初探大容量火力发电机组快速切负荷功能应用分析

潘禹锟

摘 要：随着经济的发展，电网规模越来越大，其安全性在一定程度上也受到很大挑战。根据相关调查表明，从世界范围来看已经发生了多起大范围的停电事故，此外，自然灾害也是电网故障或者电厂停电的重要原因。在该文中，笔者对机组快速切负荷进行简要介绍，探讨FCB功能大容量火力发电机组电网中，机组旁路系统、辅机系统以及相关控制系统的优化设计，希望能够为电网短期恢复提供技术条件，增加社会效益。

关键词：大容量 火力发电机 切负荷 电网 旁路系统

中图分类号：TM611 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0093-01

1 FCB功能概况

FCB指的是一种自控功能，该种自控功能的实现要求发电机能够在比较快的时间内将对外供电过程中所产生负荷全部甩出，还要求发电机组能够在高于负荷值时，使其得到运行，虽然其起因是内部或者外部的电网发生故障，或者在特定情况下实现电网解列，其主要目的是为了维持发电机解列带厂用电运行，或者即使解列带厂发生停机时，也不会发生停炉问题。主要效果是能够有效避免锅炉MFT时，不断减少机组以及电网供电的时间，为发电机能够安全停运提供条件。一般情况下，FCB可以分为三种情况，一种是停网不停电，A二是发电机外部发生故障时，汽轮机在不发生跳闸的情况下，使得带厂用电负荷能够很好的运行下去；第三，虽然停机单并不停炉，此时锅炉仍然能够继续保持稳定，即使发电机-变压器组内部故障联跳汽轮机或者汽轮机故障跳闸时。

2 FCB功能的各国发展历史与现状

2.1 中国

FCB会对锅炉、汽轮机等机器的安全性能造成一定的影响，因此虽然在理论上FCB有很多的功能，但是在实践中对实现FCB功能发电机组的研究并不是很多。投入试验的设备也比较少，同时，在生产过程中，得到应用成功的例子也很少。在该文中，笔者选取了三个较为成功的大容量火电机组的FCB试验过程分析实例。

2.2 其他国家

其他国家对该试验的例子根据不同国家而不同，单从美国来说，其火力发电厂当机组遭受事故的过程中，不管事故的起因是电网，还是一直以来就潜伏在电厂的内部，在选择应对措施时，相关的部门主要是通过机组停运的方式实现故障排除或者故障维护，几乎不太考虑FCB功能。对日本来说，其出口到中国的一些机组都是具备FCB功能的，同时完成了与FCB功能相关的试验。在本文中的实例二便是来源于日本相关技术。在实例三中，主要介绍来源于德国相关技术，所采用的技术是西门子公司汽轮技术，并配置了旁路系统。

3 FCB功能实现条件

作为一个系统工程，FCB在功能在设计的时候就需要进行良好的定位，只有良好的定位工作，才能够更好实现系统功能，才能够进一步完成设备的设计工作，并在选型以及采购等环节上，提供良好的依据。根据以往的经验总结，一般情况下，FCB功能主要包含以下必要的条件。第一，FCB功能的实现需要依赖于高低压盘路阀以及喷水阀等，在此基础上才能够更快的实现开启工作。第二，需要对水泵汽轮机实现较为快速的切换，该切换工作的完成主要是为了能够满足锅炉对水流以及其他方面压力的需要。从而在一定程度上能够使得锅炉煤的水比实现平衡，从而将蒸汽的温度控制在一定的范围以内。与此同时，还需要针对锅炉水动力的稳定等作出一定的控制，同时，还要对锅炉水冷壁的出口温度进行进行监测。这些工作都是为了能够满足水泵汽轮机在性能上的特殊要求；第三，需要针对除氧水箱进行一定的控制工作，主要的控制设计模块是针对扩容设计。因为不仅能够实现除氧器的快速切换，还能够使得水泵的前置部位不会发生气体腐蚀的情况。第四，当额定负荷是大于65%时，此时如果安装FCB，很多水蒸汽，将会通过一定的渠道排放到大气中，同时为了防止除氧器和凝汽器由于水位保护动作，而发生跳闸的情况，需要通过启动补水系统，此时需要利用上凝结水泵和凝汽器。

4 大容量火电机组的FCB试验过程分析

4.1 600 MW超临界压力机组实例分析一

该实例所选取的石化能上海石洞口第二电厂制造的600 MW超临界压力机组实例。近10年以来，该厂在使用相关机组的过程中，发生了与FCB相关的事故或者工况有10多次。在其中，有3次动作完成较为成功。对FCB失效的原因进行如下总结，发现有给水流量低、炉膛负压保护以及全燃料丧失等等。该电厂在多年实践过程中，总结出了如下经验，第一，FCB一旦发成了工况，需要首先对高压旁路控制系统进行控制，同时保证低压旁路控制系统处于开启状态。同时保证高压旁路系统一直可以处于手控状态。第二，如果水泵调节过程中，如果仅仅依赖汽动则不能够很好的满足要求，可以通过电动方式予以补充。第三，要保证投油枪一直处于较为稳定的状态，并且保证锅炉指令能够实现40%。第四，对设备的水位进行实时监测，主要监测的部位有汽水分离器、除氧器等等。第五，将主蒸汽和再热蒸汽的温度控制在一定的范围之内。

4.2 700 MW亚临界压力机组实例分析二

本实例中，所采取的案例是珠海发电厂700 MW所生产的亚临界压力机组，在FCB试验过程中，该电厂得到以下经验。该类型的压力机组一般存在的问题时除氧器容量比较小、水位大幅度下降等等，要解决该问题，需要解决的关键技术是低压旁路容量。

4.3 900 MW超临界压力机组实例分析三

在本实例中，所采用的机组是上海外高桥第二的发电厂生产的1000 MW超超临界压力机组，完成了75%额定负荷和100%额定负荷下的试验，在完成第2台1000 MW机组负荷FCB试验后，得出相关经验，并在经验的基础之上，推导出以下优化策略，提高旁路系统的性能，可以采用高压旁路系统容量为100%BM-CR；选择合适的给水泵如在FCB试验过程中则使用了两台容量为50%BMCR的汽动给水泵和电动给水泵；选择合适的除氧器水箱，所使用的水箱容量5min乘以锅炉最大蒸汽流量。

参考文献

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