ABB AC800F在焦炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电系统中的应用

杨河太

摘 要：铜陵新亚星焦化有限公司因生产规模扩大，焦炉煤气大量富余。为合理利用富余煤气，节能减排，新建一座燃气蒸汽联合循环发电项目，利用富余煤气进行发电，提高厂用电自给率，富余电量经变压器升压后并入电网。燃气蒸汽联合循环发电系统包括4台燃机、4台余热锅炉和1台15MW抽凝式汽轮发电机组、辅助设备、循环冷却水等系统。将ABB AC800F冗余系统作为控制系统。

关键词：焦化煤气；系统；燃气

1 AC800F系统

AC800F系统是一种全能的、综合性的DCS控制系统，是由ABB集团自动化总部提出的，在IndustrialIT家族中占有重要的地位。AC800F系统比较稳定、可靠，能够调节回路，还能够实现逻辑以及顺序上的控制，具有多样化的控制性能。以标准的TCP/IP工业实现系统通信，将多种国际现场总线标准作为支持依据，如Profibus、CAN、FF、Modbus等，使得系统更加灵活、开放。操作管理能够实现监控操作，并科学的查询数据记录，对硬件进行准确的检测。

AC800F系统主要有四大特点，通信开放，工程工具高效，扩展性以及集成性等特点，在国内外都有着广泛的应用，作为过程性的控制系统，是比较理想的。

2 生产工艺简介

富余焦炉煤气经过煤气净化后，送入煤压机压缩后，进入燃机，通过燃机燃烧发电，给厂用系统供电，产生的烟气进入余热锅炉，带动汽轮机发电。

3 控制系统配置

3.1 控制系统概述

工程项目的整个工艺控制涉及电气、仪表、计算机一体自动化控制系统，完成整个工艺流程的控制及监控。自动控制系统进行控制和监控的工艺流程包括：电气系统（高压系统、低压系统、综保系统）；燃机系统；锅炉系统（锅炉控制系统、锅炉保护系统）；汽机系统（汽机控制系统、油泵系统、TSI监测系统、ETS保护系统、DEH控制系统）；循环水系统；煤气净化系统；煤压机系统；氮压机系统；液氨脱硝系统。

3.2 控制系统配置

控制系统应结合工艺需要，与9对冗余AC800F现场控制器配置起来，分别控制锅炉系统（4对）、汽轮机系统（1对）、煤压机系统（1对）、公用系统（2对）、液氨脱硝系统（1对）。冗余控制器中，每一个控制器都有属于自己的独立电源通信等，通信接口冗余。AC800F型控制器的处理器运算速度比较高，能够达到150MIPS，内存容量也比较大（能够与工业过程控制相适应，其可靠性和实时性效果更好。控制器Web技术的自诊断功能作为基础，利用Internet能够实现远程的诊断。）AI卡件能够对600米范围中的二线制24VDC变送器进行驱动，为现场变送器提供供电需要，经过继电器隔离输出DO，其输出的接点容量是DC24V/5A。S800 I/O进行模块化设计，安装的形式是DIN导轨式，对空间、环境等要求不高，能够在分散场合中安装使用，在对信号处理时也没有太多的要求，能够将S800 I/O站与设备的信号和现场的仪表相连接。

3.3 操作监控配置

（1）配置工程师站。该项目有一台工程师站，操作员软件是二合一的，使用Control Builder F 和DigiVi中文版本的软件，对整个系统进行编程和调试。在工程师站配置LCD液晶显示器和网卡，与Ethernet的局部网络进行连接。（2）配置操作员站。该项目有11台操作员站，主要有4台锅炉、3台煤压机、1台汽机、1台公用、1台液氨脱硝及1台值长站。将DigiVis中文版软件安装在操作员站中，从而能够监控生产，科学的调用数据，对历史发展、操作等进行记录。同时配备LCD液晶显示器和网卡。控制系统数据的通信网络是冗余的，现场控制器与操作员站彼此间采用环形工业以太网进行数据通讯。系统将TCP/IP协议作为基础，对OPC标准提供支持，并且能够与第三方装置进行通信，保证通信的可靠性。现场控制器与S800冗余I/O站是通过Profibus-DP现场总线协议进行通信的，其比较标准，并且容易扩展。总线的通信速率是12Mbit/s，可以使用Profibus-DP电缆作为通信的介质，最远能够通信1200米。（3）OPC通讯站的配置。本项目配置2台OPC通讯站，分别为1台工厂管理级通讯站及1台数据上传电科院通讯站。工厂管理级通讯站将本项目所有数据上传至工厂数据管理二级网络，方便工厂内部网络监控。数据上传电科院通讯站主要为将锅炉烟气数据上传至电科院，以便环保部门监控检查。

4 系统主要功能

4.1 科学调节中压汽包液位

有效控制中压给水调节阀的开度，从而使得中压汽包液位得到有效的调节，在运行时，可以进行三冲量调节，使得控制实现自动化的水平，三冲量的调节主要涉及汽包液位、给水流量、蒸汽流量三种，主调是汽包液位，副调是给水流量，前馈是蒸汽流量。依据蒸汽流量，主调节器对给水需求量技能型计算，副调节器将给水需求量进行设定，因此作为阀门开度控制的定值，加入蒸汽流量能够防止控制系统被“虚假水位”影响到。当汽包液位达到最高时，紧急放水阀会自动打开排水，当液位达到正常值后，放水阀能够自动关闭。在系统中配置两台中压给水泵，能够使得供水更加稳定，在正常运行过程中，都是一台使用，一台备用，当主泵出现跳闸，或者使给水母管压力太低时，备用的泵自动开启并运行。

4.2 科学调节低压汽包液位

低压汽包在正常运行时要实现自动化的控制，可以利用单冲量或三冲量的形式进行，这种方法与中压汽包控制方法是一样的，紧急放水阀也能够依据汽包液位自动的开启和关闭。

4.3 科学调节汽轮机热井液位

汽轮机低压缸的排汽通过冷凝器凝结成水，然后将其排入到热井中，然后通过凝结水泵升压，将其送到除氧器中，可以作为余热锅炉的水进行使用。对系统中的凝结水进行调节，然后再对调节门的开度进行循环，使得汽轮机热井液位得到有效的控制。正常运行时，需要对调节阀循环、自动调节，使得热井液位能够处于正常范围中。依据热井液位使得两台凝结水泵能够自动化的开启和关闭。为了使余热锅炉的用水数量得到有效的保障，不仅需要汽轮机凝汽器冷凝水，还可以配置一路除盐水补水管路，依据系统的实际情况，操作人员对除盐水补水调节阀进行控制，使其能够将水补充给凝结水，使得锅炉用水的实际需要得以满足。

4.4 科学调节汽轮机均压箱压力

均压箱能够对前后轴封的压力得以平衡，如果压力太高，热源会被浪费，油中容易存在水，如果压力太低，密封效果也会受到影响，使得真空性受到影响。所以需要保证均压箱的压力合理，使其能够对汽轮机组的运行进行有效的调节，使其运行更加安全。系统对进汽调节阀进行调节，使得均压箱的压力得以控制，操作人员对压力进行设定，调节器据此对阀门开度进行自动调节。

5 结束语

铜陵新亚星焦化有限公司焦爐煤气燃气-蒸汽联合循环发电自2014年12月投运至今，运行非常稳定，控制功能完全满足工艺要求。日常正常运行期间，所有操作都在控制室操作站完成，提高了机组自动化程度，减轻了运行人员的劳动强度。