傳統(tǒng)的熱工控制裝置采用分立元件的組裝式儀表，硬件數(shù)量大，系統(tǒng)設(shè)計功能不十分完善。隨著大型火電機組的熱工控制裝置的發(fā)展，控制系統(tǒng)則具有硬件可靠、內(nèi)存容量大、軟件功能強等特點，使機組的自動控制功能大大改善，爐膛防爆控制系統(tǒng)也隨之日趨完善。
　　傳統(tǒng)的爐膛壓力控制系統(tǒng)是一個簡單的單回路控制系統(tǒng)，采用爐膛壓力信號直接控制引風機入口動葉或?qū)~開度來維持爐膛壓力。近代控制系統(tǒng)則采用送風機動葉開度代表總風量作為前饋信號，爐膛壓力作為主調(diào)信號，控制引風機入口動葉或?qū)~開度來維持爐膛壓力在期望的設(shè)定值。傳統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對爐膛壓力只起調(diào)節(jié)作用，而沒有保護功能，當爐膛壓力測量值與設(shè)定值偏差較大時，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)會切至手動并發(fā)出報警信號，交運行人員手動處理。而以計算機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代爐膛壓力控制系統(tǒng)則將運行程序、壓力調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖、保護統(tǒng)一協(xié)調(diào)，為設(shè)備提供了可靠的安全保證系統(tǒng)。當爐膛壓力出現(xiàn)事故征兆時，控制系統(tǒng)能自動采取適當措施控制爐膛壓力，防止或減少事故，避免由于運行人員操作不及時而擴大事故。
　　1爐膛爆炸分類及原因分析
　　爐膛爆炸可分為爐膛外爆及爐膛內(nèi)爆兩種。
　　1.1爐膛外爆
　　爐膛外爆的基本起因是，點燃積聚在爐膛或與鍋爐相連的通道或排煙系統(tǒng)的有限空間內(nèi)的可燃混合物。當積聚在爐膛內(nèi)的危險可燃混合物與空氣以一定的比例充分混合，如果火源存在，將導致快速或不可控的燃燒，從而產(chǎn)生巨大的爆炸力，致使爐膛損壞。
　　發(fā)生爐膛外爆的因素大多與鍋爐爐膛的運行有關(guān)。經(jīng)驗表明，下列情況可能引起爐膛外爆：
　　(1)燃料或空氣或點火源中斷，足以導致瞬間失去火焰時，立即或延時對爐內(nèi)積聚物點火。
　　(2)燃料泄漏入停運的爐膛，用電火花或其它點火源對爐內(nèi)積聚物點火。
　　(3)沒有充分吹掃而重復不成功的點火，導致爆炸混合物的積聚。
　　(4)部分燃燒器失去火焰或不完全燃燒，將導致燃料和空氣的爆炸混合物在爐內(nèi)積聚。
　　(5)全爐膛火焰失去，導致燃料和空氣的爆炸混合物積聚在爐內(nèi)，未經(jīng)充分吹掃，用電火花或其它點火源對爐內(nèi)積聚物點火。
　　(6)用過大的風量吹掃，引發(fā)可燃物悶燒。
　　(7)在爐膛內(nèi)條件紊亂或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可能導致燃料/空氣混合物滅火，當重新建立可燃的燃料/空氣比例后，緊接著再著火。那么，由于爐膛紊亂條件下積聚在爐膛內(nèi)或鍋爐其它部位死區(qū)的可燃混合物，在點火時將產(chǎn)生爆炸。
　　(8)爐膛爆炸事件大多發(fā)生在鍋爐滅火后，未經(jīng)充分吹掃就重新點火，或鍋爐部分燃燒器滅火或部分燃燒器未完全燃燒所致。
　　1.2爐膛內(nèi)爆
　　爐膛內(nèi)爆是指因煙氣側(cè)壓力過低而導致設(shè)備損壞的現(xiàn)象。爐膛外爆常常能引起大家的注意和防范，但是，爐膛內(nèi)爆很容易讓人忽視。
　　1.2.1爐膛內(nèi)爆的起因
　　(1)調(diào)節(jié)鍋爐氣體流量的設(shè)備(包括空氣供給、煙氣排除)誤動作，導致爐膛承受過大的引風壓頭。
　　(2)因燃料輸入快速減少或MFT，爐內(nèi)氣體溫度和壓力急劇下降。
　　1.2.2爐膛內(nèi)爆起因分析
　　(1)人為過失是導致爐膛內(nèi)爆的重要原因之一，一般表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　①對正確的運行程序缺乏認識，對安全裝置及設(shè)備使用方法錯誤。
　?、谠O(shè)備或其控制特性不便于操作。
　?、坼仩t燃燒系統(tǒng)的各種元件及其控制缺乏協(xié)調(diào)一致。
