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电厂热控培训教材

和信武乡新建工程2×600MW机组

热控专业培训教材

山西和信武乡发电有限公司

2005年6月

和信武乡新建工程2×600MW机组

热控专业培训教材

（第一版）

编写委员会

组编单位：

山西和信武乡发电有限公司

编写委员会成员：

主编：

任高

副主编：

谭发薛聪

执行主编：

张缠保张晓民

编写人员：

张晓民李普王学锋

前言

随着我国电力工业的迅速发展，具有大容量、高参数、低能耗、高可靠性、对环境污染小等特点的600MW发电机组在我国电网中已大量出现，成为电力系统的主力机组。

和信武乡新建工程2×600MW机组工程即将投产，为适应这一形势发展的需要，使我公司的运行、检修人员尽快学习和掌握600MW发电机组的技术性能和技术特点，山西和信武乡发电有限公司决定编撰《和信武乡电厂600MW火力发电机组培训教材》。

在公司领导的主持下，抽调各专业工程技术人员，经过两个月的辛勤工作，参考了大量的技术参考资料和和信武乡新建工程2×600MW机组工程的有关设备购置的资料，通过整理和归纳，终于完成了2×600MW火力发电机组培训教材的编写工作。

本培训教材为热控专业培训教材。

第一章介绍了武乡电厂的整体概况及热力系统简介。

第二章对ABB分散控制系统（DCS）从硬件到软件做了详尽的介绍。

第三章对辅助车间（包括水网、灰网、输煤）微机可编程控制系统（PLC）作了介绍。

第四章对我厂烟气脱硫系统从设备到控制系统做了系统的介绍。

第五章结合我厂实际情况介绍了检修与维护工作。

第六章安全生产常识。

随着发电机组向着大容量、高参数、高自动化的发展，机组的热控设备和功能越来越多，控制的标准、要求也越来越高。

热控控制水平的高低对机组安全、经济运行起着举足轻重的作用。

其重要性已不亚于机、电、炉等主设备。

600MW火电机组的问世，决非机组容量之简单增大，实隐含量变引起质变之一种飞跃，机组的热控系统更加完善，控制水平也更高，因此对热控系统的学习和认识应有一个全新的理念。

编者本着和大家共同学习、提高的目的编写了这本教材。

主要讲述600MW火力发电厂热控系统的构成和原理、力求突出600MW发电机组热控系统的特点。

语言方面通俗易懂，理论阐述简明扼要。

此培训教材的编写，是在公司领导的直接领导下，及有关部门的大力支持下完成的。

在此，对给予我们关心和帮助的领导及有关人员表示衷心的感谢。

由于作者编写水平所限、时间仓促、参考资料有限。

教材中不妥之处一定不少，恳请读者批评指正，并提出宝贵意见。

编者

2005年6月

第一章概述……………………………………………………………………………………4

第一节全厂概况……………………………………………………………………………4

第二节热力系统简介…………………………………………………………………………8

第三节热控及信息管理系统…………………………………………………………………11

第二章分散控制系统…………………………………………………………………………12

第一节ABB分散控制系统（DCS）介绍……………………………………………………12

第二节模拟量控制系统（MCS）……………………………………………………………117

第三节锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）……………………………………………………133

