爐運作外，較少工程是以高溫監(jiān)控為訴求的。但焚化廠、食品加工及石化產(chǎn)業(yè)的鍋爐溫度也只在200到300攝氏度間，而發(fā)電鍋爐因要產(chǎn)生大量蒸汽來推動汽輪機，鍋爐溫度高達1000攝氏度，是一個絕對高風險的場所，因此它的燃燒過程與周邊區(qū)域的安全管控是值得探討的一門功課。
    　　燃燒鍋爐的結(jié)構(gòu)特性與安全特殊性
    　　我國火力發(fā)電廠以燃煤、燃重油為主。燃煤的中大型火電廠，一般采用煤粉爐。從其發(fā)電廠的結(jié)構(gòu)看，其生產(chǎn)過程是將進廠的原煤經(jīng)碎煤機破碎后以磨煤機磨成煤粉用熱風吹送噴入鍋爐爐膛，通過煤粉燃燒生成的高溫熱氣加熱爐膛內(nèi)的水冷壁管、加熱器管使鍋爐產(chǎn)生高壓蒸汽，然后經(jīng)過煙道內(nèi)的再熱器、脫硫、空氣預熱后進入集塵器，清除煙氣中的飛灰之后，通過煙囪排入大氣。
    　　淡化后的海水或江河湖泊的水經(jīng)除氧處理后(純水)被吸入鍋爐爐膛內(nèi)生成飽和蒸汽，然后再加熱變成過熱蒸汽，由蒸汽管送入汽輪機，使汽輪機內(nèi)產(chǎn)生膨脹作用后運轉(zhuǎn)帶動發(fā)電。發(fā)電后水汽進入凝汽器凝結(jié)成水，經(jīng)除氧后通過水泵、高壓加熱器再一次送入鍋爐，循環(huán)運轉(zhuǎn)進行鍋爐燃燒發(fā)電。發(fā)電過程由于蒸汽和水的損失，還會補充由海水、江河水處理而得的純水供給鍋爐，而多余的冷卻水或直接排放入海或江河湖泊，或在冷卻塔水池中與大氣進行熱交換以循環(huán)利用(圖1)。
    　　通?；鹆Πl(fā)電廠依鍋爐蒸汽壓力分為低壓電廠、中壓電廠、高壓電廠、超高壓電廠、亞臨界壓力電廠和超臨界壓力電廠，一般的監(jiān)控系統(tǒng)無法負擔這種爐體的溫度及壓力的安全監(jiān)控要求。燃燒鍋爐若監(jiān)控管理不善，將成為火力發(fā)電廠內(nèi)最大的安全隱憂。因此必須采用特殊的燃燒鍋爐監(jiān)控設備，除熟悉的影像監(jiān)控外，還包含多項特殊的設備及爐膛監(jiān)控系統(tǒng)，以確?；鹆Πl(fā)電廠的作業(yè)安全。
    　　高溫鍋爐的安全問題有哪些?
    　　燃燒鍋爐是整個火力發(fā)電廠的核心，此處的環(huán)境結(jié)構(gòu)復雜，由燃料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)所組成，操作上極為繁雜，很容易產(chǎn)生一些安全作業(yè)與管理問題，這些問題大概有以下幾項：
    　　1.鍋爐沒有安裝高低水位報警器和低水位連鎖保護裝置，由于水位不準確，造成缺水干燒，致使鍋爐產(chǎn)生大量蒸汽，壓力驟增，爐壁不能承受壓力而爆炸;
    　　2.缺乏針對高溫鍋爐的監(jiān)控機制與設備，主控室無法掌握現(xiàn)場的運作狀態(tài);
    　　3.爐體焊縫質(zhì)量不良，使鍋爐爐膽不能承受壓力而造成爆炸;
    　　4.安全關(guān)閉功能失效，在異常狀態(tài)下無法起到安全告警或應有的隔離作用;
    　　5.操作鍋爐人員管制不良及不法上崗，造成事故發(fā)生無法處理;
    　　6.燃燒鍋爐區(qū)安全管理不善，忽視漏油、漏氣安全管理，造成鍋爐爆炸事故。
    　　除了以上的安全作業(yè)與管理缺失問題之外，還必須注意以下在燃燒鍋爐運作過程中容易產(chǎn)生的幾個設備問題：
    　　1.燃油式燃燒不穩(wěn)時投油，產(chǎn)生負壓即退出油槍，造成燃燒滅火情況;
    　　2.鍋爐操作投油控制不良，產(chǎn)生滅火情況;
    　　3.運行給煤機要控制避免故障，防止鍋爐滅火;
    　　4.滅火后投油點火應如何控制送風問題;
    　　5.鍋爐滅火后減負荷的作業(yè)程序如何控制及監(jiān)控;
    　　6.低負荷運行時如何監(jiān)控鍋爐維持運行不影響安全;
    　　7.鍋爐設置防爆門的作用及監(jiān)控;
