燃氣蒸汽聯合循環機組水汽加藥的自動化控制

徐凱

（廣東粵電大亞灣綜合能源有限公司，廣東 惠州 516000）

火電廠的化學監督作為確保熱力設備安全穩定運行的重要環節，必須對鍋爐和汽輪機流動的水汽介質的品質進行有效的監督，這是化學水汽監督的重要部分[1]。水汽品質調節的自動化加藥技術是火電企業化學監督技術水平的具體體現[2]。惠州LNG 電廠二期460 MW 燃氣蒸汽聯合循環機組于2018-08—2019-01 完成主機調試，但是因加藥系統和在線儀表的各種原因以及機組水汽循環系統與390 MW 機組有差別，所以機組水汽加藥調節的自動控制沒有在調試期的短時間內調試完成，之后惠電通過半年多的運行調節摸索才基本完成DCS 系統的自動控制程序。

460 MW機組水汽加藥系統給水、爐水加藥包括給水（凝結水）加氨加聯胺、爐水加磷酸鹽系統。給水加氨點包括凝結水泵后凝結水母管和中高壓給水泵進口母管，爐水加磷酸鹽的加藥點為中壓、高壓汽包的給水進口。因水汽循環系統中低壓汽包上設除氧頭，其對進入低壓汽包前的加氨效果有負向調節作用，所以凝結水加氨調節效果必須靠低壓汽包爐水水質檢驗，而不能從低壓給水水質檢驗，這是460 MW 機組水汽循環所決定的特點。另外，惠州LNG 電廠二期爐內加藥系統和水汽在線儀表統一進入機組DCS 控制系統，而不像一期機組的單獨PLC 輔助控制。基于以上兩點，二期460 MW 機組加藥的控制邏輯和程序是本廠化學水汽監督一項全新運行程序，在實現了爐內水質全自動調節方面富有創新性，在此機型上值得推廣。

1 水汽加藥控制方式介紹

1.1 給水加氨系統介紹

惠電二期每臺機組各設置1 套自動調節加氨裝置，根據加藥點壓力不同將加氨裝置分2 組，一組是中壓、高壓給水和閉冷水加氨裝置，共3 臺泵，中、高壓給水加氨泵對應機組中、高壓給水泵進口管加氨點；閉冷水加氨泵對應相應機組閉冷水泵進口母管加氨點，其有2 種運行狀態：在正常運行狀態時運行閉冷水加氨程序給閉冷水加氨；在備用狀態時可作為中、高壓給水的備用泵，可人工投備用連鎖，此時將執行中、高壓給水泵的加藥程序，投備用前需在現場切換加藥閥門，且需在DCS 上設置備用狀態。另一組加藥泵為兩臺加氨泵，分別對應機組凝結水泵出口母管加藥點和機組除鹽水供水管加藥點，通過閥門切換，2 臺泵均運行凝結水加氨泵程序。

1.2 給水加氨控制方式

加氨時，各設備的啟動、停止是根據給水pH 表提供的輸入信號與設定的控制范圍進行比較，確定觸發變頻器的控制信號電壓對轉速進行調節。加氨時，根據pH 信號確定合理的程序算法，確保給水pH 在合格范圍之內。運行過程中某一臺設備發生故障時，應立即自動切換至備用泵，人工調節可在線選擇啟動備用設備。

凝結水出水母管加氨采用DCS 自動調節，同時滿足就地手動調節和DCS 手動調節。在“自動”條件下，當給水泵啟動和氨溶液箱液位高于“低”值，且低壓爐水pH＜9.3時，啟動凝結水加氨計量泵，低壓爐水pH＞9.45 時，停運凝結水加氨計量泵。凝結水泵邏輯控制如圖1 所示。

中壓給水泵入口母管加氨采用就地手動調節和DCS 手動調節。在“自動”條件下，當給水泵啟動、氨溶液箱液位高于“低”值時，中壓給水pH＜9.3 啟動中壓給水加氨計量泵；中壓給水pH＞9.45 時，停運中壓給水加氨計量泵。中壓給水泵邏輯控制如圖2 所示。

高壓給水泵入口母管加氨，采用DCS 自動調節，同時滿足就地手動調節和DCS 手動調節。在“自動”條件下，當給水泵啟動、氨溶液箱液位高于“低”值時，高壓給水pH＜9.3 且啟動高壓給水加氨計量泵；高壓給水pH＞9.45時，停運高壓給水加氨計量泵。高壓給水泵邏輯控制如圖3所示。

圖1 凝結水泵邏輯控制圖

圖2 中壓給水泵邏輯控制圖

圖3 高壓給水泵邏輯控制圖

2 二期爐水加磷酸鹽系統

2.1 爐水加磷酸鹽系統介紹

惠電二期3 臺機組各設置1 套爐水加磷酸鹽裝置，共4臺加藥泵。加藥點設在低、中、高壓汽包，其中2 臺高壓磷酸鹽泵往高壓汽包加藥，2 臺中壓磷酸鹽泵通過閥門切換可向中壓或低壓汽包加藥，正常情況下往中壓汽包加藥。

2.2 爐水加磷酸鹽控制方式

爐水加磷酸鹽裝置采用全自動變頻加藥方式，控制信號來自汽水取樣分析裝置的爐水磷表、pH 表、電導表及給水泵狀態信號，自動控制加藥泵的啟停以及調節泵的沖程和頻率，以此來調整加藥量。

爐水加磷酸鹽控制程序：高壓給水泵啟動且磷酸鹽溶液箱液位高于“低”值時，當中高壓爐水電導率與低壓爐水電導率差值小于等于1.5 μs/cm 或中高壓爐水pH≤9.25 時則啟中壓磷酸鹽泵；當中高壓爐水電導率與低壓爐水電導率差值大于等于3 μs/cm 且中高壓爐水pH≥9.35 時，則停止中高壓磷酸鹽泵。

高、中壓爐水磷酸鹽泵邏輯控制如圖4、圖5 所示。

3 自動化水汽調節效果評價

二期機組投產后2019 年水汽合格率如表1 所示。

從表1 數據可以看出，二期三臺機組自2019 年穩定投產以來，在加藥系統自動控制的情況下，機組水汽合格率均保持在99%以上。

4 結束語

惠電二期460 MW 機組采用適合的加藥自動化控制后，機組水汽加藥系統能根據機組給水泵啟停信號和各在線儀表的讀數，自動控制加藥計量泵的起、停和頻率調節，大大減少了在無人監盤狀態下因加藥不足或加藥過量導致水質指標超限的情況，機組各項水、汽質量指標的合格率得以較大提高，大大降低了水汽品質調節不到位對熱力設備的腐蝕、結垢的安全風險，從而提高了調峰機組頻繁啟停中的生產安全性和延長了機組壽命。同時，加藥自動控制系統極大減少了調峰機組化學值班員的工作量，大大緩解化學值班員的工作壓力，提高了單人值班的工作效能。另外，由于自動加藥控制系統運行狀態良好，既保證了水質，又節約了原材料，保證了機組的安全經濟運行。

圖4 高壓爐水磷酸鹽泵邏輯控制圖

圖5 中壓爐水磷酸鹽泵邏輯控制圖

表1 2019-07 投產后水汽合格率（單位：%）