第四节顺序控制系统（SCS）…………………………………………………………………145

第五节数据采集（DAS）………………………………………………………………………155

第六节汽轮机数字电液控制系统（DEH）……………………………………………………162

第七节汽轮机发电机组振动监测故障诊断系统（TDM）……………………………………173

第八节汽轮机监视仪表（TSI）………………………………………………………………175

第三章辅助车间微机可编程控制系统（PLC）………………………………………………179

第一节水网可编程控制系统（PLC）……………………………………………………179

第二节灰网可编程控制系统（PLC）………………………………………………………204

第三节输煤程控系统（PLC）…………………………………………………………………215

第四章脱硫系统……………………………………………………………………………218

第一节脱硫设备绍…………………………………………………………………………218

第二节物料平衡和热平衡……………………………………………………………………240

第三节系统规程………………………………………………………………………………243

第五章检修与维护……………………………………………………………………………295

第一节热工测量及常规仪表部分……………………………………………………………295

第二节热工就地执行机构部分………………………………………………………………321

第三节热工自动调节系统部分………………………………………………………………326

第四节热工联锁保护系统部分………………………………………………………………349

第六章安全生产常识…………………………………………………………………………365

附录：

名词解释

第一章概述

第一节全厂概况

1.地理位置

武乡县位于山西省的东南部地跨太行、太岳两山之间。

东邻黎城县、左权县，南界沁县、襄垣县，西连祁县、平遥县,北同榆社县接壤。

全县总面积1610km2，人口21万。

2.自然环境

该厂址位于武乡县城西南方向约2km处、涅河北岸的一级阶地上。

所选场地东西长约1.2km，南北宽约0.7km，面积约84km2，可用面积较大。

厂址区域范围内有2条110kV及1条35kV高压线路通过，场地多为耕地。

场地地形北高南低，西高东低，标高在948.1～939.3m之间（1956年黄海高程系）。

3.气候变化特征

电厂厂址区域条件属于中温带大陆性季风气候，夏季以东风为主，其余季节以西风为主。

多年最低气温-6.6℃，多年平均最高气温22.7℃，多年平均水量519.0mm，主要集中在6～9月。

多年平均蒸发量1553.3mm。

平均气压908.3hPa

平均气温9.2℃

历年最冷月平均气温–7.8℃

平均最高温度22.7℃

平均最低温度-6.6℃

极端最高气温37.7℃

极端最低气温-26.2℃

平均相对湿度62%

最小相对湿度0%

平均水汽压8.8hPa

平均降水量519.0mm

平均蒸发量1553.3mm

最大一日降水量150.6mm

一小时最大降水量57.3mm

最大积雪深度27cm

最大冻土深度92cm

平均风速1.2m/s

50年一遇10m高度10分钟平均最大风速21.7m/s

基本风压0.294kN/m2

4.投资结构

投资结构：

山西和信电力发展有限公司出资70％，山西晋城无烟煤矿业集团有限公司出资30％。

工程投资估算：

工程概算总投资529366万元，单位造价4411.38元／KW。

5.一期工程的建设里程碑

5.1山西省发展计划委员会于2003年10月13日以晋计产业字[2003]229号文《山西省发展计划委员会关于审批武乡发电厂2×600MW机组新建项目建议书的请示》上报国家发改委。

5.2国家发改委于2003年12月24日以发改办投资[2003]435号《关于委托对齐齐哈尔华电热电厂等16个项目进行评估的函》，委托中国国际工程咨询公司对武乡电厂项目建议书进行评估。

5.3中国国际工程咨询公司于2004年2月24日以咨能源[2004]162号印发《关于山西武乡发电厂（2×600MW）新建工程项目建议书的评估报告》。

5.4国家开发银行于2004年4月7日以开行函[2004]115号文印发《国家开发银行关于承诺武乡和信发电有限公司2×600MW机组新建工程项目贷款的函》。

5.5山西省发展和改革委员会于2004年10月20日以晋发改产业字[2004]220号印发《山西省发展和改革委员会关于审批武乡电厂2×600MW燃煤空冷发电机组项目可行性研究报告的请示》。

5.6电力规划设计总院于2004年10月28日以电规发电[2004]282号文印发《关于山西武乡电厂2×600MW机组新建工程可行性研究报告的审查意见》。

5.7国家环境保护总局于2004年11月1日以环审[2004]419号文印发《关于山西武乡和信发电有限公司山西武乡发电厂2×600兆瓦级组新建工程环境影响报告书审查意见的复函》。

