燃气蒸汽联合循环机组水汽加药的自动化控制

徐凯

（广东粤电大亚湾综合能源有限公司，广东 惠州 516000）

火电厂的化学监督作为确保热力设备安全稳定运行的重要环节，必须对锅炉和汽轮机流动的水汽介质的品质进行有效的监督，这是化学水汽监督的重要部分[1]。水汽品质调节的自动化加药技术是火电企业化学监督技术水平的具体体现[2]。惠州LNG 电厂二期460 MW 燃气蒸汽联合循环机组于2018-08—2019-01 完成主机调试，但是因加药系统和在线仪表的各种原因以及机组水汽循环系统与390 MW 机组有差别，所以机组水汽加药调节的自动控制没有在调试期的短时间内调试完成，之后惠电通过半年多的运行调节摸索才基本完成DCS 系统的自动控制程序。

460 MW机组水汽加药系统给水、炉水加药包括给水（凝结水）加氨加联胺、炉水加磷酸盐系统。给水加氨点包括凝结水泵后凝结水母管和中高压给水泵进口母管，炉水加磷酸盐的加药点为中压、高压汽包的给水进口。因水汽循环系统中低压汽包上设除氧头，其对进入低压汽包前的加氨效果有负向调节作用，所以凝结水加氨调节效果必须靠低压汽包炉水水质检验，而不能从低压给水水质检验，这是460 MW 机组水汽循环所决定的特点。另外，惠州LNG 电厂二期炉内加药系统和水汽在线仪表统一进入机组DCS 控制系统，而不像一期机组的单独PLC 辅助控制。基于以上两点，二期460 MW 机组加药的控制逻辑和程序是本厂化学水汽监督一项全新运行程序，在实现了炉内水质全自动调节方面富有创新性，在此机型上值得推广。

1 水汽加药控制方式介绍

1.1 给水加氨系统介绍

惠电二期每台机组各设置1 套自动调节加氨装置，根据加药点压力不同将加氨装置分2 组，一组是中压、高压给水和闭冷水加氨装置，共3 台泵，中、高压给水加氨泵对应机组中、高压给水泵进口管加氨点；闭冷水加氨泵对应相应机组闭冷水泵进口母管加氨点，其有2 种运行状态：在正常运行状态时运行闭冷水加氨程序给闭冷水加氨；在备用状态时可作为中、高压给水的备用泵，可人工投备用连锁，此时将执行中、高压给水泵的加药程序，投备用前需在现场切换加药阀门，且需在DCS 上设置备用状态。另一组加药泵为两台加氨泵，分别对应机组凝结水泵出口母管加药点和机组除盐水供水管加药点，通过阀门切换，2 台泵均运行凝结水加氨泵程序。

1.2 给水加氨控制方式

加氨时，各设备的启动、停止是根据给水pH 表提供的输入信号与设定的控制范围进行比较，确定触发变频器的控制信号电压对转速进行调节。加氨时，根据pH 信号确定合理的程序算法，确保给水pH 在合格范围之内。运行过程中某一台设备发生故障时，应立即自动切换至备用泵，人工调节可在线选择启动备用设备。

凝结水出水母管加氨采用DCS 自动调节，同时满足就地手动调节和DCS 手动调节。在“自动”条件下，当给水泵启动和氨溶液箱液位高于“低”值，且低压炉水pH＜9.3时，启动凝结水加氨计量泵，低压炉水pH＞9.45 时，停运凝结水加氨计量泵。凝结水泵逻辑控制如图1 所示。

中压给水泵入口母管加氨采用就地手动调节和DCS 手动调节。在“自动”条件下，当给水泵启动、氨溶液箱液位高于“低”值时，中压给水pH＜9.3 启动中压给水加氨计量泵；中压给水pH＞9.45 时，停运中压给水加氨计量泵。中压给水泵逻辑控制如图2 所示。

高压给水泵入口母管加氨，采用DCS 自动调节，同时满足就地手动调节和DCS 手动调节。在“自动”条件下，当给水泵启动、氨溶液箱液位高于“低”值时，高压给水pH＜9.3 且启动高压给水加氨计量泵；高压给水pH＞9.45时，停运高压给水加氨计量泵。高压给水泵逻辑控制如图3所示。

图1 凝结水泵逻辑控制图

图2 中压给水泵逻辑控制图

图3 高压给水泵逻辑控制图

2 二期炉水加磷酸盐系统

2.1 炉水加磷酸盐系统介绍

惠电二期3 台机组各设置1 套炉水加磷酸盐装置，共4台加药泵。加药点设在低、中、高压汽包，其中2 台高压磷酸盐泵往高压汽包加药，2 台中压磷酸盐泵通过阀门切换可向中压或低压汽包加药，正常情况下往中压汽包加药。

2.2 炉水加磷酸盐控制方式

炉水加磷酸盐装置采用全自动变频加药方式，控制信号来自汽水取样分析装置的炉水磷表、pH 表、电导表及给水泵状态信号，自动控制加药泵的启停以及调节泵的冲程和频率，以此来调整加药量。

炉水加磷酸盐控制程序：高压给水泵启动且磷酸盐溶液箱液位高于“低”值时，当中高压炉水电导率与低压炉水电导率差值小于等于1.5 μs/cm 或中高压炉水pH≤9.25 时则启中压磷酸盐泵；当中高压炉水电导率与低压炉水电导率差值大于等于3 μs/cm 且中高压炉水pH≥9.35 时，则停止中高压磷酸盐泵。

高、中压炉水磷酸盐泵逻辑控制如图4、图5 所示。

3 自动化水汽调节效果评价

二期机组投产后2019 年水汽合格率如表1 所示。

从表1 数据可以看出，二期三台机组自2019 年稳定投产以来，在加药系统自动控制的情况下，机组水汽合格率均保持在99%以上。

4 结束语

惠电二期460 MW 机组采用适合的加药自动化控制后，机组水汽加药系统能根据机组给水泵启停信号和各在线仪表的读数，自动控制加药计量泵的起、停和频率调节，大大减少了在无人监盘状态下因加药不足或加药过量导致水质指标超限的情况，机组各项水、汽质量指标的合格率得以较大提高，大大降低了水汽品质调节不到位对热力设备的腐蚀、结垢的安全风险，从而提高了调峰机组频繁启停中的生产安全性和延长了机组寿命。同时，加药自动控制系统极大减少了调峰机组化学值班员的工作量，大大缓解化学值班员的工作压力，提高了单人值班的工作效能。另外，由于自动加药控制系统运行状态良好，既保证了水质，又节约了原材料，保证了机组的安全经济运行。

图4 高压炉水磷酸盐泵逻辑控制图

图5 中压炉水磷酸盐泵逻辑控制图

表1 2019-07 投产后水汽合格率（单位：%）