晋阳
晋控电力塔山发电有限公司 山西大同 037000
摘要：供热改造是新时期大机组运行发展的主流趋势。文章以某公司600MW机组供热改造系统为例，介绍了包括集中控制系统、热水网系统在内的系统设计要点，并对系统改造后极易出现的问题以及对应解决策略进行了进一步探究，希望为600MW机组供热改造系统的顺利运行提供一些参考。
关键词：600MW；机组；供热改造
前言：当今环境持续恶化，环境污染综合治理任务艰巨。锅炉燃煤机组是大气环境污染的主要排放源头之一，也是国家节能减排政策要求的首要治理对象。为贯彻国家节能减排政策要求，满足自身发展需要，越来越多的发电企业开始对机组进行供热系统改造[1]。基于此，结合区域热源供应实际情况和明显降低机组煤耗的特点，对600MW机组供热改造系统进行设计分析就具有非常突出的现实意义。
一、600MW机组供热改造系统概述
某发电厂三期2x600MW机组于2021年03月开始逐一对两台机组开展供热改造。当前机组所应用的DCS系统为IN FI80分散控制系统（COMPOSER），且部分高负荷率主控模件已升级为BRC500。在不考虑PCU、IO通道数量供热控制的情况下，拟在现有53-2#机柜旁增设12#PCU机柜，并从中低压联通管上开孔，将蝶阀增装到抽汽连通管上，将快关阀、逆止阀、电动隔断阀增设到抽汽管道上，控制抽汽压力范围在0.96~1.14MPa，使供热温度达到355~370℃。
二、600MW机组供热改造系统的设计要点
1、集中控制系统设计
为了给供热改造系统提供相对独立的控制中心，结合电科院提供点表（表征自动化控制系统内各个变量的使用情况）分析结果，可以在4~20mA信号增设FEC12，对应的新增通道数、模件、端子板数如下表所示：
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如表1所示，ASO11用于4~20MA信号输出，DSO14用于220V的AC以及110V的DC输出。在模件组装设计时，需要依据模件类型、模件编号、模件位置、电缆型号、端子板型号、端子板位置的顺序，从上之下逐一排布。比如：INNIS21—SLAVE00—09-03-08—NKTU01—NTDO02—09-9A等。在MMU机架组装、校验、测试完毕之后，则可以从主厂区设备控制逻辑、热网首站设备控制逻辑两个层面入手，进行控制逻辑的设计。以主厂区设备控制逻辑为例，设计人员可以从ETS系统、INFI80系统入手，将汽轮机跳闸信号、MFT锅炉跳闸信号分别引出。以硬线的方式，与12#PCU机柜连接，用于汽轮机/锅炉的跳闸保护。
2、热水网系统设计
热水网系统主要用于根据热网工况差异，以多样化连接方式，促使热网输送热媒负载热量协调分配，满足用户生活用热水需求[2]。在热水网系统改造设计前，需要进行循环水泵的计算。水泵总流量V为：
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式①中K1为管网以及散热器等构件的漏损系数，一般处于[1.05,1.10]之间，Q为供热以及通风空调总计算负荷，单位为W；tg为供水温度，单位为℃，th为回水温度，单位为℃。假定供水温度为130.0℃，回水温度为70℃，K1为1.10，Q为8000000W，则将上述数据代入式①，可以得出V为35.00kg/s。基于此，可以依据一备一用思路，进行两台循环水泵设计。对照型号/参数表可知，6SAP-8A信号的循环水泵满足要求。同时可以依据补水泵流量为循环水泵的4%~5%这一标准，进行补水泵的选择，最终满足要求的补水泵型号为MD6-50x2。