5.8中华人民共和国水利部于2004年11月2日以水函[2004]194号文印发《关于山西武乡发电厂2×600MW机组新建工程水土保持方案的复函》。

5.9国家电网公司2004年11月9日以计项一[2004]101号印发《关于印发山西武乡电厂（2×600MW）接入系统设计（一次部分）审查意见的通知》。

5.10国土资源部于2004年11月15日以国土资厅函[2004]651号印发《关于山西武乡和信发电公司空冷发电厂建设用地预审意见的复函》。

6.设计思想

4×600MW一次规划，分期建设，留有扩建场地（可暂作施工场地），亚临界燃煤空冷凝汽式布置方案。

全部机组按湿法脱硫。

7.总体规划

7.1全厂总体规划

7.1.1厂址

武乡发电厂厂址位于武乡县城西南方向约2km处、涅河北岸的一级阶地上。

场地地形北高南低，西高东低，标高在948.1～938.3之间；可供电厂的建设用地东西向长约1.2km，南北向宽约0.7km，场地地质条件及其周边环境良好，完全具备建设超大型燃煤电厂的条件。

总平面布置考虑主厂房固定端朝东，向西扩建，A列朝南。

主厂房布置在厂区的中央偏西测，零米标高为942.00m。

厂区由北向南依次为空冷散热器、主厂房、除尘设施、脱硫设施、斗轮机煤场、厂内铁路及卸煤沟、汽车卸煤设施及煤场、灰库、制氢站。

A列前的空冷散热器下布置有主变、厂变、备变及GIS等电气设施。

主厂房固定端一侧由北向南依次布置有综合办公楼、化学水车间、综合服务楼、辅机冷却塔、启动锅炉房、冷热网站、生活污水出理站、工业废水处理站、材料库、综合检修楼、输煤综合楼、燃油库、综合水泵房、补给水预处理车间等建构筑物。

电厂本期的占地面积41.9hm2，规划容量占地面积49.2hm2。

进厂主入口位于厂区南侧，南与武乡县环城公路（沁温公路区段）相接，北对综合办公楼。

运煤、灰、渣进出口均与沁温公路在厂区北侧相接。

电厂对外交通十分便利。

电厂铁路专用线厂址区沿涅河南岸西行横跨涅河从厂区的扩建端方向进厂。

7.1.2燃料

武乡县为全国重点产煤县之一，县境内煤炭资源丰富，为山西沁水煤田分布区，全县已探明地质储量28.5×108t，可采储量为18.9×108t，目前全县拥有煤矿49座，2001年产量为300万吨。

均为优质动力煤。

武乡发电厂一期工程装机1200MW，年需燃煤约300万吨。

当地煤炭资源及生产能力完全可以满足电厂需要。

7.1.3水源

武乡县境内有五十年代兴建的浊漳河上游大型水利控制工程——关河水库。

关河水库总库容14100×104m3，兴利库容3701×104m3。

该水库防洪标准为百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，为确保大坝安全，近期拟进行加固改造，改造工程完工后，大坝可达2000年一遇洪水校核标准。

经用水平衡分析，在确保其它工农业用水的前提下，在保证率为97%的条件下，水库可向电厂年供水量75×104m3（0.23m3/s），此水量可满足2×600MW空冷机组用水的需要。

7.1.4灰场

武乡发电厂2×600MW机组，采用干式除灰、机械除渣方式。

以年运行6000小时计算，年排灰渣量83.352×104t/a,其中年排灰量75×104t/a,年排渣量8.352×104t/a,石灰石湿法脱硫系统年产石膏量23.94×104t/a。

武乡发电厂拟选灰场为王海沟和常雨沟灰场，两灰场均为山谷灰场。

一期工程先建王海沟灰场，该灰场距厂址运灰道路长4.5km，王海沟干储灰场分两期开发使用，初期使用高程1025m以下的库容，占地（水平投影面积）约65.36hm2，有效容积可达1050×104m3，供两台机组使用约9.8年；后期可使用高程1025m至1040m间的库容，其占地增至96hm2，总有效容积可增至1960×104m3，供2×600MW机组使用约18.3年。

