汽轮机旁路系统

1、第八章旁路系统大型中间再热机组均为单元制布豐，为了便于机组成停、事故处理及待殊要求的运行方式， 解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛厉，基本上均法有旁路系统。所谓的旁路系统足指锅炉所 产生的蒸汽部分或全部绕过汽轮机或再热器，通过减温减压设备（旁路阀）直接排入凝汽器的系 统。1. 旁路系统的作用1）缩短启动时间，改善启动条件，延长汽轮机寿命2）溢流作用：即协调机炉间不平衡汽量，溢流负荷瞬变过程中的过剩蒸汽。由于锅炉的实 际降负荷速率比汽机小，剩余蒸汽町通过旁路系统排至凝汽器，使机组能适应频繁启停 和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范帼内3）保护再热器：在汽轮机启动或鬼负荷匸况经旁

2、路系统把新蒸汽减温减压后送入再热 器，防止再热器干烧，起到保护再热器的作用4）回收工质、热量和消除噪声污染：在机组突然电负荷（全部或部分负荷）时，旁路快开, 回收工质至凝汽器，改变此时锅炉运行的稳定性，减少其至避免安全阀动作2. 机组旁路系统型式1）两级串联旁路系统由高圧旁路和低压旁路组成，这种系统应用广泛，特点是高压旁路容量为锅炉额定蒸发最的 30%40%,对机组快速启动特别是热态启动更有利。2）两级并联旁路系统由高压旁路和整机旁路组成，高压旁路容量设计为10%17%,其目的是机组成动时保护再 热器，整机旁路容量设计为20%30%,其目的是将各运行工况（启动、电网甩负荷、爭故）多 余蒸汽排入

3、凝汽器，锅炉超压时可减少安全阀动作或不动作.3）三级旁路系统由高压旁路、低压旁路和整机旁路组成，其优点是能适应各种工况的调节，运行灵活性高， 突降符合或甩负荷时，能将人量的蒸汽迅速排往凝汽器，以免锅炉超压，安全阀动作。但缺点是 设备多、系统复杂、金属耗量大、布宣困难等。4）大旁路系统锅炉来的新蒸汽绕过汽轮机高、中、低压缸经减温减压后排入凝汽器，其优点是系统简单、 投资少、方便布置、便于操作；缺点是当机组启动或甩.负荷时，再热器内没有新蒸汽通过，得不 到冷却，处于干烧状态。3. 旁路容最选择旁路系统容屋是指额定参数时旁路系统的通流屋与锅炉额定蒸发量的比值，即：K=Do DnX100%式中K一旁路

4、容量Do额定参数时旁路系统的流量Dn锅炉额定蒸发呈旁路系统的容量应能满足机炉允许运行方式的要求，不同的机炉允许运行方式对旁路容量的 要求是不同的。1）启动要求汽轮机在冷态、热态或温态启动时，汽缸金属温度分别在不同的温度水平上，为了满足汽轮 机不同状态的启动要求，使蒸汽参数与汽缸金属温度匹配，避免过大的热应力，要求旁路系统满 足一定的通流量，来提高主、再热蒸汽温度和压力。尤其是在热态启动时，汽缸金属温度很高， 为提高蒸汽参数必须有很人的旁路容最。対于釆用中圧缸启动方式的机组，为保证负荷切换时稳 定过渡，高压旁路容量还应选的人一些。大1此，为满足机组启动要求，旁路系统容量应在30% 50%以上。2

5、）锅炉最低稳定负荷的要求对于停机不停炉的运行工况，旁路应能排放锅炉最低稳定负荷的蒸汽量。在自然循坏锅炉中, 负荷降低，水冷壁中匸质流量减小，其最低负荷受到水循环被破坏的限制：对于工质一次上升的 直流炉，为了保证锅炉蒸发受热面、过热器和再热器受热面必要的冷却，锅炉域低负荷对旁路也 有一定的要求。目前从满足锅炉最低负荷要求旁路系统容量按30%进行考虑。LP ATV3）电负荷的要求汽轮机甩负荷以后，町以选择不同的运行方式，如停机即停炉、停机不停炉、帯厂用电运行 或汽轮机维持空转等。若要求锅炉过热器安全阀不动作，则旁路系统的容屋应足够人，通常设置 为100%的高压旁路，若允许锅炉过热器安全阀瞬时动作，

