电厂辅助控制系统

第二章电厂辅助程控系统
输煤程控系统:
火电厂的输煤程控系
统主要完成卸煤、储
存、分配、筛选、破碎、
运送、计量等工作。

主要被控设备:斗轮堆
取料机、翻车机、皮带
等。

输煤系统设备概况：
（1）卸煤设备：翻车机及调车系统
（2）储煤设施：斗轮堆取料机、煤场
（3）输煤设备：输煤程控设备、工业电视监视设备、给配煤设备、带式输送机、筛碎设备、通风除尘设备、辅助设备、含煤废水处理系统、取样计量设施
（4）输煤系统
第一节、关于水、蒸气等的介绍
水在火力发电厂中的作用与地位工作介质和冷却介
质水的相变过程与机组的工作过程
:
给水——蒸汽——过热蒸汽——做功——凝结成水
——低加、除氧器、高加——锅炉
一、锅炉用水分类：
1、原水：生水，未经任何处理的天然水
2、给水：经过各种水处理工艺后，送进锅炉的水
3、补给水：生水经过各种水处理工艺处理后，补充锅炉汽水损失的水
3、炉水：在锅炉本体的蒸发系统流动着的水
4、排污水：为防止锅炉结垢和改善蒸汽品质，用排污的方法，排出一部分炉水
6、凝结水：锅炉产生的蒸汽，在汽轮机作功后，经冷却水冷凝成的水。

这部分水又进入热力系统，作为锅炉给水的主要部分
7、疏水：在热力系统中，进入加热器的蒸汽将给水加热后，这部分蒸汽冷凝下来的水，以及停机运行时，蒸汽系统中的蒸汽冷凝下来的水。

所有疏水都汇入疏水箱，符合水质要求时，再作为给水一部分，返回热力系统
8、冷却水：蒸汽在汽轮中作完功后是靠水来冷却的，汽轮机的油系统也是靠水来冷却的，这部分水称冷却水。

二、火电厂的水质指标
1、悬浮物（浑浊度）：水中悬浮物质的含量
2、含盐量：水中各种盐类的总和
3、硬度：水中高价金属离子的总浓度，Ca Mg
4、酸度：水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量
5、碱度：水中含有能接受氢离子的物质的量
三、汽水不合格的危害性
1、热力设备的结垢：杂质——结垢——高温、金属强度下降、爆管、降低效率
2、热力设备的腐蚀
酸碱——缩短寿命、汽轮机安全稳定
3、过热器和汽轮机内积盐
水质——蒸汽不纯——积盐——金属壁温高——爆管、汽轮机效率降低
四、电厂化学的任务与目的
1、净化原水：制备热力系统所需要
2、给水处理：对于给水，进行除去水中溶解氧或加氧、提高PH值等加药处理，保证给水质量
3、凝结水处理：汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理
4、冷却水处理：闭式循环冷却水防腐防垢稳定性处理、直流冷却式循环水防止微生物滋生的处理水汽监督、机组停运保养、化学清洗
5、水汽监督：
6、机组停运保养：
7、化学清洗：当锅炉水冷壁结垢量超过标准时，必须对锅炉本体进行化学清洗。

在化学清洗过程中，要求在不同阶段提供不同质量的水
第二节化水程控系统
一、净水系统
也称为水的预处理，经过混凝、沉淀、澄清、过滤等一系列净化处理，将天然水中含有的悬浮杂质和胶体杂质降到很低水平。

（一）净水处理流程：
源水升压泵→反应池配水井→反应沉
淀池→无阀滤池配水井→
→工业消防水池
↓→重力式无阀过滤器→生活水池
↓→化学水池
(二）沉淀池
源水净化沉淀处理系统采用如下流程：
源水→（加药）列管式混合器混合→翼片隔板絮凝→接触絮凝沉淀→工业消防水池、无阀过滤器
（三）无阀过滤器
处理流程：来水经配水槽送入无阀过滤器，经过滤层自上而下地过滤，清水即从连通管注入水箱内贮存，水箱充满水后，水流通过出水管流入化学水池和生活水池。

反洗原理：滤层不断截留悬浮物，造成滤层阻力不断增加，因而促使虹吸上升管内的水位不断升高。

当水位达到虹吸辅助管管口时，水自该管中落下，通过抽气管借以带走虹吸下降管中的空气，当真空度达到一定值时，使发生虹吸作用。

（四）净水站系统监控方式
①正常运行时，运行人员在水网集中控制室监控网络操作员站上完成对净水站中各设备进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的处理。