常雨沟灰场距上城厂址3公里，储灰场最终库容为1600×104m3，可供电厂2×600MW机组储灰14年。

该灰场可作为电厂的原期灰场。

7.1.5交通运输

7.1.5.1铁路

1）武乡县境内有九十年代为支持老区人民发展经济由国家投资建设的武墨铁路线,该铁路线西接太焦线,东联阳涉线,铁路设计年输送能力为500万吨/年。

武乡产煤区主要分布在县境东部，而电厂建在西部，武墨铁路正好东西贯穿县境，产煤区至电厂区货运量少，电厂燃煤运输完全可利用此有利条件，采用铁路运输方式。

这样利用该铁路即可解决电厂燃煤运输问题，又充分发挥了已建铁路运输能力，是十分经济合理的。

燃煤运距均在60公里以内。

电厂铁路专线在武墨铁路故县站接轨，距厂址约5—6km。

2）厂内铁路：

采用卸煤沟卸煤，列车牵引定数为2000t，电厂自备车辆组成固定车底，每列车23节，卸煤沟的有效货位按12节考虑。

采用底开门车，运行方式按重车整列牵引进厂，空车整列牵引出厂，在煤炭集运站至电厂间开行固定循环直达列车。

厂内铁路配线如下：

二股卸煤线、一股机车走行线。

铁路来煤受卸设施按4600MW容量考虑

7.1.5.2公路

武乡县境内有榆长公路南北贯穿县境，南沁公路东西贯穿县境，还有权马公路东西相通，交通十分便利。

1）进厂公路：

电厂的进厂公路与县城规划的环城公路（沁温公路）相连，路面宽度为9m，混凝土路面。

2）运煤公路：

厂外运煤公路与武（乡）沁（县）干线公路相连，路面采用混凝土路面，路面宽度为7m。

3）运灰渣公路：

灰渣采用公路运输，路面采用混凝土路面，路面宽度为7m，运灰渣道路与500KV配电装置的运行、检修道路以及铁路的布置相结合进行统筹规划

7.1.6水源地及洪水管线

武乡县境内有五十年代兴建的浊漳河上游大型水利控制工程——关河水库。

关河水库总库容14100×104m3，兴利库容3701×104m3。

该水库防洪标准为百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，为确保大坝安全，近期拟进行加固改造，改造工程完工后，大坝可达2000年一遇洪水校核标准。

经用水平衡分析，在确保其它工农业用水的前提下，在保证率为97%的条件下，水库可向电厂年供水量75×104m3（0.23m3/s），此水量可满足2×600MW空冷机组用水的需要

厂址位于武乡县城关镇上城村与下城村之间的涅河北岸河滩地内，厂区自然地面标高939.6—941.8m；由于厂址位于山前区涅河主河道两侧滩地内，其厂址不但受周围山洪沟百年一遇洪水影响，同时受涅河百年一遇洪水影响。

为了保证电厂的安全，厂区防洪采用防洪提，在既有的防洪坝北测新修防洪堤。

为防止厂区西侧及北侧山沟洪水，西侧及北侧设截洪沟引导洪水排入涅河。

7.1.6出线方向及电压等级

一期工程2×600MW机组以发电机—变压器组单元接线接入厂内500kV母线，500kV两回出线接入榆社开闭站，线路长度为25KM。

第二节热力系统简介

一.汽机系统

和信武乡电厂一期工程2×600MW机组采用了哈尔滨汽轮机厂直接空冷600MW汽轮机组，其特点如下：

1.容量及参数

哈尔滨汽轮机厂制造的NZK600－16.7／538／538型汽轮机，该机为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽直接空冷凝汽式汽轮机。

其主要技术参数如下：

额定功率（经济功率）：

600MW最大功率：

657MW

最大连续进汽量：

2080t/h

汽机主汽阀前额定参数：

额定压力：

16.67MPa.