6、则旁路容量主要按锅炉敲低稳燃负荷 考虑，可选择30%50%。4）低压旁路的选择在选择低压旁路时，应考虑对再热器流动状态的干扰尽可能小，并保持凝汽器工况稳定。当 汽轮机甩负荷时，如不希塑再热器安全阀动作，则低压旁路的容最血为100%,若再热器安全阀 允许瞬间开启，则低压旁路的容量可取为60%70%,4. 高压旁路高压旁路系统装豐由高压旁路阀（高旁阀）、喷水调节阀、喷水隔离阀等组成。（1）技术规范表8-1高压旁路技术规范技术参数名称单位设计工况冷态启动1AA态点动热态启动极热态高 压 蒸 汽 旁 路 阀入口蒸汽压力MPa(a)24.28.738.731014入口蒸汽温度C5383904404504

7、85入口蒸汽流量t/h781260260330335出口蒸汽压力MPa(a)5.0231.211.211.211.21出口蒸汽温度c307220230240260出口蒸汽流量t/h295292371378进/出L1管道设计压力MPa(a)26.8/5.8进/出1管道设计温度C548/320高 压 喷 水 调 节 阀计算压力MPa(a)30.723.9523.8923.8423.85计算温度C111111111111111计算流量t/h120.625.4837.7145.0843.8减温水管道设计压力MPa(a)34减温水管道设计温度250（2） 高旁阀结构高旁阀兼有减温减压、调节、截止的作用。

8、新蒸汽由上部管道引入阀进II滤网，经阀头至阀 出丨I滤网，蒸汽由于缩放作用而减压，减温水从阀下部减温水喷嘴进入，高温蒸汽被减温后进入 阀后连接管道。见图62。（3） 高压旁路控制高旁阀的执行机构为气动，在失气时，阀门处于关闭状态并自动闭锁。高旁减温水调节阀根 据高旁圧力和蒸汽温度进行调节，同时接受低旁开度和主蒸汽压力的修正，在高旁未开的情况F 减温水调节阀强关。高床旁路的控制功能:1）主蒸汽压力达高限时，快速开启高旁阀防止锅炉超压。2）主蒸汽压力增长速率开启。当压力增长速率超过第一值时，高旁阀调节开启，超过第二 值时快速开启，保证主蒸汽压力变化平稳。3）接到汽轮机跳闸或发电机解列信号时，高旁阀

9、迅速开启。4）高旁减温水压力达高限时，快速关闭高旁阀。高旁阀后的蒸汽温度达髙限时，快速关闭高旁阀。01 阀座；02 阀盖：03阀进II滤网；04阀出II滤网；05 阀体；06 阀杆：07 阀头：08减温水喷嘴：图8-2高压旁路阀示意图5低压旁路低压旁路系统装豐由低压旁路阀（低旁阀）、喷水调节阀、喷水隔离阀、凝汽器入II减温减 压器等组成。（1）技术规范表8-2低压旁路技术规范技术参数名称单位设计工况冷态启动1AA态AJ动热态启动极热态低 压 蒸 汽 旁 路 阀入口蒸汽压力NlPa(a)4.5211.11.11.11.1入口蒸汽温度C566340400420425465入口蒸汽流量t/h8261

10、60176214215出口蒸汽压力MPa(a)0.80.6060.60.6出口蒸汽温度*C171171171171171出口蒸汽流量t/h177204256265技术参数名称单位设计工况冷态启动温态启动热态启动极热态进/出【1管道设计压力MPa(a)5.3/1.6进/出丨1管道设计温度C573/250低 压 喷 水 调 节 阀计算压力NlPa(a)3.43333计算温度C51.551.551.551.551.5计算流量t/h17284252减温水管道设计压力MPa(a)4.0减温水管道设计温度C150注：表中的低压旁路阀、低压喷水调节阀的容最均为低压旁路的总容最。（2）低旁阀结构低旁阀与高旁阀

