FCB功能

浅谈实现FCB功能

由于我们企业的特殊情况，为了保证集团公司用电负荷的稳定，要求我们的350MW机组具备FCB功能，即在电力系统故障产生时, 发电机突然甩去全负荷或部分负荷的情况下而快速减少锅炉负荷并稳定燃烧，以保证在不停炉的情况下，维持汽轮机3000rpm，发电机带孤网和厂用电负荷运行。当事故消除后，迅速恢复正常运行。 一、主要设备配备情况：

我公司的汽轮机是东方汽轮机有限公司生产的，型号为:CC350/300-24.2/1.0/0.4/566/566。汽轮机设计旁路容量为40%BMCR。锅炉配备两台PCV阀，总容量为20%BMCR。机组共配有三台给水泵，其中两台为50%容量的汽动给水泵，正常汽源为四段抽汽，高压汽源为再热器冷段抽汽，并配有汽源自动切换装置；还有一台为30%容量的电动给水泵；凝结水泵为100%容量一用一备。 二、机组实现FCB功能，希望达到如下目标：

1、当系统原因造成出口功率为零时，实现FCB功能，将机组迅速转为只带厂用电的“孤岛运行”，一旦系统恢复，就能使机组迅速并入系统运行；

2、汽轮机本身故障跳闸或发电机-变压器组需要停机检修处理的故障联锁汽轮机跳闸，汽轮发电机停止运行，锅炉维持最小负荷旁路运行，即停机不停炉；

3、当发生机组需与系统解列，但无需停机检修处理的故障时，保护出口于“解列灭磁”，即实现停发电机不停汽轮机，便于尽快恢复机组并网运行，汽轮机维持3000 rpm空转； 三、国内电厂FCB的成功案例

1、上海石洞口二厂，600MW机组，超临界直流炉，选用100%BMCR（25%X4）汽轮机旁路，兼做锅炉过热器安全门，低旁阀容量为65%BMCR，再热器冷段装有100%BMCR的安全门。1993年8月2#机组曾在560MW负荷下成功地实现了FCB；当时主汽压力为22.5MPa，FCB动作后，过热器压力飞升1.7MPa令高压旁路自动快开，虽经喷水减温减压再热器压力仍升高了1.8MPa，使再热器安全门开启释放蒸汽。

2、上海外高桥三厂，1000MW超超临界机组，锅炉为直流炉。汽机旁路与上一案例相同，唯一区别是把两位式再热器安全门换成了可调式，在高负荷情况下发生FCB时，按不超压原则安全门同步开启排放蒸汽。2008年3月成功进行了100%负荷FCB试验，根据记录，FCB动作后汽轮机旁路自动快开，13秒后再热安全门起座全开对空排汽，28秒后开始逐渐关小，48秒后重新回座关闭。2008年5月机组运行中曾经历过一次甩掉满负荷，FCB维持不停炉、汽轮机空转，11分36秒后重新并网的过程。

3、浙江兰溪电厂，国产600MW超临界机组，锅炉为直流锅炉，最低稳燃负荷为30%，过热器出口安装有电磁泄压阀，总排放量为316.4t/h，15MBCR。汽轮机采用东方汽轮机生产的超临界一次中间再

热、三缸四排汽、单轴、凝汽式600MW汽轮机，中压缸启动方式，倒缸负荷为120MW。汽轮机高、低压旁路两级串联布置，容量均为额定压力和温度下的40MBCR流量。首次在国产600MW超临界机组上实现了FCB功能，并取得了成功。机组在设计阶段并未考虑FCB功能，机组移交生产后，通过控制系统FCB组态，设备局部改造，FCB具备了实用水平。FCB动作后，第一时间打开PCV阀，开启汽机旁路，从上至下顺序自动延时切除锅炉燃烧器，首切两套、间隔5秒后再切除一套，锅炉目标负荷为35%MBCR,锅炉降负荷率自动改变为200%/min，最后保留两套煤燃烧器运行。整个过程中，机组主要参数没有超出正常运行技术规范。

四、实现FCB功能的难点问题

机组FCB动作时，机组主要参数将发生剧烈变化，相关系统和设备应该能够快速响应，以下是对机组实现FCB功能的几个难点问题：

1、FCB动作后，锅炉压力飞升的问题

FCB动作后，汽机侧调门快速关小，而锅炉具有较大的蓄热能力和惯性，产汽能力是缓慢下降的，这时机炉负荷将会严重的不平衡，而旁路系统只有40%，可以肯定锅炉压力将会飞升，引起超压。解决办法就是FCB信号联锁锅炉PCV阀立即触发开启泄压，这样设置减小了蒸汽压力波动幅度，对给水调节及高旁开启有利，也能最大程度避免超压；考虑到当锅炉泄压到高旁能够承受时，在高旁自动的情况下应适当调节关闭，因此采用高旁全开信号消失作为过热器PCV阀泄压结束的信号，当高旁全开信号消失后延时5秒且回座压力满足时，自

动关闭泄压阀。为了使锅炉压力得到较好控制，旁路需要完成两个功能，一是，在FCB发生后立即自动全开；二是及时切至压力控制方式，当锅炉热负荷下降时逐渐关小，并使锅炉压力滑向预置的设定压力（压力设定值根据燃料量决定35%额定负荷对应的压力，由DCS计算后送至旁路系统）。

2、DEH转速控制问题

1. 功率-负荷不平衡（PLU） 2. 加速度限制（ACC） 3. 汽轮机转速控制 3、FCB动作后，工质的补充问题

机组FCB动作后，即使立即切除磨煤机到2台运行，由于锅炉的热惯性和燃料系统的延时性，锅炉负荷降到40%仍需要时间，在此阶段，多余的蒸汽通过PCV阀排向大气，造成一定程度的工质循环不平衡。

4、FCB动作后，汽动给水泵的汽源切换问题

正常运行时，汽动给水泵的汽源取自汽轮机四级抽汽，汽轮机甩负荷后，抽汽压力迅速降低，要使汽动给水泵维持运行，必须迅速将其切到备用汽源。并且确保在汽源切换期间满足2个要求：一是保证汽温不超温；二是保持锅炉水动力的稳定，即水冷壁出口过热度控制在允许值内。

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