超超临界机组#0高加顺控投退逻辑的探讨与优化

超超临界机组 #0高加顺控投退逻辑的探讨与优化

杨洋 郭元堂

上海电力淮沪煤电有限公司田集发电厂 安徽淮南 232000

摘要：超超临界机组为满足低负荷段脱硝系统安全投运、提高机组的调频效果，通过增设#0高压加热器来实现。但由于#0高加参数高且投退频繁，同时对运行操盘经验要求很高，因此设计并实施了#0高加自动投退顺序控制策略。该顺控逻辑实现了从#0高加暖管到设备投运以及退出的全过程自动执行。

关键字：#0高加 顺控

1. 概述

田集发电厂二期扩建工程2×660MW超超临界燃煤汽轮发电机组，汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机（型号：N660-27/600/620）。二期机组采用汽机高压调门全开经济运行方式，无法利用锅炉蓄热参与电网一次调频，目前利用凝水调频和低压回热系统加热器切除提高大频差工况下的机组调频负荷响应，但由于低压回热系统蓄能有限，机组大频差工况下的调频负荷响应无法满足电网一次调频要求，一次调频性能需进一步提高。田集电厂通过增设#0高压加热器，解决低负荷段脱硝系统安全投运问题的同时，实现了利用高压回热系统蓄能参与调频的功能。

2. 设计目的

设置#0高加首先能够满足宽负荷脱硝要求，其次可提高机组效率。通过在#1高加之前增设#0高加来提高给水温度，从而满足SCR入口烟温要求，同时提高机组循环效率，降低机组煤耗。增设#0高加，配合外置式蒸汽冷却器，实现宽负荷投脱硝目的的同时兼顾了机组经济性，真正同步实现节能和环保双重目的。

3. 设计说明

机组新增的#0高加通过串联方式与外置式蒸汽冷却器的给水管路相连，锅炉给水依次经#1高加、#0高加和外置式蒸汽冷却器后送入锅炉省煤器。

#0高加的加热汽源利用原汽轮机补汽阀接口进行倒抽汽，并在#0高加抽汽管道上同步安装抽汽逆止阀、调节阀。逆止阀可防止危急情况下抽汽倒流至汽轮机引起汽轮机超速；调节阀可调节抽汽压力以控制给水温度。新增的#0高加设置两路疏水，危急疏水经降温降压后，由三通在#1高加危疏管道末端与#1高加危急疏水合并，最后进入26m³疏水扩容器；正常疏水进入#1高加，而后逐级自流。

图1．#0高加设备系统示意图

#0高加系统一方面通过提高给水温度的方式提高脱硝温度，达到低负荷正常脱硝的目的；另一方面，也提高了机组循环效率，降低汽轮机热耗。但由于提高锅炉给水温度将提高排烟温度，锅炉效率会有所降低。通过综合计算分析，70%以上负荷发电煤耗基本不变，60%以下负荷会降低发电煤耗。因此，#0高加系统将采用“热态高退低投”的运行方式。

在该投退思路下，由于#0高加参数高且投退频繁，同时对运行操盘经验要求很高，人为投退的模式存在诸多隐患，很多时候在投退过程中会花费较长时间且对系统扰动大，存在影响升降负荷的可能性。

为实现#0高加安全、可靠的投退，通过分析设备投运的相关参数、研究设备工艺流程的特性，设计并实施了#0高加自动投退顺序控制策略。使用自动投退功能时，只要求运行工况在满足条件的工况发出投入或切除指令，控制算法会检测设备运行的状态，自动执行投退操作，同时具备步序报警功能。该顺控逻辑实现了从#0高加暖管到设备投运以及切除的全过程自动执行。

