黄永达1957年9月出生,中共党员。现任华能国际副董事长(代行公司董事长职务),华能集团副总经理,华能开发董事。曾任电力工业部经济调节与国有资产监督司副司长,电力工业部综合司副司长,国家电力公司财务与资产经营部副主任,国家经济贸易委员会电力司副司长,江西省电力公司(局)总经理(局长),曾兼任华能开发副总经理,华能国际总经理,西安热工研究院有限公司董事长,华能资本服务有限公司董事长。毕业于中国人民大学工业财务会计专业。研究生学历。高级会计师。
黄龙 1953年9月出生,中共党员。现任华能国际副董事长,华能集团副总经理,华能开发董事。曾任华能开发国际合作及商务合同部经理,华能国际副总经理、董事会秘书。毕业于美国北卡罗莱纳州立大学通讯及自控专业,科学硕士学位。高级工程师。
吴大卫 1953年7月出生,中共党员。现任华能国际董事,华能集团副总工程师,华能集团华东分公司总经理、华能国际华东分公司总经理,华能上海燃机发电有限责任公司董事长,华能南京金陵发电有限公司董事长。曾任华能上海石洞口第二电厂副厂长,华能上海分公司副经理,华能上海石洞口第二电厂厂长。毕业于中欧国际工商学院, MBA学位。研究员级高级工程师。
刘国跃 1963年12月出生,中共党员。现任华能国际董事、总经理,上海时代航运有限公司董事,西安热工研究院有限公司董事,河北邯峰发电有限责任公司董事长,华能榆社发电有限责任公司董事长,天津华能杨柳青热电有限责任公司董事长,华能平凉发电有限责任公司董事长,山西国际电力华光发电有限责任公司副董事长。曾任华能国际副总经理、董事,华能石家庄分公司(上安电厂)副经理(副厂长)、经理(厂长),华能德州电厂厂长。毕业于北京大学光华管理学院,高级工商管理硕士(EMBA)学位。高级工程师。
范夏夏 1962年7月出生,中共党员。现任华能国际董事、副总经理,河南华能沁北发电有限责任公司董事长,华能武汉发电有限责任公司董事长,华能重庆珞璜发电有限责任公司董事长,华能湖南岳阳发电有限责任公司董事长。曾任华能开发工程部综合管理处副处长、工程管理处副处长,华能南通分公司副经理,华能开发工程管理部副经理,华能国际国际合作及商务部副经理、经理,华能国际工程管理部经理,华能国际总经理助理兼华能浙江分公司(玉环电厂筹建处)经理(主任)。毕业于北京建工学院工民建专业,大学学历。高级工程师。
单群英 1953年10月出生,中共党员。现任华能国际董事,河北省建设投资公司副总经理,河北省天然气有限责任公司董事长,河北建投电力燃料管理有限责任公司董事长,国电建投内蒙古能源有限公司副董事长,香港燕山发展有限公司副董事长,燕山国际投资有限公司副董事长,河北建投新能源有限公司董事。曾任河北省建设投资公司能交部经理。毕业于天津大学管理学院,高级工商管理硕士(EMBA)学位。高级工程师。
徐祖坚 1954年11月出生,中共党员。现任华能国际董事,江苏省国信资产管理集团有限公司副总经理兼江苏省投资管理有限责任公司董事长。曾任江苏省国际信托投资公司副总经理,江苏省投资管理有限责任公司总经理。毕业于辽宁财经大学基建财务专业,大学学历。高级经济师。
黄明园 1958年4月出生,中共党员。现任华能国际董事,福建投资企业集团公司副总裁,厦门福达感光材料有限公司董事长,厦门国际银行董事,澳门国际银行董事,广发华福证券有限公司董事。曾任福建省经贸委医药行业管理办公室主任,福建省整顿和规范市场经济秩序领导小组办公室秘书长。毕业于英国德蒙特福特大学商学院工商管理专业,研究生学历,获工商管理硕士学位。
华能玉环电厂4×1000 MW超超临界直流炉机组
DCS控制系统设计之浅见
上海西屋控制系统有限公司(上海浦东 201206) 管宇群 吴山红 朱鼎宇
【摘 要】对华能玉环电厂新建4X1000MW 超超临界机组DCS 控制系统技术设计进行了介绍,皆在了解和掌握国外在超超临界机组DCS控制系统技术设计上的一些经验,为今后的超超临界机组DCS 控制系统技术设计提供借鉴。
【关键词】超超临界机组 分散控制系统 DCS 1000MW机组
