2006年全国发电厂DCS与SIS技术研讨会暨热工自动化专业会议论文集 DCS
2×600MW超临界机组XDPS-400+
技术方案概述
刘建江 周祖健
（GE能源集团）
摘要：介绍了GE能源集团优化与控制用于2×600MW超临界机组XDPS-400+控制系统的设计特点，并分析和介绍了超临界机组的特殊控制策略，最后针对XDPS-400+控制系统用于超临界机组DCS解决方案的优势进行了总结。 关键词 XDPS-400+ DCS 超临界 系统设计方案 控制策略
超临界机组和亚临界机组（特别是汽包锅炉）控制上的重大差异主要在于两者运行原理不同。
但超临界机组同亚临界直流炉还是比较相似的。随着计算机技术的飞速发展，DCS系统也进入了一
个突飞猛进的时代。与十多年前的石洞口二厂控制系统相比，目前的DCS系统由于其采用高速的
CPU及其更大的分散度和图形组态技术等等，使得实现直流锅炉的快速变压运行也变成了十分容易
的事。
超临界机组与亚临界机组根本上的差别是在汽机及锅炉的蒸汽参数等级和材质等级等方面。对
目前的控制理论和控制系统而言，在超临界与亚临界机组的控制上是有差异，但并不是根本的。本
文根据GE能源集团优化与控制在电力市场中长期的DCS设计和工程服务经验，对一室两控布局两
台600MW超临界机组的DCS系统的设计提出建议，欢迎各位专家批评指正。
1 2×600MW超临界机组XDPS-400＋系统设计特点
1.1 主干网络配置
600MW超临界机组DCS系统主干网设计采用XDPS-400＋ 光纤环网，该网冗余、容错并具有自愈
合功能，通讯速率100Mbps，全双工模式工作。整个系统由1＃机、2＃机及公用系统组成（冗余配
置），光纤环网间通过网桥相互连接。
1.2 网络通讯系统
（1）系统网络结构：冗余、容错、自愈合光纤环网
由于分散控制系统的通讯网络无时不传递着各种过程变量控制、报警、报告等各种信息，使其
成为分布式控制系统的主要枢扭。分布式控制系统之所以成为分布式而区别于集中式系统，其关键
1000MW超超临界机组超低排放改造工程的分析
关键词：超低排放 烟气脱硝 烟气脱硫
煤炭是我国的主要一次能源，煤燃烧过程中产生的SO2、NOx和烟尘是我国大气的主要污染物。近年来我国频繁发生了大面积的严重雾霾天气，给工农业生产和人民的身体健康带来严重的影响，燃煤污染物控制形势日趋严峻。为此，2011年我国颁布了严格的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)[1]，将燃煤火力发电厂烟尘、SO2、NOx等污染物排放浓度限值分别降至30、100、100mg/m3，重点地区降至20、50、100mg/m3。
2014年《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》对燃煤烟气中烟尘、SO2、NOx的排放浓度提出了要求新建燃煤机组大气污染物排放基本达到燃气轮机机组排放限值，即在基准氧含量6%的条件下，烟尘、SO2、NOx的排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3[2]。目前国内外对燃煤电厂烟气多种污染物超低排放 与协同脱除开展了大量的研究与工程应用，欧美日等发达国家部分电厂已率先实现了燃煤烟气主要污染物排放浓度达到超低排放的要求。
日本碧南电厂1000MW机组采用低NOx燃烧器和空气分级燃烧技术、SCR烟气脱硝 、低低温静电除尘器、湿法烟气脱硫 和湿式静电除尘器实现了烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为3、30和25mg/m3[3]。
2014年5月浙江能源集团嘉兴电厂1000MW机组率先实施超低排放改造并投入运行，测试结果表明主要污染物烟尘、SO2、NOx排放浓度分别达到了2.12、17.47和38.94mg/m3[4]。
目前我国各发电集团相继实施了燃煤发电机组的超低排放技术改造，并制定了明确时间表，开启了我国燃煤火力发电机组超低排放改造的新局面。本文针对国内某1000MW燃烧发电机组主要污染物的排放现状，分析了燃煤机组主要污染物超低排放的技术路线，实施了切实可行的超低排放技术改造工程，进行了超低排放改造前后烟气脱硫、脱硝和除尘性能测试，烟气主要污染物烟尘、SO2、NOx排放浓度分别低于5、35、50mg/m3，有效改善了重点区域空气质量。
