初探大容量火力發(fā)電機(jī)組快速切負(fù)荷功能應(yīng)用分析

潘禹錕

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)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(lái)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(duì)機(jī)組快速切負(fù)荷進(jìn)行簡(jiǎn)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(duì)外供電過(guò)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(wèn)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(guó)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

2.1 中國(guó)

FCB會(huì)對(duì)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(duì)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(guò)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(guò)程分析實(shí)例。

2.2 其他國(guó)家

其他國(guó)家對(duì)該試驗(yàn)的例子根據(jù)不同國(guó)家而不同，單從美國(guó)來(lái)說(shuō)，其火力發(fā)電廠當(dāng)機(jī)組遭受事故的過(guò)程中，不管事故的起因是電網(wǎng)，還是一直以來(lái)就潛伏在電廠的內(nèi)部，在選擇應(yīng)對(duì)措施時(shí)，相關(guān)的部門主要是通過(guò)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(duì)日本來(lái)說(shuō)，其出口到中國(guó)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(lái)源于日本相關(guān)技術(shù)。在實(shí)例三中，主要介紹來(lái)源于德國(guó)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(gòu)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(pán)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(kāi)啟工作。第二，需要對(duì)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(duì)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(duì)鍋爐水動(dòng)力的穩(wěn)定等作出一定的控制，同時(shí)，還要對(duì)鍋爐水冷壁的出口溫度進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。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(duì)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)，該廠在使用相關(guān)機(jī)組的過(guò)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(duì)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(guò)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(duì)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(kāi)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(guò)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(guò)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(duì)設(shè)備的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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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