②当本地上位机设置为本地监控模式时，在水网系统集中监控网络操作员站上不能对净水站系统进行操作，只能在就地控制柜进行操作。

二、补给水系统
水经过混凝和过滤等预处理后，水中的悬浮物和胶体基本被除去，但水中还含有大量的溶解盐类物质，须进一步的脱盐处理方可作为锅炉的补给水。

最常见的除盐方法——离子交换除盐。

水通过某种物质后，溶解在水中的阳离子或阴离子和该物质发生反应并与之结合，而该物质释放出同符号的另一种离子，这种作用称为离子交换作用。

具有离子交换作用的该物质称为离子交换剂。

可反复使用。

现采用人工合成的离子交换树脂。

除去溶于水的各种电解质称为除盐。

所谓一级复床除盐系统，就是原水只一次顺序通过强酸H型和强碱OH型交换树脂进行除盐。

包括强酸阳离子交换器（阳床）、除碳器和阴床。

除碳器：若在阴床中除CO2会消耗阴树脂的交换容量，降低阴床周期制水量，缩短阴床的运行周期。

水的离子交换是在离子交换装置中进行，这种装置即离子交换器，也称床，并将离子交换树脂层称为床层。

固定床离子交换器应用广泛，指运行中离子交换树脂层固定在一个交换器中，一般不将树脂转移到床体外部进行再生的装置。

按功能分：阳床、阴床、混合床
按固定床的床层可将其分为单层床、双层床和混合床等
按再生运行方式分：顺流再生式、对流再生式、分流再生式
（一）补给水处理工艺流程
化学水池→化学水泵→三层过滤器→逆流再生阳离子交换器→直联式除碳器→中间（除碳）水泵→逆流再生阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房（凝结水补水箱）及化验间、储脂罐、启动锅炉房、制氢站
三层过滤器：河水经净水站澄清、过滤处理后，再经三层过滤器进一步除去悬浮物，清水进入锅炉补给水处理除盐系统
型号Ф2500，滤料装载高度900mm，滤料为瓷砂、磁铁矿、无烟煤
三层过滤器出水要求：浊度应小于2mg/l。

原理：当含有悬浮物颗粒的水进入过滤器后，滤料表面对悬浮物产生吸附作用，水中较大的颗粒在顶层被除去，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被除去。

三层过滤器不仅能除去水中含有的悬浮物，且对水中的铁有较好的去除作用。

一级除盐
一级除盐包括：逆流再生阳离子交换器→直连式除碳器→除碳水泵→逆流再生阴离子交换器。

一级除盐共2套轮换运行
一级除盐出水水质要求：
导电度≤10μs/cm(25℃)
二氧化硅≤100μg/l
钠离子≤100μg/l
三、凝结水精处理系统
凝结水是指锅炉产生的蒸汽在汽轮机做功后，经循环冷却水冷却凝结的水。

还包括疏水和锅炉补给水。

凝结水受到的污染：凝汽器渗漏或泄漏、金属腐蚀产物的污染、锅炉补给水带入少量杂质和空气中的二氧化碳对系统的侵入引起的污染
四、废水处理系统
为了避免电力生产过程中产生的废水对环境造成污染与危害，配备一套废水集中处理系统。

（一）电厂废水分类：按废水性质可为工业废水、灰水和生活废水
1、工业废水：来自电厂各生产过程，按来源和发生的频率又可分为经常性废水和非经常性废水。

经常性排水及非经常性排水废水量列于下：
经常性排水包括：锅炉补给水处理再生废水、凝结水精处理再生废水、脱硫废水、试验室排水等。

非经常性排水包括：酸洗废水、空气预热器冲洗废水、锅炉烟气侧冲洗排水、机组启动时排水等。

2、灰水：灰水量与煤质、燃煤量、除灰方式、灰水回收等因素有关。

排水数量大，且为连续排放。

灰场排水主要控制指标是PH值、悬浮物、氟化物、含砷量及各种重金属元素含量，超标上交排污费。

3、生活废水：
对废水等进行集中处理，使之能用于煤场喷淋、拌灰冲渣和脱硫补充等。

（二）工业废水处理
包括锅炉化学清洗废水、锅炉补给水装置再生废水、锅炉排污水、空预器冲洗水等。

1、补给水处理装置的再生排水
锅炉补给水处理一般均采用离子交换法，再生工艺为酸碱还原法，在其还原再生工艺中，不可避免地产生一定量的酸碱废水，这些废水的PH值均不能满足环保排放要求，通常这些再
生废水都在其车间所设的中和池内进行酸碱中和处理，流程如图。