4. #0高加顺控投退说明

1 DCS画面中#0高加投退弹窗界面

图2．DCS画面中投退示意图

2热态投运

热态投运条件：

1. 机组负荷≤60%THA；

2. #0抽压力<9.5MPa；

3. 抽汽调阀后压力<1.2MPa。

热态投运步骤：

1. 危急疏水调节阀投自动，水位目标值设定为30mm；

2. 开启#0抽气动逆止阀后疏水阀、#0抽电动闸阀后疏水阀，疏水3分钟；

3. 关闭#0抽气动逆止阀后疏水阀、#0抽电动闸阀后疏水阀，开启#0抽气动逆止阀间疏水阀、#0抽压力调节阀后疏水阀，疏水3分钟；

4. 关闭#0抽气动逆止阀间疏水阀，关闭完成后开启#0抽气动截止阀；

5. 开启#0抽旁路气动截止阀、开启#0抽压力调节阀至100%开度，暖管20分钟；

6. 关闭#0抽压力调节阀后疏水阀，关闭#0抽压力调节阀；

7. 开启#0抽电动闸阀；

8. 待#0高加压力升至大于#1高加压力0.1MPa时，正常疏水阀切至手动状态并开至30%；

9. 正常疏水阀投自动，水位目标值设定为0mm；

10. 缓慢开启#0抽压力调节阀至30%，#0高加压力升高至计算目标压力时，#0抽压力调节阀投自动，且将偏置清零。

11. 顺控投运#0高加完成。

图3．#0高加顺控投入画面

图4．#0高加顺控投入过程趋势图，参数控制平稳

3热态切除

热态切除条件：机组负荷≥60%THA。

热态切除步骤：

1. #0危急疏水调节阀切手动；

2. #0正常疏水阀投自动，水位目标值偏值设置为-45mm，控制实际水位降至-38mm；

3. 缓慢关闭#0抽压力调节阀，并切手动；

4. 关闭#0抽旁路气动截止阀；

5. 关闭#0抽电动闸阀、#0抽气动截止阀；

6. 关闭#0高加正常疏水阀；

7. #0正常疏水阀切手动，将水位目标值偏值设为0mm。

8. 顺控切除#0高加完成。

图5．#0高加顺控切除画面

图6．#0高加顺控切除过程趋势图，参数控制平稳

4注意事项

顺控程序执行的每一步均会在操作窗口有所提示（如图3、图5中圈1所示）；当每一步指令发出后，均有故障倒计时（如上图3、图5中圈2所示）；执行计时结束后，若步序完成条件未达成，则顺控切手动（如图3、图5中圈3所示），同时提示“FAIL” （如图3、图5中圈4所示）。

此时需要点击按钮“P7复位”进行故障复位。若继续自动执行顺控，可再次投自动；若手动顺控，可点击下一步进行。

5改善优化

在进行了一段时间的试运后，对顺控逻辑中存在的一些问题进行了改善优化，确保顺控程序的可靠性和准确性。

1. 顺控投入前检查系统是否满足投入允许条件，如系统参数、阀门状态等；

2. 疏水阀门以“开到位或不在关位”作为已开信号；

3. 顺控自动执行过程中，运行人员可随时点击“P6重启”按钮，手动干预退出，保证机组安全稳定运行。

图7．#0高加顺控连续投退趋势

5. 相关程控保护

1事故条件下高压加热器的解列

若#0高加发生泄漏，水位急剧上升，接通高二值报警点，自动打开危急疏水门；如水位继续上升，高三值点接通，同时迅速打开高加给水旁路门，关闭给水进出口阀和关闭抽汽隔离门，同时关闭#0抽管道上相关抽汽阀门。

2疏水水位控制

a.正常水位

正常水位即控制水位。当加热器达到运行温度并稳定运行时，由液位控制器维持水位。

b.低水位

低于水位-38mm为低水位。水位的进一步降低超过25mm后，会使疏水冷却段进口露出水面，而使蒸汽进入该段。这将破坏使疏水流经该段的虹吸作用，并产生疏水端差的上升，换热性能恶化；在疏冷段进口处和疏冷段内引起汽水二相流冲蚀性危害，导致加热器传热管迅速泄漏、损坏。

c.高水位

高于水位38mm即为高水位。当水位高于该值时，凝结段的传热面将浸没在水中，这种满水会减少有效传热面，导致加热器性能下降，将破坏过热段的传热，并将严重冲蚀换热管，使加热器破坏。

6. 结束语

通过对#0高加的投退顺控程序控制的设计和实施，不仅降低了运行人员的重复工作强度，保证了机组设备频繁投退的安全性、便捷性；同时提高了#0高加的投退效率，节约了投退蒸汽消耗量，对机组节能环保作出了有益提升。

作者简介：杨洋，男，工程师，工作单位：上海电力淮沪煤电田集发电厂.