超临界机组的自动发电（AGC）控制
江苏省电力试验研究院有限公司
2007 年 7 月
1. 超临界机组的特性
1.1 临界火电机组的技术特点
超临界火电机组的参数、容量及效率
超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过22.129MPa。目前运行的超临界机组运行压力均为24MPa~25MPa，理论上认为，在水的状态参数达到临界点时(压力22.129MPa、温度374.℃)，水的汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在,二者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在超临界压力下无法维持自然循环，即不再能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。
提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，采用超临界参数可在理论上提高效率2%～2.5%，采用超超临界参数可提高4%～5%。目前,世界上先进的超临界机组效率已达到47%～49%。
1.2 超临界机组的启动特点
超临界锅炉与亚临界自然循环锅炉的结构和工作原理不同，启动方法也有较大的差异，超临界锅炉与自然循环锅炉相比，有以下的启动特点：
1.2.1 设置专门的启动旁路系统
直流锅炉的启动特点是在锅炉点火前就必须不间断的向锅炉进水，建立足够的启动流量，以保证给水连续不断的强制流经受热面，使其得到冷却。
一般高参数大容量的直流锅炉都采用单元制系统，在单元制系统启动中，汽轮机要求暖机、冲转的蒸汽在相应的进汽压力下具有50℃以上的过热度，其目的是防止低温蒸汽送入汽轮机后凝结，造成汽轮机的水冲击，因此直流炉需要设置专门的启动旁路系统来排除这些不合格的工质。
1.2.2 配置汽水分离器和疏水回收系统
超临界机组运行在正常范围内，锅炉给水靠给水泵压头直接流过省煤器、水冷壁和过热器，直流运行状态的负荷从锅炉满负荷到直流最小负荷。直流最小负荷一般为25%~45%。
东方600MW超临界汽轮机技术介绍
我公司是上海生产的亚临界机组,现通过给大家介绍一下东方汽轮机厂生产的600MW超临界机组的情况,希望能对开扩大家的视野，能起到“他山之石”的作用。
东方汽轮机厂引进日立技术生产的超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，汽轮机型号：N600-24.2/566/566型，额定出力600MW，最大连续出力634.185MW，额定转速3000rpm。机组采用复合变压运行方式，汽轮机具有八级非调整回热抽汽。
锅炉来的过热蒸汽经汽轮机两个主汽阀后进入四个共腔室的高压调节阀，通过高压导管进入高压缸做功，做过功的蒸汽经汽机高压缸排出后引入锅炉再热器，再热蒸汽经过两个中压联合汽阀（一个中压联合汽阀包括一个中压主汽门与一个中调门）后各分两路，共四路蒸汽经中压导管进入中压缸做功，中缸排汽经一根异径连通管引入两个低压缸，低缸排汽进入双背压凝汽器。
1.1.1 汽缸：
1.1.1.1 高中压缸合缸，并采用双层缸结构。高中压缸外缸为一个整体，按中分面分为上下两个半 缸。高压缸内缸与中压缸内缸前三级为一个整体，形成高压内缸。中压缸后三级共用一个隔板套，两者都是从中分面分为上半缸和下半缸。
1.1.1.2 低压缸采用对称双分流结构，中部进汽，向两端分流；自中分面将汽缸分为上下两个半缸。低压缸采用三层缸，第一层为安装通流部分组件的内缸。第二层为隔热层。第三层为外缸，用以引导排汽和支撑内缸各组件。低压缸与凝汽器的连接采用不锈钢弹性膨胀节连接方式。高中压缸的膨胀死点在＃2轴承座中间部位，低压A缸、低压B缸的膨胀死点分别位于各自的中心附近。
1.1.2 叶片：
1.1.2.1 汽轮机为冲动式，高压缸共8级叶片，中压缸共6级叶片，低压缸共2×2×7级，机组结构级叶片共42级（热力级21级）。
1.1.2.2 高中压静叶型线采用高效的后加载层流叶型（AVN），动叶采用型损、攻角损失更小的高负荷叶型（HV）。