11、同样，兼有减温减压、调节、截上的作用。低旁阀结构见图63。01 阀座:02 阀孟；03阀进口滤网;04 阀出口滤网;05阀体；06阀杆：07阀头：08减温水喷嘴;图8-3低压旁路阀示意图(3) 三级减温减乐器采用三级减压、一次喷水减温的給构形式。图64为三级减温减压器示点图。低旁蒸汽进入减温减压器的管末端开孔区，喷向减温减圧器壳体内，壳体内壁上设有不锈钢 防冲蚀挡板。汽流通过蒸汽管末端开孔区上的多个小孔，进行第一次临界膨胀降压，在壳体内扩 容降压到0.3 MPa。在壳体内壁沿圆周方向均布设有4个雾化喷嘴，从凝结水系统来的减温水雾 化后与蒸汽充分混合汽化达到减温的冃的。经过第一级减温减压后的蒸汽

12、通过壳体内锥形喷网上 的数个小孔，进行第二次临界膨胀降压，扩散到减温减压器后部区域，使熬，.进一步扩容降压到 0.1 MPao /后蒸汽通过分布在壳体及封头上的小孔进行第三次临界膨胀降压至0.047NIPa,使蒸 汽最终扩散到整个凝汽器区域。旁路投入时，减温喷水必须同时投入，否则将导致进入凝汽器内的蒸汽温度超过允许值，对 减温减压器和凝汽器造成损害。喷水源取自凝结水杂用系统，设计压力为0.9 MPa,总喷水量约 27.5 th,喷水经过滤后通过喷水调节阀接入减温减压器，以防喷孔堵塞。减温减压器的喷水系统 中的喷水控制阀应与低床旁路阀动作信号联锁，肖低圧旁路阀动作时，喷水控制阀相应动作，喷 入冷

13、却水。一级喷口二銀般口三袈喷口低旁三级减温器图6-4三级减温减压器示意图（4）低压旁路控制低旁阀的执行机构为气动，在失气时，低旁阀处干关闭状态并自动闭锁。低压旁路瑕终是将蒸汽排入凝汽器。但当凝汽器故障时，必须立即切断向凝汽器的排汽，低 旁减温水调节阀根据低旁的压力和蒸汽温度进行调节，在低旁未开的情况卜减温水调节阀强关。低旁控制功能如卜：1）根据汽轮机调节级压力，來维持再热蒸汽的压力与机组负荷匹配。2）再热蒸汽升压率超过规定值时，快速开启低压旁路阀，维持再热蒸汽压力平稳上升。3）凝汽器压力达高限（即真空低）时，快速关闭低旁阀，保护凝汽器。4）凝汽器温度达高限时，快速关闭低旁阀，保护凝汽器。5）凝

14、汽器水位达高限时，快速关闭低旁阀，保护凝汽器。6）低压旁路减温水压力低时，迅速关闭低旁阀。6.机组旁路系统运行旁路系统能否正常运行，直接影响机组的运行可黨性，旁路系统的运行方式与汽轮机的运行 方式密切相关。旁路阀的操作机构有气动、液动和电动三种。气动操作机构采用厂用压缩空气系统的气源， 系统简单，动作时间一般为23S,由于系统不用町燃匸质因而対机组没白高温着火的威胁；液 动操作机构的特点是动作迅速、开启时间短（一般12S）,但系统较复杂，运彳j费用和维护工作 量人，特别是布豊在高温管道区的操作装員必须采取冇效的防火措施：电动操作机构力矩小，动 作时间长（一般需40S）,但操作维护简单，工作可靠

15、，它只能起到机组启动调节功能的作用，不 能作为安全阀使用。气动操作介于液动操作和电动操作之间，同时具备两种系统的优点，动作时 间能满足锅炉安全阀的需求，又没有液动机构的复杂系统和维护匸作量，本机组的旁路阀采用气 动操作机构。高压旁路的运行有四种运行方式，分别为“启动模式”、“定压模式”、“跟随模式”、“停机模(1)旁路启动Pressure / Load / Flow图8-5高压旁路启动曲线操作员选择“启动模式”或来自DCS的“Boiler fire on”（锅炉点火）信号激活高压旁路进入 “启动模式”。高压旁路的“启动模式”下旁路压力设定有三种状态，分别为“Mmpressure”（最 小斥力模

