初探大容量火力發電機組快速切負荷功能應用分析

潘禹錕

摘 要：隨著經濟的發展，電網規模越來越大，其安全性在一定程度上也受到很大挑戰。根據相關調查表明，從世界范圍來看已經發生了多起大范圍的停電事故，此外，自然災害也是電網故障或者電廠停電的重要原因。在該文中，筆者對機組快速切負荷進行簡要介紹，探討FCB功能大容量火力發電機組電網中，機組旁路系統、輔機系統以及相關控制系統的優化設計，希望能夠為電網短期恢復提供技術條件，增加社會效益。

關鍵詞：大容量 火力發電機 切負荷 電網 旁路系統

中圖分類號：TM611 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0093-01

1 FCB功能概況

FCB指的是一種自控功能，該種自控功能的實現要求發電機能夠在比較快的時間內將對外供電過程中所產生負荷全部甩出，還要求發電機組能夠在高于負荷值時，使其得到運行，雖然其起因是內部或者外部的電網發生故障，或者在特定情況下實現電網解列，其主要目的是為了維持發電機解列帶廠用電運行，或者即使解列帶廠發生停機時，也不會發生停爐問題。主要效果是能夠有效避免鍋爐MFT時，不斷減少機組以及電網供電的時間，為發電機能夠安全停運提供條件。一般情況下，FCB可以分為三種情況，一種是停網不停電，A二是發電機外部發生故障時，汽輪機在不發生跳閘的情況下，使得帶廠用電負荷能夠很好的運行下去；第三，雖然停機單并不停爐，此時鍋爐仍然能夠繼續保持穩定，即使發電機-變壓器組內部故障聯跳汽輪機或者汽輪機故障跳閘時。

2 FCB功能的各國發展歷史與現狀

2.1 中國

FCB會對鍋爐、汽輪機等機器的安全性能造成一定的影響，因此雖然在理論上FCB有很多的功能，但是在實踐中對實現FCB功能發電機組的研究并不是很多。投入試驗的設備也比較少，同時，在生產過程中，得到應用成功的例子也很少。在該文中，筆者選取了三個較為成功的大容量火電機組的FCB試驗過程分析實例。

2.2 其他國家

其他國家對該試驗的例子根據不同國家而不同，單從美國來說，其火力發電廠當機組遭受事故的過程中，不管事故的起因是電網，還是一直以來就潛伏在電廠的內部，在選擇應對措施時，相關的部門主要是通過機組停運的方式實現故障排除或者故障維護，幾乎不太考慮FCB功能。對日本來說，其出口到中國的一些機組都是具備FCB功能的，同時完成了與FCB功能相關的試驗。在本文中的實例二便是來源于日本相關技術。在實例三中，主要介紹來源于德國相關技術，所采用的技術是西門子公司汽輪技術，并配置了旁路系統。

3 FCB功能實現條件

作為一個系統工程，FCB在功能在設計的時候就需要進行良好的定位，只有良好的定位工作，才能夠更好實現系統功能，才能夠進一步完成設備的設計工作，并在選型以及采購等環節上，提供良好的依據。根據以往的經驗總結，一般情況下，FCB功能主要包含以下必要的條件。第一，FCB功能的實現需要依賴于高低壓盤路閥以及噴水閥等，在此基礎上才能夠更快的實現開啟工作。第二，需要對水泵汽輪機實現較為快速的切換，該切換工作的完成主要是為了能夠滿足鍋爐對水流以及其他方面壓力的需要。從而在一定程度上能夠使得鍋爐煤的水比實現平衡，從而將蒸汽的溫度控制在一定的范圍以內。與此同時，還需要針對鍋爐水動力的穩定等作出一定的控制，同時，還要對鍋爐水冷壁的出口溫度進行進行監測。這些工作都是為了能夠滿足水泵汽輪機在性能上的特殊要求；第三，需要針對除氧水箱進行一定的控制工作，主要的控制設計模塊是針對擴容設計。因為不僅能夠實現除氧器的快速切換，還能夠使得水泵的前置部位不會發生氣體腐蝕的情況。第四，當額定負荷是大于65%時，此時如果安裝FCB，很多水蒸汽，將會通過一定的渠道排放到大氣中，同時為了防止除氧器和凝汽器由于水位保護動作，而發生跳閘的情況，需要通過啟動補水系統，此時需要利用上凝結水泵和凝汽器。

4 大容量火電機組的FCB試驗過程分析

4.1 600 MW超臨界壓力機組實例分析一

該實例所選取的石化能上海石洞口第二電廠制造的600 MW超臨界壓力機組實例。近10年以來，該廠在使用相關機組的過程中，發生了與FCB相關的事故或者工況有10多次。在其中，有3次動作完成較為成功。對FCB失效的原因進行如下總結，發現有給水流量低、爐膛負壓保護以及全燃料喪失等等。該電廠在多年實踐過程中，總結出了如下經驗，第一，FCB一旦發成了工況，需要首先對高壓旁路控制系統進行控制，同時保證低壓旁路控制系統處于開啟狀態。同時保證高壓旁路系統一直可以處于手控狀態。第二，如果水泵調節過程中，如果僅僅依賴汽動則不能夠很好的滿足要求，可以通過電動方式予以補充。第三，要保證投油槍一直處于較為穩定的狀態，并且保證鍋爐指令能夠實現40%。第四，對設備的水位進行實時監測，主要監測的部位有汽水分離器、除氧器等等。第五，將主蒸汽和再熱蒸汽的溫度控制在一定的范圍之內。

4.2 700 MW亞臨界壓力機組實例分析二

本實例中，所采取的案例是珠海發電廠700 MW所生產的亞臨界壓力機組，在FCB試驗過程中，該電廠得到以下經驗。該類型的壓力機組一般存在的問題時除氧器容量比較小、水位大幅度下降等等，要解決該問題，需要解決的關鍵技術是低壓旁路容量。

4.3 900 MW超臨界壓力機組實例分析三

在本實例中，所采用的機組是上海外高橋第二的發電廠生產的1000 MW超超臨界壓力機組，完成了75%額定負荷和100%額定負荷下的試驗，在完成第2臺1000 MW機組負荷FCB試驗后，得出相關經驗，并在經驗的基礎之上，推導出以下優化策略，提高旁路系統的性能，可以采用高壓旁路系統容量為100%BM-CR；選擇合適的給水泵如在FCB試驗過程中則使用了兩臺容量為50%BMCR的汽動給水泵和電動給水泵；選擇合適的除氧器水箱，所使用的水箱容量5min乘以鍋爐最大蒸汽流量。

參考文獻

[1] 高滿生，曹泉，黃勇.伊朗薩漢德電廠325MW空冷機組FCB試驗[J].湖北電力，2006（2）.

[2] 戴光，周強民.河津電廠2×350 MW機組FCB性能試驗分析[J].中國電力，2004（11）.

[3] 羅培全，孫德波.1000MW超超臨界機組旁路系統工程實踐[J].發電設備，2010（3）.

[4] 譚金.國產超臨界機組實現快速切負荷的若干技術問題探討[J].廣東電力，2010（10）.

[5] 劉漢武，張士強，張平.鐵嶺電廠300 MW機組旁路系統功能及啟動[J].科技信息（學術研究），2007（16）.

[6] 朱介南，吳永存，羅韶輝，等.1000MW機組停機不停爐功能的設計和應用[J].中國電力，2010（8）.endprint