关于FCB若干问题的探讨

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1、全国火电大机组（600MW级）竞赛第11届年会论文集电气对FCB若干问题的探讨王立地（珠海发电厂）摘要：在机组快速切负荷（FastCutBack—FCB）控制功能的利用上一直存在应用方面的讨论，根据实际使用经验，对FCB与工质回收、汽轮机旁路容量的选择、电厂机组安全经济运行的贡献以及汽轮机性能影响的关系作了尝试性的探讨，介绍了在FCB工况下控制锅炉压力飞升、防止汽轮机“鼓风”效应的技术措施和锅炉PCV阀的选配原则。提出“功在电网，利在电厂”是FCB功能的价值体现，为提高电网和电厂长期的安全运行可靠性，建议在电厂中应推广机组FCB的应用。关键字：FC

2、B；汽机旁路；PCV阀；压力飞升引言机组快速切负荷（FastCutBack—FCB），是指火力发电机组运行在某一负荷之上时，因电网故障解列或发电机、汽轮机跳闸，瞬间甩掉全部对外供电负荷，但未发生锅炉主燃料跳闸（MasterFuelTrip－MFT）的情况下，用以维持“带厂用电孤岛运行”或“停机不停炉”的自动控制功能。目前，国内机组设计FCB的不多，能够实用的就更少。主要受到两方面因素的影响，一是前些年设计了FCB的机组，由于多种原因实用率低，影响了后续设计和利用的信心。二是在机组FCB设计论证方面存在不同看法，导致FCB应用决策困难。而现实提醒人们

3、，发电厂FCB功能缺失会给事故下的电网带来严重后果，如2003年8月14日的美、加大停电。其时，美国中西部和东北部的大部分地区，以及加拿大安大略省发生大面积停电事故，波及影响人口约5000万，停电负荷约6180万kW，美国某些地区停电达4天，加拿大安大略省部分地区最长停电时间达一周多。美国停电损失估计约40～100亿美元，加拿大经济损失估计约23亿加元。这次造成惨重经济损失的停电事故暴露出美国电网和发电厂在系统、结构、设备安全性能方面的种种隐患。就火力发电厂而言，在机组遭遇事故时，不论这些事故源于电网或来自电厂内部，如果机组不具备“孤岛运行”能力电

4、网系统的稳定性也无从谈起。从美、加“8.14”大面积停电事故的过程来看，事故发生后未能短时间内恢复电网运行反映出现代化的电网要求机组具备FCB功能是必要和紧迫的。FCB功能有助于电网在可能的最短时间内恢复正常对稳定电网的贡献显而易见，但对电厂设备安全、经济运行带来的诸多益处，比如：在发生电网大面积停电事故时FCB是实现“孤岛运行”的重要安全措施；是实现机组对电网“热启动”供电的基础；是机组事故停运过程中减轻金属应力损伤的控制手段，等等，几乎被人忽略，本文试图从提升电厂与电网安全控制水平角度出发，尝试对一些问题进行探讨。1问题一FCB选择用损失少量工

5、质以换取机组整体安全的方式是80全国火电大机组（600MW级）竞赛第11届年会论文集电气在保证机组合理造价的前提下兼顾了控制功能的有效实施。有论点则认为“只有回收全部工质的机组快速减负荷才是真正的FCB”机组发生FCB，工质能否全部回收取决于汽机凝汽器及其机炉系统设备和管道的容量。以亚临界600MW机组为例，正常工作状态下，温度545℃、压力17.4MPa的锅炉过热蒸汽一路通过汽轮发电机组作功把高温高压的热能转化为电能，作完功的乏汽经过凝汽器凝结成35℃/5kPa（绝对）的凝结水。另一路是机组的回热系统从汽轮机分级抽出大约33%BMCR的蒸汽，换热

6、以后变为疏水。凝汽器冷却面积通常都是依据低压缸排气参数按照67%BMCR左右的容量设计的，也就是说，凝汽器接收低压蒸汽的能力只有机组额定容量的三分之二，考虑到通过凝汽器的化学补水和机组系统的疏水量，凝结水泵容量则基本上与锅炉蒸发量相同。机组快速切负荷工况下，锅炉过热蒸汽通过汽机高、低旁进入凝汽器，为了保证凝汽器的安全，控制排汽温度最高不能超过80℃，过热蒸汽通过高、低旁时利用机械节流和喷水的方式减温减压把高参数的过热蒸汽转为凝汽器能够接受的低参数蒸汽，这种混合减温就好比把适量冷水倒入盆内开水中，水温下降的同时，水容积相应增加。同理，通过高、低旁后的

7、蒸汽与过热蒸汽相比质量流量大约要增加20%左右，如果再考虑FCB工况下锅炉主汽压力的飞升特性，从锅炉到汽机的一系列设备都要大幅度增容才可能实现“全部回收工质”的设想。据调查，全球范围内许多国家的火力发电机组设计有FCB功能，用以提高电厂运行安全和经济性能，国内也有成功应用FCB功能的在运机组，管道、阀门、转机、容器都是按额定工作容量设计选配，以保证机炉工艺系统每千瓦造价有合理的性/价比指标。到目前为止，还没有任何资料证明有电厂为FCB工况而增大系统或设备裕量。事实表明，机组快速减负荷尤其在高于75%BMCR负荷时无法实现“全部回收工质”，但FCB是

8、可以成功实现的。2问题二FCB需要汽机旁路，但不一定非100%旁路不可，而有一种观念认为“要实现FCB必须配置100%汽机