1000MW火电机组热控控制系统解析.docx
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1000MW火电机组热控控制系统解析
1000MW火电机组热工控制系统
2015年10月
第一部分DCS总体情况介绍2—7
第二部分超超临界锅炉启动系统说明8—14
第三部分机、炉、电主保护梳理15—17
第四部分协调及启动系统控制说明18—25
第五部分汽轮机调节器DTC26—62
第六部分DEH自启动逻辑63—84
第一部分DCS总体情况介绍
本工程锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、双切圆燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。
锅炉出口蒸汽参数为27.56MPa（a）/605/603℃。
汽轮机采用上海汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。
最大连续功率（TMCR）下参数：
额定功率1060.157MW；额定主汽门前压力26.25MPa（a）；额定主汽门前温度600℃；额定再热汽阀前温度600℃。
发电机采用上海电机厂生产的THDF125/67发电机组，额定功率1000MW，最大连续输出功率1100MW，额定电压27kV，额定功率因数0.9（滞后），额定转速3000r/min，冷却方式为水氢氢
DCS系统采用爱默生公司OVATION400控制系统，工作站操作系统采用win3.2.x，组态工具为DELELOPERSTUDIO。
两台机组共设置三个网络，分别为#7机组、#8机组、公用网络，网络之间信号交互采用硬接线。
单元机组共配置32对控制器（含2对MEH控制器），公用系统配备3对控制器。
控制器布置如下（每一系统项为一对控制器）
系统
序号
控制范围
I/O
点数
1
协调控制、燃料主控、给水主控
2
吹灰系统
3
一次风机A、火检风机A密封风机A
4
一次风机B、火检风机B密封风机B
5
制粉系统A+燃油系统AB（给煤机A/磨煤机A/微油AB层油燃烧器、A层火检二次风等）
6
制粉系统B
7
C层制粉系统,CD层油系统
8
D层制粉系统
9
FSSS逻辑：
MFT主保护、锅炉吹扫、油泄漏
10
E层制粉系统,EF层油系统
11
F层制粉系统
12
锅炉启动系统、锅炉疏水放汽系统
13
A侧风烟系统：
送风机A、引风机A、空预器A炉膛风量、压力
14
机组级自启停
15
B侧风烟系统：
送风机B、引风机B、空预器B炉膛风量、压力
16
过热蒸汽、再热蒸汽系统摆动喷嘴控制
17
高加、辅汽系统、疏水
18
凝结水系统（B侧）、凝补水（B侧）闭冷水用户
19
凝结水系统（A侧）、凝补水（A侧）低加、除氧器
20
给水泵系统（B侧
21
给水泵系统（A侧）
22
循环水系统（A侧）真空系统（A侧）闭/开冷水系统（A侧）
23
循环水系统（B侧）真空系统（B侧）闭/开冷水系统（B侧）
24
循环水系统（C侧）真空系统（C侧）汽机旁路系统
25
单元机组电气A系统发变组
26
单元机组电气B系统SOE（热力）、SOE（电气）
27
脱硫系统
（1）
脱硫系统
（2）
28
29
除尘、飞灰、脱硝
30
除尘、排渣
31
电气公用
32
热力公用2
33
热力公用脱硫
DCS网络结构框架图如下：
DCS系统总貌图如下：
DCS电源原理示意图如下：
MFT硬回路采用单回路设计，由DCS侧送三个常闭触点至跳闸表决回路和操作台硬按钮（双按钮串并联）并联后触发扩展继电器组动作。
MFT硬回路原理图如下：
第二部分超超临界锅炉启动系统说明
1．概述
对于采用直流运行方式的超临界超超临界锅炉而言，水冷壁内的工质流量与锅炉负荷成正比变化，当锅炉负荷升高时、质量流速升高，当锅炉负荷降低时、质量流速也随之降低。