华能玉环电厂一、二期工程为4×1000MW国产化超超临界燃煤机组。锅炉为哈尔滨锅炉厂引进日本三菱技术制造的超超临界参数变压运行直管水冷壁直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用八角双切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构∏型锅炉、露天布置燃煤锅炉。锅炉最大连续蒸发量为2950 t/h、过热器出口压力为26.25MPa、过热器出口温度为605℃、再热蒸汽流量为2457 t/h、再热器出口温度为603℃。
锅炉运行方式:带基本负荷并参与调峰。锅炉采用无分隔墙的八角反向双火焰切圆燃烧方式。每台锅炉共设有48只直流燃烧器,燃烧器共分6层,每层设8只燃烧器,每层燃烧器由同一台磨煤机供给煤粉。锅炉采用二级点火方式:高能电火花点火器-主油枪-煤粉燃烧器。油燃烧器的总输入热量按30%B-MCR计算。
制粉系统型式:采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统,每台炉配6台中速磨煤机,燃烧设计煤种时,5台运行,1台备用。
给水系统采用单元制。系统配2×3台50%容量的双列高压加热器。每列高加分别设给水大旁路。系统设置两台50%容量的汽动给水泵,一台25%BMCR容量、带液力耦合器的调速电动启动/备用给水泵。
汽机由上海汽轮机有限公司生产,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。
汽轮机旁路系统:暂定30%容量高低压二级串联旁路。
汽轮机具有八级非调整抽汽。一、二、三级抽汽供三台高压加热器;四级抽汽供除氧器、给水泵驱动汽轮机和辅助蒸汽系统;五、六、七、八级抽汽分别向5号、6号、7号、8号低压加热器供汽。
给水、主蒸汽、再热蒸汽系统、循环水系统均为单元制。
机组的DCS系统采用上海西屋控制系统有限公司OVATION控制系统。其单元机组配有27对控制器、公用系统配有7对控制器。控制范围涵盖了数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、锅炉安全监视系统(FSSS)、电气控制系统(ECS)及各公用系统的控制。
1 DCS系统控制设计
为保证发电厂安全、高效地运行,对于超临界直流锅炉而言,启动系统的控制及水燃比控制是有别于亚临界汽包炉的控制回路。本文将对这俩个控制回路的特点做一简要的分析,它是针对玉环电厂超超临界锅炉所设计的。
本锅炉为带有再循环泵的启动系统,具有启动时间短、锅炉启动灵活的优点。在启动过程中,水冷壁的最低流量为35%BMCR,利用再循环泵将再循环流量与给水混合后进入省煤器,避免热损失。从锅炉点火到蒸发量达3%BMCR这一阶段,储水箱水位迅速上升,利用分离器疏水阀将工质排往扩容器。随着蒸发量的不断增加,储水箱水位不断下降,再循环流量不断减少,给水泵流量却相应增加,直到锅炉转到干态运行,再循环泵停止。其启动系统的汽水流程图如图1。
1.1 启动系统分离器控制回路简述
1.1.1 喷射水流量控制
在湿态方式下,从主给水有一路水通过喷射水流量阀保持一定的喷射水流量以冷却BCP,通过该调节阀维持1~3%的喷水量。在干态运行期间,当喷射水流量阀关时,水从一并列的孔板流过以冷却BCP。经过温度修正的喷射水流量和设定值的偏差来调节喷射水流量阀开度。当BCP停时,喷射水流量阀强制关到0。
1.1.2 分离器水位控制
分离器水位控制回路根据分离器的水位给出分离器疏水阀A、B和C的开度。各个阀门的开启都正比于分离器水位。随着分离器水位的上升,先开A阀,再开B、C阀。随着分离器水位的升高,A阀首先开启。随着分离器水位的再升高,B、C阀第二个开启。
疏水阀A、B和C在湿态方式为锅炉循环泵出口调节阀的紧急备用,在干态方式为过热器喷水减温旁路调节阀的紧急备用。
当WDC的各出口阀关,疏水阀A、B和C强制关到0。
图1 启动系统的汽水流程图
1.1.3 过热器喷水减温旁路调节阀控制
在干态时,BCP停,从省煤器入口有一路水经BCP反流到过热器对BCP进行暖泵。在超临界状态时,分离器出口压力>120kg,此阀保持固定开度40%。在干态到超临界时分离器出口压力<120kg,根据分离器的水位给出过热器喷水减温旁路调节阀的开度。此阀仅在干态方式下才能开,在湿态方式下强制关到0。
1.1.4 再循环流量控制