额定温度：

538℃。

主蒸汽额定进汽量：

1833.37t/h

中压联合汽门前额定参数：

额定压力：

3.2MPa

额定温度：

538℃。

再热蒸汽额定进汽量：

1529.11t/h

最终给水温度：

273.1℃。

额定背压为15kPa.（设计气温17℃）

低压缸末级叶片长度：

620mm

额定转速：

3000r/min。

通流级数：

总共39级,高压部分：

l个单列调节级+8个压力级，中压部分：

6个压力级，低压部分：

2×6+2×6个压力级

2.运行方式

锅炉来汽经2个自动主汽门和4个调节汽门后进入高压缸，蒸汽在高压缸做功后，通过高压外缸下部的2个排汽口排出，去锅炉再热器。

再热后的蒸汽经过两个中压联合汽门送至汽轮机中压缸，在中压缸内做功，然后经中压缸两端上缸的各两个排汽口分别排出。

蒸汽由两个导汽管进入低压缸，分别流向两端的排汽口，流经6个压力冲动级做功，最后经排汽装置进入凝汽器。

3.旁路系统

600MWNZK600－16.7／538／538机组设有汽机旁路系统。

旁路系统的主要功能是：

1）在冷态、温态、热态和极热态下能启动机组，在整个启动过程中，能使汽机进口蒸汽压力、温度、流量稳步提高，满足汽轮机的要求，从而缩短机组的启动时间。

2）在启动时，使蒸汽通过再热器以保护再热器不被干烧。

3）满足空冷凝汽器冬季启动及低负荷时的防冻要求。

该机组采用高中压缸联合启动、旁路容量约为40%BMCR。

二.锅炉系统

1.武汉锅炉厂的600MWWGZ-2080/17.45-1的参数及容量

最大连续蒸发量2028T/H

过热汽出口压力17.45Mpa

再热汽入口压力3.38Mpa

再热汽出口压力3.63Mpa

过热汽出口温度541℃

再热汽入口温度328.9℃

再热汽出口温度541℃

给水温度282.3℃

2.武汉锅炉厂的600MWWGZ-2080/17.45-1锅炉本体结构

锅炉为亚临界压力、一次中间再热、控制循环、平衡通风、半露天布置、全钢架的P型布置汽包炉。

双进双出磨煤机冷一次风机直吹制粉系统，水平浓淡直流燃烧器，四角布置，切圆燃烧，燃烧器摆动调节再热汽温，喷水减温调节过热汽温，容克式三分仓回转式空气预热器，刮板捞渣机，固态连续排渣。

锅炉采用美国CE公司控制循环四角切圆燃煤锅炉标准布置。

炉膛由膜式水冷壁构成，上炉膛布置分隔屏过热器和后屏过热器，前墙和两侧墙布置墙式壁式再热器。

炉膛折焰角上方布置屏式再热器，水平烟道布置高温再热器和高温过热器，转向室布置立式低温过热器，尾部竖井为单烟道，布置水平低温过热器和省煤器。

下设省煤器灰斗，再分成左右连接烟道，引入二台三分仓回转式空气预热器。

3.600MW亚临界WGZ2080/17.45-1型锅炉的工作过程

从原煤仓下落的煤经给煤机进入磨煤机，煤在磨煤机中被干燥（由空气预热器来的热风干燥）并被磨碎，磨制成的煤粉由一次风送至燃烧器。

外界冷空气由风机（送风机、一次风机）升压后送往空气预热器加热成热空气，然后沿热风道将其一部分送入磨煤机，用于干燥和输送煤粉，另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛供给燃烧。

煤粉和空气一道经燃烧器喷入炉膛后，进行燃烧放热。

燃烧生成的高温火焰和烟气在炉膛和烟道中流动时，依次将热量传递给水冷壁、屏式过热器（位于炉膛上部）、高温过热器（位于水平烟道）、再热器、低温过热器（位于尾部垂直烟道）、省煤器、空气预热器、加热这些受热面中的工质（汽、水和空气）、同时烟气自身的温度也就逐渐降低到排烟温度。

此后利用除尘器清除烟气中携带的大部分飞灰。

最后由引风机出来经脱硫风机增压在吸收塔中去除硫分和粉尘经烟囱排往大气。

燃料燃烧后生成的灰，其中少部分较粗的落入炉膛下部的灰渣斗中，经刮板式排渣装置排出，大部分较细的被烟气带走，由除尘器加以收集，经压缩空气送到干灰库，由排渣装置排出的灰渣和干灰库的粗细灰经汽车拉到山沟灰场。