16、式）、pressureRamp”（升压模式）和Restart（重启模式）。为旁路压力设定处于“Mm pressure”（最小压力模式）或 pressure Ramp （升压模式）时，高压旁路就产生启动模式信 号。在锅炉升压时，如果发生锅炉燃烧不稳定，燃料下降将关闭高压旁路阀，锅炉升压中断，激 活“Restart”（巫启模式）：在“Restart”（巫启模式）下，压力设定一直跟随主蒸汽压力，经调整 锅炉燃烧稳定后，主蒸汽压力开始增人，重新开成高压旁路阀，打开旁路阀压力仍小于汽轮机的 冲转丿尺力Psyne,压力设定继续处于“pressure Ramp ”（升压模式），若人于汽轮机的冲转压力Psyn

17、e.“启动模式”自动解除，机组旁路自动进入定压模式”。当锅炉点火时，主蒸汽压力低于最小设定值，压力设定处于“ Mm pressured最小压力模式）, 高旁系统要有少最蒸汽，以防止再热器干烧，高旁阀就有一定的开度Ymm=10%并保持该最小 开度直至主蒸汽压力最小设定值Pmin为止；维持压力最小设定值Pmin,高旁阀的开度随着锅炉 燃烧量的增加而开人，直到预先设定的开度值Yramp=30%并维持这开度：随锅炉燃烧量的继续 增加，主蒸汽压力上升到人于最小设定值Pmm时进入“pressure Ramp”（升压模式），高旁阀继 续维持设定的开度值Yramp = 30%,至汽轮机的冲转压力Psyne,

18、“启动模式”自动解除，机组旁 路自动进入“定压模式”，随着汽轮机高压调阀的开度增人，高旁阀逐渐关小维持主蒸汽压力直 至全关。一旦高旁阀全关，高压旁路系统即自动转入“跟随模式”，处于热备用状态。很据机组启动状态确定冲转前再热蒸汽的斥力，低床旁路阀在再热蒸汽床力小于低旁床力最 小设定值Pmm时一直处于关闭状态，把低旁压力设定设为“自动”，在“自动”方式I、，低旁压 力设定有汽机中压缸第一级压力产生，低旁阀的开度根据低旁压力设定利热再实际压力的比较通 过比例积分得到，同时接受低旁最大压力Pmax=0 5MPa限制：机组接带负荷后，为了维持再热 蒸汽压力与机组负荷兀配，低旁阀逐渐关小，达到一定负荷高旁

19、阀关闭后低旁阀也全关。高压旁路启动曲线见图85。（2）旁路切换经5%初负荷暖机后，开始由中压缸进汽转入高圧缸进汽，这种进汽方式的切换被称为旁路 的切换过程。旁路的切换过程的操作如下：1）继续增人中压调阀及高旁路阀的开度，使之处于全开状态，当中压调阀接近全开时，紧 急排放阀关闭；与此同时减小低旁阀的开度，以使再热蒸汽压力保持在-定的范I乩2）开启高压调阀使主汽进入高乐缸，关闭高床缸通风阀.开心高排逆止阀：增大高床调阀 的开度，继续升负荷，因为主汽压力维持在i殳定值，此时高压旁路阀开度减小。3）高压调阀控制进汽，中压缸启动方式完成。此时，中压调阀全开，低旁阀全关。为防止 高压缸末级叶片过热，尽町能快地增人高压调节阀的开度，使进入高压缸的蒸汽流量与 进入中压/低压缸的蒸汽流屋相等。旁路的切换区曲线图如图8 6。旁路的切换结束点的负荷值直接影响锅炉和汽机在成动过程中的稳定性。为了避免高压缸末 级叶片过热，必须保证高压缸有足够的流最，应尽可能增人高压调节阀的开度，故负荷要在很短 时间内从5%初负荷升至旁路的切换结束点。若切换点负荷太高时，锅炉燃烧率变化跟不上，造 成主汽压力偏低，手动干预锅炉燃烧率，则容易造成主汽压力过人，超过高压旁路的压力设定使 高旁阀一直处于开启状态：但切换点负荷也不能过低，因为高压缸的进汽受限，要求高压缸进汽 温度与低压缸金属温度之间的