李泯材 马吉
四川神华天明发电有限责任公司，四川 江油 621700
摘要：通过对高压加热器系统进行工艺系统流程分析，分析其故障、投退操作和运行调整等，从而提出适合的控制方式，实现加热器的自动投退，提高加热器的投入率，降低高加的故障率，从而提高机组的安全性和经济性。
关键词：高压加热器、自动投入、水位控制
1.高压加热器系统简介
高压加热器是利用汽轮机中间级抽汽来加热锅炉给水的装置，能提高给水在炉内吸热过程中的平均温度，减少汽轮机冷源损失，提高机组循环效率，并且能提高省煤器出口烟气温度，减轻锅炉尾部受热面低温腐蚀。然而在实际生产过程中，很多厂会遇到高加管路振动，管束泄露，主要是因为加热器本身制造、安装质量问题和运行人员操作手法问题。其中，操作手法问题主要是加热器投切过快，形成巨大的温差热应力，在管板胀接处、拐角处拉裂造成的漏点，并且给水温升率过快，对于主蒸汽温度、水煤比的控制带来困难，甚至导致主蒸汽温度变化剧烈，给机组的安全运行带来影响。现根据四川神华天明发电有限责任公司2X1000MW机组高加配置形式，设计高加自动投退控制程序。
天明电厂每台机组除按常规设置三台100％容量的卧式、U形管式高加（单列布置）外，另外设置一台0号高加，主要在低负荷时投入加热给水，提高低负荷机组热效率，并保证合适的锅炉省煤器出口烟温，以满足脱硝系统全负荷投入要求，并防治空预器腐蚀堵灰等。高加采用大旁路系统，当任一台高加故障停运时，四台高加（含低负荷0号高加）同时从系统中退出，给水能快速切换到该列给水旁路。疏水方式为逐级自流，正常运行时，疏水从0号（投运情况下）→1号→2号→3号→除氧器，危急情况时，各级疏水均能排至凝汽器疏水扩容器，高加抽汽疏水流程图见图一。
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图一、高加抽汽疏水流程图
2.高压加热器自动启停控制逻辑设计
2.1 加热器投运
2.1.1 加热器注水
(1)开启各加热器水侧出口排气一、二次门；
(2)缓慢开启高加注水一、二次门，对水侧进行注水排气，注意监视加热器水侧出口水温，控制注水温升<3℃/min；
(3)排气门见连续水流后，关闭各排气门，注意监视高加液位变化，若高加液位持续上升，判断高加泄露，停止高加投运操作；
(4)当3号高加外置蒸汽冷却器出口给水压力与给水出口压差小于0.2Mpa时，关闭高加注水一、二次门，加热器注水完成。
2.1.2 高加主旁路切换
(1)检查高加注水完成，水侧压力与给水压差小于0.2Mpa，否则返回高加注水操作；
(2)进行高压加热器主、旁路切换；
(3)关闭高加三通阀控制气动门，高加进、出口三通阀切至主路；
(4)当高加切换阀关闭且给水进出口三通阀均为主路时，高压加热器主旁路切换完毕。
2.1.3 抽汽管路预暖
(1)检查高压加热器主旁路切换完成，否则返回高加主旁路切换操作；
(2)开启各高加抽汽管段疏水阀；
(3)开启各高加抽汽逆止阀；
(4)当临近加热器侧蒸汽温度与当前抽汽压力下饱和蒸汽温度之差<30℃且水平管道上下壁温差＜50℃，抽汽管道上的气动疏水阀自动关闭，抽汽管路预暖结束。
2.1.4 3号加热器预暖
(1)开启高加汽侧排气手动门；
(2)开启3号高加抽汽调门5%（根据抽汽压力，调整阀门开度），对3号高加前置蒸汽冷却器和3号高加进行预暖；
(3)汽侧排气门见连续排汽后关闭；
(4)开启高压加热器汽侧放水门，对加热器疏水进行取样化验，如水质不合格则排至汽机房有压放水母管；
(5)高加疏水水质合格（SiO2≤30μg/L、Fe≤50μg/L）后，投入高加事故疏水调门自动，水位设定值-50mm（低Ⅰ值-38mm，低Ⅱ值-63mm）；
(6)当3号高加出口水温和3号高加前置蒸汽冷却器出口水温，温升<3℃/5min，加热器预暖结束。
2.1.5 3号高压加热器投入
(1)逐渐开启3号高加抽汽调门（根据抽汽压力，调整调门开启速率），控制3号高加出口水温和3号高加前置出口给水温升率<3℃/min，如果温升率>3℃/min，则关小高加抽汽调门至温升率满足要求，并优化阀门开启速率曲线；
(2)抽汽调门控制思路：根据温升速率设计成闭环控制，控制调门的开度进行调节，如实际运行中抽汽调门线性度无法满足控制要求，则设计为开环控制系统，根据当前蒸汽参数，设计开度曲线与预暖时间曲线；
(3)当3号高加压力与除氧器压差<0.2Mpa时，事故疏水调门设定值为-50mm；
(4)当0.2Mpa≤3号高加压力与除氧器压差≤1Mpa时，缓慢增加高加事故疏水调门设定值从-50mm至38mm；
(5)当3号高加压力与除氧器压差>0.2Mpa时，开启高加运行排气门；
(6)当3号高加压力与除氧器压差>0.4Mpa时，投入高加正常疏水调门自动，0.4Mpa≤3号高加压力与除氧器压差≤1Mpa时，水位设定值从-38mm至0mm。
2.1.6 2号、1号高压加热器投入与2.1.4、2.1.5相同。
2.1.7 0号高压加热器投入与2.1.4、2.1.5相同