再生废液经酸碱中和处理，控制PH在6-9范围后，排入下水道。

为确保中和进行完全，采用二次中和处理方式。

2、空预器冲洗水
该水含有较高的铁离子和其他重金属离子，处理过程为曝气、加碱生成氢氧化物沉淀、分离。

3、锅炉连续定期排污水
锅炉连续排污、定期排污、锅炉湿法保护液的排放水以及机组采用联氨除氧工艺所产生的废水中，联氨含量较高，应加入一定量的NaClO处理，使之转换为氮气逸出，以除去水中联氨。

必要时加入酸、碱调整PH值，使水质符合排放标准。

4、化学清洗废水
化学清洗废液主要包括碱洗液、酸洗液、漂洗液、钝化液以及每步骤前期的冲洗水。

这些废水一般和机组启动时冲洗排水集中贮存、统一处理。

处理工艺为通过鼓风进行充分曝气、搅拌，使COD降到一定数值，再加氧化剂和碱处理，使其达标排放。

（三）生活废水处理
生活废水一般含有有机物、合成洗涤剂和氯化物以及病毒、病菌和寄生虫等。

生活废水最主要的两项污染指标是悬浮物和生化耗氧量。

生活废水处理方法一般采用生物处理法，即通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。

根据作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

生活污水按其出水水质要求的不同，可分为一、二、三级处理。

1）一级处理：主要处理对象是较大的悬浮物，采用的设备依次为格栅、沉砂池及沉淀池。

有时也称为机械处理。

2）二级处理：在一级处理基础上，再进行生物处理。

处理对象是废水中的胶体及溶解状态的有机物。

典型设备为生物曝气池（或生物滤池）及二次沉淀池。

（四）灰水处理
水力除灰产生的废水。

灰和渣分别用水输送到灰渣池。

然后用灰渣泵经冲灰管排放到灰场沉淀，一部分水被蒸发、渗漏，澄清水从灰场排放，这部分外排水就是冲灰水。

五、水汽监督系统
水汽监督系统由自动加药装置和水汽集中取样装置组成。

锅炉是一种热交换设备，锅水在锅炉运行中发生受热、蒸发、浓缩、结晶及物质间反应等一系列的物理和化学变化，由于这些变化导致了炉水中沉淀物的析出。

而炉水中沉淀物形成的原因是由于水中的钙镁等某些盐类组成的化合物，经过系列的物理化学过程形成水垢和水渣等物质析出。

六、制氢系统
制氢系统主要由制氢系统、干燥系统、冷却水系统、补碱补水系统、贮氢罐及氢气输送管道等组成。

（一）发电机冷却的必要性：发电机运转时要发生能量消耗，这是能量转换时不可避免的。

损耗的能量最后都变成了热量，致使发电机的转子、定子、定子绕组等各部件的温度升高。

（二）发电机常用的冷却方式：
1、空气冷却（容量小的发电机，逐渐被淘汰）
2、水冷却：把发电机转子和定子绕组线圈的铜线作成空心，运行中使高纯度的水通过铜线内部，带出热量使发电机冷却。

这种冷却方式比空气冷却效果好，但必须有一套水质处理系统和良好的机械密封装置。

目前，大型机组多采用这种冷却方式。

3、氢气冷却：氢气对热的传导率是空气的六倍以上，加之它是最轻的一种气体，对发电机转子的阻力最小，所以大型发电机多采用氢气冷却方式，即将氢气密封在发电机内部，使其循环。

（三）电解制氢原理及系统、设备
电解制氢：氢气纯度较高，99%以上。

工艺流程：高纯度的氢气是通过电解纯水而得，由于纯水的导电性能较差，则需加入电解质溶液，以促进水的电解。

电解产生的氢气和氧气，分别进入氢气分离洗涤器和氧气分离洗涤器，使气体与携带的碱液分离；分离出的碱液经过滤、冷却后，通过碱循环泵打至电解槽。

分离后的氢气进入冷却器冷却，与氧气一同经气动差压调节后，经冷却、干燥进入贮存罐；氧气经过水封直接排入大气；电解消耗的水经柱塞泵打入氢、氧分离洗涤器进入电解槽内。

主要是电解槽：氢侧系统：氧侧系统，碱液系统
第四章除灰除渣程控系统
主要组成:1、电除尘；2、除灰；3、除渣
第一节：
一、电除尘的五个过程：1）施加高电压产生强电场使气体电离，即产生电晕放电
2）悬浮尘粒的荷电的运动
3）荷电尘粒在电场力作用下向电极运动；
4）荷电尘粒在电场中被捕集
5）振打清灰：
二、电除尘器的本体结构：
一部是电除尘器的本体系统，这是实现气体净化的场所，是电除尘器的主体设备；另一部分是电除尘器的电气系统，用于向电除尘器提供动力和实施控制。