但当水冷壁内的工质流量降低到维持水循环安全性的最低流量时就不再随着锅炉负荷的降低而降低，而是保持最低质量流量不变,以保证水循环的安全性。
此时锅炉的运行方式类与汽保炉相类似，采用再循环运行方式。
（锅炉给水流量和负荷的关系示意图见下图）
25%BMCR
设置启动系统的主要目的就是在锅炉启动、低负荷运行及停炉过程中，通过启动系统建立并维持炉膛内的最小流量，以保护炉膛水冷壁，同时满足机组启动及低负荷运行的要求。
因此直流锅炉必须设置启动系统。
直流锅炉的启动系统形式及容量的确定根据锅炉最低直流负荷、机组运行方式、启动工况及最大工况时水冷壁质量流速的合理选取、以及工质的合理利用等因素确定。
2．系统组成
锅炉启动系统简图见下图：
接入扩容器或凝汽器
接入扩容器或凝汽器
启动系统流程图
1）二只汽水分离器及其引入引出管系统：
其外径为φ1150，总长4.68m，材质为15CrMoG，每只分离器上部切向引入二根由后烟道后包墙出口集箱出来的汽水混合物管，进行汽水分离。
2）一只汽水分离器贮水箱：
外径为φ1150，总长14.8m，材质同汽水分离器，由分离器来的二根水连通管自贮水箱下部引入，去再循环泵的疏水管由贮水箱底部引出，分离器筒身上装有水位控制用管接头，其顶部装有放水管。
3）由贮水箱底部引出的疏水管道（循环泵入口管道）：
此管道上装有再循环泵入口电动截止阀及化学清洗用管接头。
4）一台立式离心式循环泵：
配有转子浸入炉水中的湿式马达，利用送往泵冷却器的低压冷却水冷却马达腔体内的炉水，其结构和型式与控制循环锅炉的循环泵相似，泵进出口管上装有测点测量泵的压头及进出口压差。
5）泵出口管道：
装有泵出口调节阀、逆止阀、流量计。
6）自分离器贮水箱去扩容器的疏水管道：
由分离器贮水箱去循环泵入口的管道上引出去疏水扩容器的疏水总管，再由此总管引出三根平行的疏水支管，每根疏水支管上装有一只调节阀、电动截止阀。
7）加热管道：
自省煤器出口管道引出，一路送往循环泵出口管道，一路送往去疏水扩容器的三根疏水管道，每根加热管上各装—只始终保持开启的截止阀。
8）去循环泵进口管道的冷却水管，管道上装有调节阀、逆止阀和流量孔板。
9）循环泵的最小流量管道：
此管道装在泵的出口管道和泵的冷却水管道之间，管上装有气动截止阀、逆止阀及流量计。
10）启动系统热备用管道：
此时循环泵解列，由于分离器贮水箱冷凝作用和泵的加热水系统仍投运，分离器贮水箱水位缓慢上升，通过此管上的热备用水位调节阀将积水送往过热器二级喷水减温器进行喷水。
3．启动系统的容量和功能
本锅炉配有容量为25%BMCR的启动系统，与锅炉水冷壁最低直流负荷的质量流量相匹配，锅炉启动过程中流量变化和控制简图见下图。
启动过程简图
启动系统的功能如下：
1）锅炉给水系统、水冷壁和省煤器的冷态和温态水冲洗，并将冲洗水送往锅炉的疏水扩容系统。
2）满足锅炉的冷态、温态、热态和极热态启动的需要，直到锅炉达到25%BMCR最低直流负荷，由再循环模式转入直流方式运行为止。
3）只要水质合格，启动系统即可完全回收工质及其所含热量，包括锅炉点火初期水冷壁汽水膨胀阶段在内的启动阶段的工质回收。
4）锅炉在结束水冲洗（长期停炉或水质不合格时），锅炉点火前给水泵供给相当于5%BMCR的给水，而再循环泵则一直提供20%BMCR的再循环水量，二者相加，使启动阶段在水冷壁中维持25%BMCR的流量作再循环运行以冷却水冷壁和省煤器系统不致超温，通过分离器疏水调节阀控制分离器贮水箱中的水位，通过泵出口再循环阀调节再循环流量。
当锅炉产汽量达到5%BMCR时，分离器水位调节阀全关，再循环流量逐渐关小，给水流量逐步增大，以与锅炉产汽量匹配，当负荷达到25%BMCR（最低直流负荷）时，再循环阀全关，锅炉转入直流运行。
5）锅炉转入直流运行时，启动系统处于热备用状态。