(1)0号高加在75％及以下负荷时完全投入，机组在75％—100％负荷运行时，0号高加通过调整抽汽调节门开度来控制给水温度与THA工况给水温度303.2℃。
(2)控制省煤器入口水温低于给水压力下饱和温度60℃，否则关小0号高加抽汽调门，甚至切除0号高加；
2.1.8以2号高加为例，设计程控投入功能顺控组，详见图二。
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图二、2号高加程控投入功能组
2.2 加热器停运
2.2.1 机组负荷调整
(1)降低机组负荷100MW，防止停运过程机组超负荷或监视段压力超限。
(2)停运过程中特别注意机组负荷、给水温度、主汽温度、主汽压力、除氧器水位、凝汽器水位、汽机胀差、轴向位移等重要参数的变化趋势，提前进行必要调整。
2.2.2 加热器退出（以0号高加为例）
(1)停运0号高加汽侧，逐渐关闭抽汽调门（根据抽汽压力，调整抽汽调门关闭速率），控制其出口水温下降速率≤2℃/min；
(2)当0.4Mpa≤0号高加压力与1号高加压差≤1Mpa时，0号高加正常疏水调门水位设定值从0到-38mm，差压<0.4Mpa时，正常疏水调门全关；
(3)当0.2Mpa≤0号高加压力与1号高加压差≤1Mpa时，0号高加事故疏水调门水位设定值从38到-50mm，差压<0.2Mpa时，事故疏水调门设定值-50mm；
(4)当0号高加压力与1号高加压差<0.2Mpa，关闭0号高加连续排气门；
(5)当0号高加抽汽调门全关后，关闭0号高加事故疏水调门；
(6)关闭0号高加抽汽逆止门；
(7)当汽机负荷<300MW或管道两侧温差>20℃，开启抽汽逆止门前疏水门；
(8)按上述操作，依次退出1号、2号、3号高加；
(9)高加汽侧压力降至0MPa后，开启给水主旁路切换阀，切除高加水侧运行；
(10)打开高加水侧放空气门，防止因高加供汽门不严导致水侧超压；
(11)高加停运后如需进行检修工作，将水侧和汽侧放水门打开放净。
2.3 高加RB
2.3.1 90%负荷以下工况
(1)设置高加解列工况的燃水比，用作粗调；
(2)按RB的优先级设置，解除机组AGC，切为TF方式，锅炉主控跟踪燃料量；
(3)燃料量保持当前值；
(4)给水量根据高加解列工况的燃水比进行粗调，并承担调节主汽温度（分离器出口给水过热度）的任务；
(5)汽机主控调节压力变化率，使主汽压力单调平稳下降，主汽流量单调平稳下降。
2.3.2 90%负荷以上工况
(1)设置高加解列工况的燃水比；
(2)按RB的优先级设置，解除机组AGC，切为TF方式，锅炉主控跟踪燃料量；
(3)根据高加解列前的负荷，减少定量的燃料量后保持不动，防止超负荷和燃料频繁调节带来的扰动；
(4)给水量根据高加解列工况的燃水比进行粗调，并承担调节主汽温度（分离器出口给水过热度）的任务；
(5)汽机主控调节压力变化率，使主汽压力单调平稳下降，主汽流量单调平稳下降。
3.控制难点及注意事项
在实际操作过程中，抽汽调门开大到某范围，抽汽流量会明显增大，其后继续开大调门，抽汽流量几乎无明显变化。这是因为，抽汽调门的流量曲线不均匀，因此，我们在设置调门控制方式要结合厂家的阀门流量曲线，确保蒸汽量匀速增加，后期通过高加实际投运效果再对开启曲线进行校正，确保温升率满足规程要求。另外，高加抽汽调门的指令与反馈偏差较大，在中、低负荷对高加投切无明显影响，高负荷影响较大，因此在阀门选型阶段，尽量选择质量较好的阀门，并在阀门活动性试验中，做好阀位的标定。
在整套程控逻辑中，高加水侧注水排气、汽侧启动排气和汽侧连续排汽等操作均需现场手动操作，若要求纯自动实现，还需将相关阀门更换为电动或气动门。
在机组冷态启动时，加热器预暖开度对给水温升影响很小，可同时将3号、2号、1号高加投入预暖，缩短加热器投运时间，提高机组的经济性。在机组高负荷运行时投运高加，应限制事故疏水阀门开度，防止对主机真空造成影响。
4.总结
根据高压集热器工艺流程分析成果，设计出高加自启停功能块，主要对温度控制和水位控制给出详细的控制逻辑。温度控制的要点是，限制调门的开关速率，来限制温升温降率，减少系统热冲击。水位控制的要点是，高加启停全过程，水位变化平稳，防止高水位解列和低水位汽液两相流。后续会将该功能应用于天明电厂2X1000MW机组的高加控制逻辑中，实现高加的全过程自动控制，并且完善高加能效模型，力争实现高加实时最优端差。
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【4】朱庆玉.高压加热器优化运行的探讨与实践.火力发电厂节能降耗技术研讨会.
【5】祖运行，张会锋.高加解列控制原理分析与改进.科技向导.
作者简介:李泯材（1991.10.04)，男，四川成都认，四川神华天明发电有限责任公司，学士学历，研究方向:热力发电厂工艺流程分析。
马吉（1992.11.04)，男，四川宜宾人，四川神华天明发电有限责任公司，学士学历，研究方向:热力发电厂过程控制。