    　　8.鍋爐運行中監(jiān)控如何使用粉倉防止粉塵爆炸;
    　　9.監(jiān)控停止進水時如何保護省煤器維持安全;
    　　10.監(jiān)控過熱器熱水浸泡防止反沖洗的作用。
    　　由以上這些專業(yè)的火力發(fā)電鍋爐安全問題，可以看出單一的安全監(jiān)控機制無法滿足這些人員作業(yè)及設備安全的監(jiān)控要求，以下我們看看有哪些解決方案與設備可以滿足火力發(fā)電廠高溫鍋爐的安全監(jiān)控需求。
    　　燃燒鍋爐區(qū)的安全監(jiān)控解決方案
    　　火力電廠的高溫鍋爐的安全監(jiān)控解決方案，可從人員作業(yè)安全與設備運作監(jiān)控二個方面來看，具體方案如下：
    　　影像爐膛火焰監(jiān)視系統(tǒng)
    　　影像爐膛火焰監(jiān)視系統(tǒng)(Furnace Surveillance System)是結(jié)合光學、機械、視頻、通信和計算機等技術(shù)的一種特定監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)，依據(jù)鍋爐的特殊要求而專門設計，可用于燃煤、燃油、燃氣等不同鍋爐爐膛火焰的監(jiān)視，分為內(nèi)窺式、外部監(jiān)看式兩種，國內(nèi)大部分兩種都有采用，但以內(nèi)窺式為多(圖2)。耐高溫針孔鏡頭采用上下轉(zhuǎn)角設計，可以滿足全爐膛火焰的監(jiān)視的要求。內(nèi)窺式使用電動推進裝置將耐高溫探頭伸進爐內(nèi)，具有欠壓、超溫和停電自動退出的自我保護功能;外部監(jiān)看式采用固定安裝的方式，無自動退出功能但有報警輸出功能。通過使用上述設備，鍋爐運行人員可在電廠監(jiān)控室的監(jiān)視器上對鍋爐燃燒器點火、運行過程中火焰燃燒、滅火情況進行遠程實時監(jiān)視，實時發(fā)現(xiàn)火焰燃燒不完全等危害鍋爐的異?，F(xiàn)象，再使用實時錄像技術(shù)則更可以提供事故后的過程追蹤及事實影像判斷。
    　　爐膛火焰監(jiān)視系統(tǒng)又分為氣冷與水冷式二種(圖3)。氣冷式一般體積小，運行可靠，安裝維護也較方便。采用壓縮空氣冷卻的方式，探頭采用雙層不銹鋼材料，夾層通過壓縮空氣直接致冷，冷卻壓縮空氣在前端形成風簾。內(nèi)層壓縮空氣通過渦旋致冷器將空氣冷卻后對攝像機及鏡頭進行強制風冷，同時在前端噴出形成風簾;該系統(tǒng)可將攝像鏡頭直接伸入爐內(nèi)觀察爐內(nèi)火焰形狀、融熔物質(zhì)等狀況。水冷式也是采用雙層不銹鋼材料，夾層通過一定壓力的冰冷純水直接致冷，冷卻壓縮空氣在攝像機前端形成風簾;內(nèi)層水流采用渦旋致冷確保在300-1000攝氏度的爐外溫度下工作;這種攝像機必須具有過濾紅外線光線的功能，確保對火焰的監(jiān)控內(nèi)容不失真。
    　　鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)
    　　鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS,Furnace Safequard Supervisory System)是一種利用PLC可程控界面與I/O 連結(jié)連動界面的設備監(jiān)控系統(tǒng)，為保證鍋爐安全運行的重要系統(tǒng)。采用獨立測量的三取二邏輯判斷方式，就是說當有一點或有二點故障時，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)為二選一或一個換一個的邏輯判斷以維持系統(tǒng)監(jiān)控的正常運作。FSSS具有防止火焰探頭燒毀、污染、失靈及爐膛壓力取樣管堵塞的安全技術(shù)措施，并遠程采集鍋爐啟動、運行及停止各個階段的連續(xù)監(jiān)測參數(shù)，根據(jù)設定的防止鍋爐爆炸條件，不斷進行采集數(shù)據(jù)的邏輯演算及判斷;同時利用連動裝置讓鍋爐燃燒設備按既定程序進行各種運作與危害偵測，并完成必要的調(diào)校與修正。