6）启动分离器也能起到在水冷壁系统与过热器之间的温度补偿作用，均匀分配进入过热器的蒸汽流量。
4．主要部件和管道的用途
1）分离器及其引入、引出管系统：
用于启动时将水冷壁系统来的汽水混合物靠离心力的作用进行汽水分离，分离出来的蒸汽向上引出送往过热器。
水则向下引出经连通汇集到分离器贮水箱，启动期间分离器的功能相当于锅筒。
2）分离器贮水箱：
起到炉水的中间贮藏工作，分离器下部的水空间及二根通往贮水箱的水连通管均包括在贮水系统的容量内，其容量必须保证能贮藏在打开通往疏水扩容器的疏水调节阀前的全部工质，包括水冷壁汽水膨胀期间的全部工质，以保证过热器无水进入。
3）由汽水分离器贮水箱底部引出的循环泵入口管道：
用于启动时将分离器疏水送往循环泵，完成炉水的再循环过程。
4）循环泵：
在启动过程中借助于循环泵完成分离器疏水的再循环过程，循环泵提供的再循环水与给水混合后在整个启动过程中使省煤器——水冷壁系统保持25%BMCR的流量，保持恒定的质量流速以冷却省煤器和水冷壁系统，並保证水冷壁系统水动力的稳定性。
锅炉启动前的给水管道——省煤器——水冷壁系统的水冲洗和启动初期的汽水膨胀阶段中分离器系统分离出来的大量炉水排放过程也是依靠循环泵完成。
5）泵的出口管道：
用于将循环泵送出的再循环炉水送到给水管道进行混合后再送往省煤器和水冷壁系统完成再循环运行模式，出口管道上所装再循环流量调节阀用来调节再循环流量。
启动期间泵出口调节阀容量的选择要满足最低直流负荷为25%BMCR以及初期锅炉负荷为5%BMCR以及冷态冲洗时的流量。
6）去疏水扩容器的疏水管道：
用于启动初期锅炉给水量为5%BMCR，且锅炉负荷达到5%BMCR前，通过疏水扩容器和疏水箱后，进入冷凝器疏水回收工质以及在水冷壁产生汽水膨胀阶段向通过疏水扩容系统向冷凝器疏水回收工质，由疏水总管上引出的三根支管上均装有分离器疏水调节阀在启动初期可用于控制分离器水位。
疏水调节阀容量的选择要满足下列工况：
a温态启动时出现汽水膨胀时的流量；
b热态启动时出现汽水膨胀时的流量；
c锅炉最小流量运行时的流量；
d锅炉结束汽水膨胀在最低压力运行时的流量。
7）暖管加热管道：
用于将省煤器出口的热水在启动期间和锅炉热备用状态加热循环泵和去疏水扩容器的疏水调节阀及其管道。
8）冷却水管道：
它在启动期间将高加引出的给水送到泵入口管道，使泵入口保持一定的过冷度以防止泵产生“汽蚀”现象，管道上装有调节阀可以控制冷却水量。
该管路从主给水管引出，经调节阀和截止阀后引至泵入口管道，管路容量约为2%BMCR。
9）循环泵的最小流量管道：
为了改善启动循环泵的调节特性，维持循环泵的最小安全流量，设置了再循环泵最小流量回流管路。
该管路从再循环泵出口引出经流量孔板和最小流量调节阀后至贮水箱出口；用于在启动循环时建立泵的最小流量。
5．带循环泵的启动系统的优点
1）缩短启动时间。
配置了循环泵的启动系统，由于可以提高省煤器入口的给水温度，因此可以缩短启动时间，对于经常启动的两班制机组来说，缩短动时间可带来良好的经济效益；
2）在启动过程中回收工质和热量。
启动过程中水冷壁的最低流量为25%BMCR，因此锅炉的燃烧率为加热25%BMCR的流量达到饱和温度和产生相应负荷下的过热蒸汽。
如采用不带循环泵的简易系统，则再循环流量部分的饱和水要通过疏水扩容系统后，进入除氧器或冷凝器，在负荷极低时，这部分再循环流量由图1可看出将接近25%BMCR的流量，除氧器和冷凝器不可能接收如此多的工质和热量，只有排入废水池，造成大量工质的损失，采用再循环泵后这部分流量在省煤器——水冷壁系统中作再循环，因而不会导致工质和热量的损失，在水冲洗阶段因水质不合格时，才通过疏水扩容器减压后，排往凝结水箱至废水沟。
3）在机组冷态清洗时，可以减少补给水。
为了保证冷态清洗的效果，通常要
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