电除尘主要是有电除尘本体、高压静电除尘用整流设备、低压集控系统，另配有IPC智能电除尘器控制系统。

电除尘本体主要结构包括：阳极系统、阴极系统、阴阳极系统振打装置、进出口喇叭、壳体、灰斗等。

高压直流供电装置为油浸式硅整流变压器
三、影响电除尘器性能的因素
1、粉尘特性的影响
2、烟气特性的影响
3、本体结构参数及性能的影响
4、供电质量的影响：
第二节除灰程控系统
除灰系统是指燃煤发电厂粉煤灰输送系统的控制。

输送方式有水力和气力两种。

目前大多数电厂采用气力除灰。

气力输送按输送压力分类：负压气力输送系统和正压气力输送系统；
按输送方式分类：间断式气力输送系统和连续式气力输送系统；
相关名词解释：
（一）负压气力输送系统：是利用抽真空设备的抽吸作用，使系统内的输送管道和设备处于负压状态，将物料输送到气固分离，固体物料被输送到料库贮存，被分离出来的净化空气通过抽真空设备排到大气。

（二）正压气力输送系统：从高压（输送管道的起始端）向低压（输送管道末端），
第三节除渣程控系统
一、湿式除渣
锅炉排渣采用水浸式大倾角刮板捞渣机连续排渣方式。

二、干除渣系统
干除渣方式是一种引进型、新型除渣方式，目前国内运行业绩还不多。

其工艺流程为：炉底渣在干式排渣机输送带上被空气冷却，冷却后的底渣，经碎渣机破碎后，进入压力容器，利用气力输送系统送至渣仓贮存。

贮存在渣仓中的干渣可经干灰卸料器装入干灰罐车送至综合利用用户，也可经湿式搅拌机加湿搅拌后装入自卸汽车送至综合利用用户。

第五章脱硫脱硝程控系统
第一节：概述
对脱硫脱硝系统的要求大致分为两种情况:
➢一种是将脱硫、脱硝的控制系统并入到电厂相应机组的主控制系统中，与原主系统实现集中控制。

➢另一种情况是将脱硫、脱硝的控制系统独立设计，使脱硫、脱硝的操作控制在主系统之外。

在系统停运及检修时，不影响主系统的正常运行。

第二节脱硫程控系统
按脱硫工艺在燃烧过程中所处位置不同可分为：燃烧前脱硫技术、燃烧中脱硫技术、燃烧后脱硫技术（烟气脱硫技术）
烟气脱硫技术又可分为多种，根据用水量的多少可分为干法、半干法和湿法。

湿法脱硫技术简称FGD:主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合制成吸收浆液。

当采用石灰作为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。

在吸收塔内，送入吸收塔中的吸收剂-石灰石（石灰）浆液与经烟气再热器冷却后进入吸收塔中的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与吸收剂浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气中的氧气发生化学反应，生成二水硫酸钙（即石膏）；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排入大气。

脱硫石膏浆液经脱水装置脱水
后回收利用。

吸收浆液可以循环使用。

（二）、系统组成：主要有吸收塔系统、烟气系统、石灰石制备系统、石膏脱水系统等。

第三节脱硝程控系统
以燃煤为主的电力生产是NOx排放的主要来源
可分为二类：燃烧中和燃烧后控制技术
1、燃烧中控制技术（即炉内低氮燃烧技术）主要有低氧燃烧法、二段燃烧法、烟气再循环
法等。

脱除率一般不超过60%；
2、燃烧后烟气脱硝技术：可分为干法、半干法和湿法三大类。

1）干法包括: 选择性非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）和SNCR和SCR混合技术、电子束联合脱硫脱硝法；
2)半干法：有活性碳联合脱硫脱硝法；
3）湿法：臭氧氧化吸收法等
干法脱硝目前占主流地位
SCR脱硝系统由三个子系统所组成，SCR反应器及附属系统、氨储存及处理系统和氨注入系统
核电厂设立了一整套排出物的处理和排放系统，主要有：
◆核岛排气和疏水系统（RPE）
◆硼回收系统（TEP）
◆废液处理系统（TEU）
◆废气处理系统（TEG）
◆固体废物处理系统（TES）。