图3-1简单的自然循环回路

1—汽包；2—汽水分离器；3—上升管；4—下集箱；5—下降管

给水由给水泵升压送至锅炉省煤器，在其中被加热升温后送进汽包，然后水沿着下降管由炉水循环泵加压后分配到各下联箱进入水冷壁，水在水冷壁中继续吸收炉内高温火焰和烟气的辐射热，使部分水蒸发，形成汽水混合物向上又流入汽包。

在汽包中利用汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的水又沿着下降管经炉水循环泵进入水冷壁中，分离出来的汽从汽包顶部的饱和蒸汽引出管引至过热器，在过热器中饱和蒸汽被加热成为过热蒸汽，然后经主蒸汽管道送往汽轮机高压缸作功，过热蒸汽在汽轮机高压缸作功后（气温、气压均降低），又将其引回锅炉再热器，再次加热提高温度后，再送到汽轮机机中、低压缸继续作功。

三.主要系统特点

1.机组带基本负荷并具有变负荷调峰能力,其调峰范围为40％-100％机组额定出力.机组能以定--滑--定和定压运行方式运行.以定--滑--定方式运行时,滑压运行的范围为40％-90%.额定负荷.

2.给水泵拖动方式：

11000KW的电动机带液力耦合器，每台机组配置3台50％BMCR容量的电动调速给水泵，其中2台运行，1台备用。

3.给水回热为3高加+1除氧+3低加的系统，加热器疏水采用逐级自流，除氧器滑压运行，汽封为自密封系统。

4.锅炉制粉系统采用双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统,五台磨煤机运行,不设备用.

第三节热控及信息管理系统

1.全厂管理信息系统

全厂管理信息系统包括两部分：

SIS系统和MIS系统。

1.1SIS系统

SIS系统实现功能为：

数据采集、储存、备份；在线维护功能；数据传送功能；系统显示功能；计算和统计功能；报表；查询等。

计算功能：

就是基本数据的计算（如：

累加、平均、最大、最小值、加权平均等），根据数学模型进行机组运行、性能和经济指标的计算。

统计功能：

就是主设备和重要辅助设备的运行台帐自动生成（包括运行时间、启停次数、异常运行时间、启停状态等），并同时对项目内容进行注解。

1.2MIS系统

MIS系统实现功能为：

1）设备资产管理系统：

设备管理、物资管理、状态检修、两票管理、工程管理。

2）生产管理系统：

运行管理、生产技术管理、安全监察、班组管理。

3）经营管理系统：

财务管理接口、综合计划管理、统计管理、燃料管理、全面预算管理、经济技术指标分析、竞价上网决策支持。

4）行政管理系统：

企业网站、人力资源管理、办公自动化、政工管理、档案资料管理、综合查询。

2.单元机组控制系统

2.1控制水平

锅炉、汽轮机、发电机及厂用电均采用计算机监控为主要手段，设置少量的用于机组停运的控制设备（即硬手操），运行人员在机、炉、电、网控单元集中控制室通过操作员站实现对机组的控制，即机组的正常起停、运行工况的监视和调整及异常、事故工况的报警、处理。

2.2设计概况

两台机组及电气网共用一个单元控制室，单元控制室内布置有机、炉、电操作员站、电气网控操作员站、全厂的火灾报警、消防、值长站、水网、灰网的操作员站。

单元控制室内不再设常规的锅炉、汽机、发电机控制盘，在CRT操作员站一侧设置一块BTG辅盘。

一台汽包水位工业电视、一台炉膛火焰工业电视,DCS操作员站上布置有少量硬接线的操作开关：

例如锅炉紧急跳闸（MFT）、汽机紧急跳闸、发电机-变压器紧急跳闸、启动交流润滑油泵、启动直流润滑油泵、汽机真空破坏门、锅炉安全门（PCV）及发电机灭磁开关。

3.辅助生产控制系统

辅助生产控制系统集中控制室分为水、煤、灰三个控制网络，运行人员在网络控制室内通过上位机实现辅助车间及系统的