　　(2)控制功能設(shè)計不良。
　　1.3防止鍋爐爆炸的措施
　　1.3.1設(shè)計安裝滅火保護裝置
　　現(xiàn)代大型火電廠鍋爐均應(yīng)設(shè)滅火裝置(FSSS)。如：爐膛壓力過低或角火焰失去(3臺及以上給煤機運行時，爐膛的任一角的所有燃燒器監(jiān)測不到火焰)或臨界火焰失去(在15s內(nèi)，所有投運的燃燒器中有50%監(jiān)測不到火焰)，或全爐膛火焰失去時，鍋爐MFT動作。MFT動作后，必須滿足如燃油泄漏試驗完成、磨煤機出口擋板關(guān)閉、磨煤機熱風隔離門關(guān)閉、25%～30%額定空氣流量等防止爐內(nèi)積聚可燃混合物的吹掃條件，爐膛才開始連續(xù)吹掃5min之后，MFT繼電器才能復位，鍋爐才允許點火。
　　1.3.2改善控制功能設(shè)計
　　爐膛壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、以及整個系統(tǒng)元件的功能目標及其控制應(yīng)一體化。其基本操作目標是：
　　(1)應(yīng)設(shè)立手動操作最少的運行程序。
　　(2)所有運行程序應(yīng)標準化。采用聯(lián)鎖方式，把不適當?shù)倪\行程序減至最少。當狀況持續(xù)不正確時，應(yīng)中斷運行程序。設(shè)立嚴格執(zhí)行的、必要聯(lián)鎖的吹掃和啟動程序是特別重要的。
　　(3)對采用開啟通風點火程序的鍋爐，在所有運行期間應(yīng)維持爐膛通風量等于或大于爐膛吹掃的空氣容積流量。
　　2爐膛防爆的保護、聯(lián)鎖及信號
　　2.1爐膛高正壓保護回路
　　點爐時爆炸比運行中爆炸，對爐膛損壞更加嚴重，這可以通過下面的熱力學定律加以說明。設(shè)進入爐膛的燃料為B(kg)，其發(fā)熱量為Q(kj/kg),爐膛容積為V(m3)，爐膛內(nèi)的定容比熱為CV(kj/m3·℃)，溫升為△T(℃)，則可得出下列方程式：
　　BQ＝CVV△T
　　在爆炸的瞬間，假設(shè)爐膛的傳熱過程為定容絕熱過程，根據(jù)熱力學定律得：
　　P1/P2＝T1/T2＝T1/(T1＋△T)
　　式中P1、P2——爆炸前、后爐膛壓力
　　T1、T2——爆炸前、后爐膛溫度
　　由上述2式可得：
　　P2＝P1[1＋BQ/CVVT1]
　　由此可見，爆炸前溫度T1越低，則爆燃后產(chǎn)生的P2越大。在剛開始點爐時，爐膛溫度低，用的燃油發(fā)熱量大，而正常運行時T1較高，燃料發(fā)熱量低，故點火時爆炸所造成的破壞性較大，有時甚至造成整個鍋爐的損壞。點火時的爆炸俗稱冷態(tài)放炮，運行時的爆炸俗稱熱態(tài)放炮。冷態(tài)放炮大多損壞下部爐膛，熱態(tài)放炮一般損壞爐頂和水平煙道。為了防止爐膛發(fā)生爆炸事故，爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計有爐膛壓力高的控制、聯(lián)鎖和保護功能。
　　爐膛壓力出現(xiàn)高正壓，往往是調(diào)節(jié)系統(tǒng)、執(zhí)行器或引風機故障等原因造成的。因此，當爐膛壓力過高時，引風機動葉控制自動切至手動，并限制關(guān)小引風機動葉和禁止開大送風機動葉。當爐膛壓力>要求值，同時引風機動葉開度最大時，機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將以10MW/min的速率減負荷至爐膛壓力正常為止。當爐膛壓力>>要求值或引風機動葉在最大開度時，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將限制機組增加負荷。
　　2.2爐膛高負壓保護回路
　　當爐膛負壓過低時，應(yīng)采取措施，自動防止故障進一步擴大，一般采取以下幾種方案：
　　(1)當爐膛壓力<-500Pa時，引風機控制自動切至手動，并禁止開大引風機入口動葉和禁止關(guān)小送風機入口動葉。
　　(2)當爐膛壓力<-150Pa時，爐膛壓力測量信號與給定值(-150Pa)之差經(jīng)負偏差比例控制器后直接去關(guān)小引風機入口動葉。
　　(3)爐膛壓力<要求值(-200Pa)或引風機入口動葉開度在最小時，限制減負荷。爐膛壓力過低，常常是調(diào)節(jié)系統(tǒng)或執(zhí)行器等故障，導致引風機出力過大，所以條件允許的情況下應(yīng)適當增加一些負荷或開大送風機入口動葉。