潘禹錕

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，其安全性在一定程度上也受到很大挑戰(zhàn)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，從世界范圍來看已經(jīng)發(fā)生了多起大范圍的停電事故，此外，自然災(zāi)害也是電網(wǎng)故障或者電廠停電的重要原因。在該文中，筆者對機(jī)組快速切負(fù)荷進(jìn)行簡要介紹，探討FCB功能大容量火力發(fā)電機(jī)組電網(wǎng)中，機(jī)組旁路系統(tǒng)、輔機(jī)系統(tǒng)以及相關(guān)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望能夠?yàn)殡娋W(wǎng)短期恢復(fù)提供技術(shù)條件，增加社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：大容量 火力發(fā)電機(jī) 切負(fù)荷 電網(wǎng) 旁路系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shí)現(xiàn)要求發(fā)電機(jī)能夠在比較快的時(shí)間內(nèi)將對外供電過程中所產(chǎn)生負(fù)荷全部甩出，還要求發(fā)電機(jī)組能夠在高于負(fù)荷值時(shí)，使其得到運(yùn)行，雖然其起因是內(nèi)部或者外部的電網(wǎng)發(fā)生故障，或者在特定情況下實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)解列，其主要目的是為了維持發(fā)電機(jī)解列帶廠用電運(yùn)行，或者即使解列帶廠發(fā)生停機(jī)時(shí)，也不會(huì)發(fā)生停爐問題。主要效果是能夠有效避免鍋爐MFT時(shí)，不斷減少機(jī)組以及電網(wǎng)供電的時(shí)間，為發(fā)電機(jī)能夠安全停運(yùn)提供條件。一般情況下，F(xiàn)CB可以分為三種情況，一種是停網(wǎng)不停電，A二是發(fā)電機(jī)外部發(fā)生故障時(shí)，汽輪機(jī)在不發(fā)生跳閘的情況下，使得帶廠用電負(fù)荷能夠很好的運(yùn)行下去；第三，雖然停機(jī)單并不停爐，此時(shí)鍋爐仍然能夠繼續(xù)保持穩(wěn)定，即使發(fā)電機(jī)-變壓器組內(nèi)部故障聯(lián)跳汽輪機(jī)或者汽輪機(jī)故障跳閘時(shí)。

2 FCB功能的各國發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

2.1 中國

FCB會(huì)對鍋爐、汽輪機(jī)等機(jī)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(shí)踐中對實(shí)現(xiàn)FCB功能發(fā)電機(jī)組的研究并不是很多。投入試驗(yàn)的設(shè)備也比較少，同時(shí)，在生產(chǎn)過程中，得到應(yīng)用成功的例子也很少。在該文中，筆者選取了三個(gè)較為成功的大容量火電機(jī)組的FCB試驗(yàn)過程分析實(shí)例。

2.2 其他國家

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

3 FCB功能實(shí)現(xiàn)條件

作為一個(gè)系統(tǒng)工程，F(xiàn)CB在功能在設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要進(jìn)行良好的定位，只有良好的定位工作，才能夠更好實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，才能夠進(jìn)一步完成設(shè)備的設(shè)計(jì)工作，并在選型以及采購等環(huán)節(jié)上，提供良好的依據(jù)。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，一般情況下，F(xiàn)CB功能主要包含以下必要的條件。第一，F(xiàn)CB功能的實(shí)現(xiàn)需要依賴于高低壓盤路閥以及噴水閥等，在此基礎(chǔ)上才能夠更快的實(shí)現(xiàn)開啟工作。第二，需要對水泵汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)平衡，從而將蒸汽的溫度控制在一定的范圍以內(nèi)。與此同時(shí)，還需要針對鍋爐水動(dòng)力的穩(wěn)定等作出一定的控制，同時(shí)，還要對鍋爐水冷壁的出口溫度進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)測。這些工作都是為了能夠滿足水泵汽輪機(jī)在性能上的特殊要求；第三，需要針對除氧水箱進(jìn)行一定的控制工作，主要的控制設(shè)計(jì)模塊是針對擴(kuò)容設(shè)計(jì)。因?yàn)椴粌H能夠?qū)崿F(xiàn)除氧器的快速切換，還能夠使得水泵的前置部位不會(huì)發(fā)生氣體腐蝕的情況。第四，當(dāng)額定負(fù)荷是大于65%時(shí)，此時(shí)如果安裝FCB，很多水蒸汽，將會(huì)通過一定的渠道排放到大氣中，同時(shí)為了防止除氧器和凝汽器由于水位保護(hù)動(dòng)作，而發(fā)生跳閘的情況，需要通過啟動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)，此時(shí)需要利用上凝結(jié)水泵和凝汽器。

4 大容量火電機(jī)組的FCB試驗(yàn)過程分析

4.1 600 MW超臨界壓力機(jī)組實(shí)例分析一

該實(shí)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(jī)組實(shí)例。近10年以來，該廠在使用相關(guān)機(jī)組的過程中，發(fā)生了與FCB相關(guān)的事故或者工況有10多次。在其中，有3次動(dòng)作完成較為成功。對FCB失效的原因進(jìn)行如下總結(jié)，發(fā)現(xiàn)有給水流量低、爐膛負(fù)壓保護(hù)以及全燃料喪失等等。該電廠在多年實(shí)踐過程中，總結(jié)出了如下經(jīng)驗(yàn)，第一，F(xiàn)CB一旦發(fā)成了工況，需要首先對高壓旁路控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)保證低壓旁路控制系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)。同時(shí)保證高壓旁路系統(tǒng)一直可以處于手控狀態(tài)。第二，如果水泵調(diào)節(jié)過程中，如果僅僅依賴汽動(dòng)則不能夠很好的滿足要求，可以通過電動(dòng)方式予以補(bǔ)充。第三，要保證投油槍一直處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，并且保證鍋爐指令能夠?qū)崿F(xiàn)40%。第四，對設(shè)備的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，主要監(jiān)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(nèi)。

4.2 700 MW亞臨界壓力機(jī)組實(shí)例分析二

本實(shí)例中，所采取的案例是珠海發(fā)電廠700 MW所生產(chǎn)的亞臨界壓力機(jī)組，在FCB試驗(yàn)過程中，該電廠得到以下經(jīng)驗(yàn)。該類型的壓力機(jī)組一般存在的問題時(shí)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(guān)鍵技術(shù)是低壓旁路容量。

4.3 900 MW超臨界壓力機(jī)組實(shí)例分析三

在本實(shí)例中，所采用的機(jī)組是上海外高橋第二的發(fā)電廠生產(chǎn)的1000 MW超超臨界壓力機(jī)組，完成了75%額定負(fù)荷和100%額定負(fù)荷下的試驗(yàn)，在完成第2臺(tái)1000 MW機(jī)組負(fù)荷FCB試驗(yàn)后，得出相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，推導(dǎo)出以下優(yōu)化策略，提高旁路系統(tǒng)的性能，可以采用高壓旁路系統(tǒng)容量為100%BM-CR；選擇合適的給水泵如在FCB試驗(yàn)過程中則使用了兩臺(tái)容量為50%BMCR的汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)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。

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