汽水混合物进入分离器容器,蒸汽流向过热器,水流向储水箱。在负荷非常低时,水没有被蒸发而全部进入储水箱,然后利用一台循环泵把水打回到省煤器入口。改变循环流量可调节储水箱液位。在启动期间,水膨胀在储水箱里会造成很高的液位,靠两个排放阀的连续排放,排掉一些水。随着负荷的增加,更多的水转化成蒸汽,储水箱的液位将降低。这个过程通过减少循环流量来相互配合,直到液位低时水泵跳闸为止。在本生负荷点以上,所有水都转化成蒸汽。循环流量设定值为储水箱水位的函数,有三种设定值函数:
1.1.4.1 湿态方式下为正常设定值。
1.1.4.2 当锅炉点火时,会出现膨胀现象,分离器水位会先高再降低,通过降低设定值以减少分离器水位的快速下降。
1.1.4.3 当省煤器出口温度高,降低设定值,以增加给水流量,防止省煤器汽化。
当锅炉循环泵停,锅炉循环泵出口调节阀强制关到0。
启动系统分离器控制SAMA图如2。
1.2 水燃比控制回路简述
水/燃料比率(WFR)指令是通过下列方法发出的。
当锅炉处于湿态运行方式时,主蒸汽压力由燃料量控制(同汽包炉)。因此,在这种情况下,调整水/燃料比率指令来控制主蒸汽压力。
当锅炉处于干态运行方式时,水/燃料比率指令控制水分离器入口蒸汽的过热度,使主蒸汽温度控制始终处于最佳位置(也就是,当超出某一负荷时,在稳定状态条件下喷水),以快速响应温度扰动。另外,为了协助主蒸汽温度的控制,把每一部分的温度偏差加起来作为比例控制信号。上游温度偏差(也就是,分离器出口蒸汽温度,一级过热器出口温度)加在主蒸汽温度控制回路上作为前馈指令。
在图中有一TR功能块,它是根据三菱锅炉的具体保护要求来实现下列功能:
当过热器受热面金属温度过高时,在当前的水煤比基础上逐步下降至一定值,当现象消失后,再恢复正常。
当过热器受热面金属温度过高高时,在当前的水煤比基础上下降至一定值,当现象消失后,再恢复正常
当一过出口温度过高时,当前的水煤比直接降至最小值,当现象消失后,再恢复正常。
水燃比控制SAMA图如3。
图2 启动系统分离器控制SAMA图
图3 水燃比控制SAMA图
2 结束语
DCS在火电厂的普遍应用使机组的自动化水平明显的提高。提高DCS在1000MW超超临界机组的控制水平,完善的控制系统设计是机组安全运行的关键。完善和提高控制设计水平,使DCS在电厂的应用达到新的水平。
【作者简介】
管宇群 上海西屋控制系统有限公司高级工程师
吴山红 上海西屋控制系统有限公司高级工程师
朱鼎宇 上海西屋控制系统有限公司高级工程师
华能国际电力股份有限公司玉环电厂是2002-09-28在浙江省注册成立的非公司外商投资企业分支机构,注册地址位于浙江省玉环市大麦屿街道下青塘村。
华能国际电力股份有限公司玉环电厂的统一社会信用代码/注册号是91330000744117463P,企业法人李法众,目前企业处于开业状态。
华能国际电力股份有限公司玉环电厂的经营范围是:受公司委托,建设、经营管理电厂。本省范围内,当前企业的注册资本属于优秀。
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浙江玉环电厂
华能玉环电厂是由华能国际电力股份有限公司开发、建设的全资电厂。电厂位于浙江省台州市玉环县大麦屿开发区,地处浙江省东南沿海瓯江口,乐清湾东岸,玉环半岛西侧,厂址三面环山,一面临海。 华能玉环电厂是国家“863”计划中引进超超临界机组技术,逐步实现国产化的依托工程,为国家重点工程。规划容量为六台百万千瓦级机组,截至2007年11月已建成投产四台百万千瓦机组。 华能玉环电厂创造了全国第一个投产百万千瓦超超临界机组、第一座百万千瓦超超临界燃煤机组电厂、一个日历年度内投产四台百万千瓦超超临界机组等一系列骄人业绩,也是目前世界上唯一一座拥有四台百万千瓦机组的电厂。 华能集团以华能玉环电厂工程为依托的“超超临界燃煤发电技术的研发与应用”课题被评定为2007年国家科学技术进步一等奖; 2008年12月,玉环电厂一期工程荣获建设项目质量最高奖项—国家优质工程金质奖; 2008年7月8日,华能玉环电厂四台百万千瓦超超临界机组工程获得了国家环保部两年一度评选的全国建设项目环境保护最高奖——“国家环境友好工程”称号。 浙江华能玉环电厂建设代表我国燃煤电厂发展方向 正在建设中的浙江华能玉环电厂,是我国首座装备国产百万千瓦级超超临界燃煤机组的电厂。该电厂规划装机容量为4台100万千瓦超超临界燃煤机组,一期工程建设2台100万千瓦机组,于2004年6月开工,预计2007年底投产。