在上述系统构件型号确定之后，可以抬高联通管标准高度，将三通蝶阀、供热蝶阀加装到中压缸排汽联通管竖直段。并在中排供热抽汽引出管道上进行电动隔离阀、气动止逆阀、液动快关阀的设置，以便在发生事故时有高压抗燃油驱动液动快关阀动作，避免机组超速、中压缸超压。与此同时，将联通管低压进汽口竖直段长度延长，并调整中压缸排汽的供热汽源满负荷压力、温度分别可以达到1.15MPa、361.00℃。
此外，为了便于壳程清洗，设计人员可以在壳体法兰、管箱法兰之间设置管板夹，构成一个可拆连接的换热站[3]。
三、600MW机组供热改造系统的控制
1、供热抽汽凝汽器补水系统控制
由于改造后的系统直接以“开式”形式为工业用户供汽，导致工质回收难度极大，因此，在系统运行过程中，严格控制凝汽器补水，避免凝汽器水位过高或过低引发的真空不足、气蚀问题。同时严格控制凝汽器凝结水含氧量，避免含氧量过高（超出30μg/L）导致的水管道、设备腐蚀加速问题。在控制作业开展过程中，技术人员可以在前期两路带调节阀补水设计的基础上，配合雾化膜片的安装，结合厂家要求，经补水调节阀调整雾化装置前、后差压在15.00KPa以上、20.00KPa以下，保证压差稳定。同时根据抽汽量与凝汽器水位间关系，引入间断补水思维，在机组供热抽汽运行阶段关闭补水调节阀，促使凝汽器水位正常，并执行差压定值跟踪任务；在凝汽器水位下降至X1（根据需要自行设置）值时，开启补水调节阀，将差压定值切换至20.00KPa，大流量补充水分至升高至X2（根据需要自行设置）值方可切换差压定值至0.00KPa。同时逐步缩小补水调节阀门开度至全部闭合。
2、再热冷段抽汽供热控制
再热冷段抽汽是位于高排逆止阀管道上方开孔的抽汽方式，主要依靠电动调节阀维持压力一定，并经压力匹配器喷嘴高速喷射。整个过程的控制回路压力值需要由运行方结合实际压力进行手动设置。由于冷段抽汽量大小关乎高压缸叶片强度，抽汽量超标会直接导致冷段压力下降，进而致使高压缸陷入过负荷运行境地，加剧缸末级叶片破裂风险[4]。因此，在手动设置过程中应严格控制冷段抽汽量。结合厂家核算300MW半负荷、600MW满负荷时冷段抽汽量最大值，进行合理设置。必要情况下，可以利用IN FI80分散控制系统（COMPOSER）逻辑控制方式，进行I、II段抽汽抽差压高报警维护，在抽汽抽压超过2.65MPa时，及时发出警报；在抽汽抽压超过2.89MPa时及时关闭冷段抽汽供热阀门；在抽汽抽压超过2.94MPa时，则直接触动汽轮机跳闸。
总结：
综上所述，在600MW机组供热改造系统的设计过程中，可以利用热效率更高的大型机组锅炉代替燃煤小锅炉，结合除尘、脱销、除硫装置的配置，进行污染物的集中化处理，同步降低氮氧化物、硫氧化物以及大颗粒烟尘的排放量，为机组热效率、经济效益、环境效益的同步提升提供依据。但是在机组供热改造后，仍然存在一些问题，比如，冷段压力下降、设备腐蚀加速等。因此，相关技术人员可以在优化系统设计的基础上，制定针对性控制方案，保证机组供热改造系统的平稳、可靠、安全运行。
参考文献：
[1]张军辉, 杜献伟, 张文涛. 300MW纯凝机组供热改造经济性分析[J]. 发电技术, 2019, 40(01):75-77.
[2]尹中诚, 钟振坤. 600MW超临界机组供热改造实例探索[J]. 通信电源技术, 2020, 037(004):262-264.
[3]邹文英, 刘昕成, 刘焕武. 供热背压机组排汽引入600 MW机组深调运行可行性分析[J]. 东北电力技术, 2020, 041(005):43-46.