电力专家指出,这项国家重点工程的节能、环保、节水先进技术代表了我国燃煤电厂的发展方向。 发电多≠用煤多 这是一个让外行看了不知所以的专业名词--超超临界燃煤技术。电力专家用最简单的说法阐明了该技术的优越性:与我国2004年平均供电煤耗相比,应用这种燃煤发电技术发1千瓦时电可节煤约88克;按照我国目前火电机组装机容量,如果全国燃煤电厂都采用该技术发电,每年可节约原煤两亿多吨。 能耗高,单位燃煤发电量远远落后国际先进水平,是我国燃煤发电存在的突出问题之一。缺电的背后是缺煤。据统计,2004年我国煤炭供应量约为19.8亿吨,而实际需求量约为21亿吨,其中仅电煤需求就比上年增加1.2亿吨。 按照我国提出的到2020年全国国民生产总值翻两番的要求,今后15年,我国将新增火电机组3亿千瓦以上,这就要求届时的电煤供应量将大幅度增加。由此可见,作为不可再生能源,煤炭供应量严重限制了以燃煤电厂为主的我国电力工业的可持续发展,建造一批高效节煤型的电厂已迫在眉睫。 据华能玉环电厂工程负责人李建民介绍,按年发电时间5500小时计算,4个机组全部建成后的电厂全年可发电220亿千瓦时。与目前广泛使用的亚临界燃煤机组发电厂比较,华能玉环电厂每年发出相同的电量可节约用煤40万吨,真正实现了发电多不等于用煤多的节能目标。 中国电机工程学会理事长陆延昌在接受专访时说:“目前,我国的发电用煤占国内煤产量的一半以上,煤炭资源紧缺已经成为制约燃煤电厂发展的关键因素。华能玉环电厂率先使用国际先进的超超临界燃煤机组,代表了我国燃煤发电厂今后的发展方向,为燃煤电厂节煤发电起到了示范作用,必将使我国的火力发电面貌焕然一新。 发电多≠污染多 2004年的统计显示,燃煤发电产生的灰渣约占全国灰渣的70%,烟尘排放占工业排放的33%,二氧化硫排放占工业排放的56%。陆延昌认为,污染物排放量大是我国燃煤发电存在的另一个突出问题。据介绍,华能玉环电厂由于使用了超超临界燃煤机组,发电用煤量得以降低,由此产生的污染物也相对减少。同时,电厂在环保上投入巨资,对空气污染、水污染、固体废气物污染和噪声污染均有严密的防治对策。 国家环保总局环境工程评估中心主持的评估会认为,华能玉环电厂百万千瓦超超临界发电属于洁净煤技术,是世界上最先进的燃煤发电技术。电厂经处理后的二氧化硫、氮氧化合物和烟尘排放浓度均远低于国家规定限值,其他污染控制指标也均符合国家规定标准,废水回收甚至达到100%。因此,工程建设对稳定当地大气环境状况和提高我国电力生产总体水平均有积极作用。 陆延昌告诉记者,在我国燃煤电厂提高使用超超临界机组的比例,是减少污染最有效、最现实的途径,这既是长久之计,更是当务之急。华能公司在建设环保型电厂方面为国内其他电厂带了个好头。 发电多≠用水多 燃煤发电需要大量的循环冷却水、工业冷却水和化学补充水,对采用海水直接冷却技术的机组,每百万千瓦的耗水量在每秒就要0.12吨淡水。目前,我国人均水资源量仅有2200吨,约为世界平均水平的31%,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。 华能玉环电厂全年生产需要淡水800万吨,而玉环县作为浙江省的重点易旱缺水海岛县,全县7座水库的满库容蓄水量也只有不到2000万吨,水资源困乏已经开始影响该县的可持续发展,800万吨淡水无疑是极大的负担。 而华能玉环电厂开创了我国“双膜”法海水淡化工艺的先河,投资两亿元建造了每小时制水量达1440吨的海水淡化系统,使电厂所需淡水全部来自海水。 与此同时,华能玉环电厂对全厂工艺用水分类分质进行了优化,使淡水重复利用率达64%以上,废水重复利用率达100%,显著减少了淡水资源的消耗。电厂机组每百万千瓦的耗水量为每秒近0.09吨,接近0.08吨的国际先进水平。 陆延昌指出,我国水资源相对困乏要求把“节约用水、降低水耗”作为研究燃煤发电技术的重要课题来抓。在努力提高淡水重复利用率的同时,沿海地区采用淡化海水工艺,内陆地区研究矿井水处理办法。建设节水型电厂,对水资源日益紧缺的我国具有重大意义。 省煤、环保、节水,使华能玉环电厂建成后将成为国内燃煤发电机组热效率、综合节能和环保水平最高的燃煤发电厂,与国外发电技术可缩短30年至40年,达到国际先进水平。
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