超超临界机组旁路的作用与选择

1、旁路系统的作用和配置对对 于于 百百 万千瓦级超超临界机组，由于地域及技术体万千瓦级超超临界机组，由于地域及技术体系的不同，对于旁路系统的配置及运行方式也有很系的不同，对于旁路系统的配置及运行方式也有很大差别。如在美国，一般都采用小于大差别。如在美国，一般都采用小于20%锅炉最大锅炉最大连续蒸发量连续蒸发量(BMCR)的小旁路，旁路仅用于机组启动的小旁路，旁路仅用于机组启动阶段，锅炉过热器出口配置安全阀，有的大机组甚阶段，锅炉过热器出口配置安全阀，有的大机组甚至不配旁路。日本三大厂基本上传承了美国的技术至不配旁路。日本三大厂基本上传承了美国的技术体系。欧洲在锅炉和汽轮机设计上与美国、日本有体系

2、。欧洲在锅炉和汽轮机设计上与美国、日本有着很大差别，尤其是在旁路系统的应用上，其理念着很大差别，尤其是在旁路系统的应用上，其理念与美、日体系截然不同，特别是德国近年来建设的与美、日体系截然不同，特别是德国近年来建设的百万级机组均采用了百万级机组均采用了100%的高、低压旁路配置，极的高、低压旁路配置，极大地拓展了旁路系统的作用，在旁路的应用及发展大地拓展了旁路系统的作用，在旁路的应用及发展方面积累了丰富的经验方面积累了丰富的经验1 旁路系统的作用旁路系统的作用1.1 配合机组的启动配合机组的启动(1 )冷冷 态态 启动启动旁路旁路 容容 量量 的大小影响机组的启动时间，若容量偏小，的大小影响机

3、组的启动时间，若容量偏小，汽温提高速度较慢，启动过程较长。但对于百万级机组，汽温提高速度较慢，启动过程较长。但对于百万级机组，通常情况下年启动次数较少，故冷态启动中因旁路容量通常情况下年启动次数较少，故冷态启动中因旁路容量较少导致的启动时间长的负面影响并不显著。较少导致的启动时间长的负面影响并不显著。(2) 热热 态态 启动启动当机当机 组组 在在 运行或调试过程中突然跳闸，除非是机组刚运行或调试过程中突然跳闸，除非是机组刚冷态启动，否则高、中压缸均处于较高的温度，且降温冷态启动，否则高、中压缸均处于较高的温度，且降温速度极慢，此时若重新启动，则锅炉的蒸汽温度必须与速度极慢，此时若重新启动，则

4、锅炉的蒸汽温度必须与汽轮机的汽缸及调节阀温度相匹配。对于引进日本技术汽轮机的汽缸及调节阀温度相匹配。对于引进日本技术的百万级机组，一般允许蒸汽温度与汽缸的温差小于的百万级机组，一般允许蒸汽温度与汽缸的温差小于50;而引进德国而引进德国SIEMENS的超超临界机组，此温差仅的超超临界机组，此温差仅允许小于允许小于20。因此，旁路的配置是不同的，对于日本。因此，旁路的配置是不同的，对于日本技术的机组，旁路容量可小一些，而技术的机组，旁路容量可小一些，而SIEMENS技术的机技术的机组，其旁路容量的配置必须较大。若旁路容量低于锅炉最组，其旁路容量的配置必须较大。若旁路容量低于锅炉最低直流负荷，则锅炉

5、在启动过程中只能处于湿态，其运行低直流负荷，则锅炉在启动过程中只能处于湿态，其运行特点类似于汽包炉，因热负荷受限，汽温将比正常运行时特点类似于汽包炉，因热负荷受限，汽温将比正常运行时低很多，若不采取非常规措施，此汽温不可能满足汽轮机低很多，若不采取非常规措施，此汽温不可能满足汽轮机的要求。而的要求。而SIEMENS汽轮机的数字电液控制系统汽轮机的数字电液控制系统(DEH)采用全自动程控方式启动，若温度条件不满足，汽轮机无采用全自动程控方式启动，若温度条件不满足，汽轮机无法冲转。而若采用较大容量的旁路，只要锅炉进入纯直流法冲转。而若采用较大容量的旁路，只要锅炉进入纯直流状态运行，通过改变煤水比，

6、其主汽温度是任意的，与负状态运行，通过改变煤水比，其主汽温度是任意的，与负荷荷无关。同时，主汽温度的提高相应提高了高压缸排汽温度，无关。同时，主汽温度的提高相应提高了高压缸排汽温度，使再热汽温也得到提高，从而使热态启动蒸汽参数的配合使再热汽温也得到提高，从而使热态启动蒸汽参数的配合不再成为问题。目前引进的百万级机组的干、湿态切换负不再成为问题。目前引进的百万级机组的干、湿态切换负荷约为荷约为30%一一33%，采用大于，采用大于40%BMCR旁路容量就可确旁路容量就可确保锅炉进入纯直流状态。保锅炉进入纯直流状态。1.2 取代安全门取代安全门欧洲欧洲 大大 机机 组普遍采用的组普遍采用的100%高

7、压旁路多为快速开启高压旁路多为快速开启型，通常在型，通常在1s可完全打开。这种高压旁路采用了高可可完全打开。这种高压旁路采用了高可靠性设计，可取代过热器安全门。高压旁路阀替代了靠性设计，可取代过热器安全门。高压旁路阀替代了过热器安全阀，又作为主汽压力调节阀，该旁路装置过热器安全阀，又作为主汽压力调节阀，该旁路装置还能跟踪运行压力，只要压力超过设定值阀门就打开，还能跟踪运行压力，只要压力超过设定值阀门就打开，因此又叫三用阀。采用这种配置方式，可完全消除因因此又叫三用阀。采用这种配置方式，可完全消除因高压安全阀动作后产生的高强度噪音，且能最大限度高压安全阀动作后产生的高强度噪音，且能最大限度地回收

8、工质。但须注意，即使配置地回收工质。但须注意，即使配置100%的快速开启型的快速开启型低压旁路，仍必须配置低压旁路，仍必须配置100%再热安全门，这是因为在再热安全门，这是因为在出现汽轮机低真空等故障时，不允许大量蒸汽再进入出现汽轮机低真空等故障时，不允许大量蒸汽再进入凝汽器，低压旁路将被闭锁，此时，高压旁路来的蒸凝汽器，低压旁路将被闭锁，此时，高压旁路来的蒸汽只能通过再热安全门泄放。汽只能通过再热安全门泄放。1.3 滑压跟踪溢流滑压跟踪溢流对对 于超于超 超超 临界机组，滑压运行能提高低负荷工况下临界机组，滑压运行能提高低负荷工况下的机组效率，因此，无论配置调节级与否，采用滑压的机组效率，因

9、此，无论配置调节级与否，采用滑压运行已是百万级机组设计的基本方式。有调节级的汽运行已是百万级机组设计的基本方式。有调节级的汽轮机一般采用复合滑压轮机一般采用复合滑压(定滑定定滑定)方式运行，无调节级方式运行，无调节级的的SIEMENS汽轮机则采用带部分节流的滑压或纯滑汽轮机则采用带部分节流的滑压或纯滑压方式运行。但在滑压运行方式下，当出现快速减负压方式运行。但在滑压运行方式下，当出现快速减负荷时，调门会快速关闭，造成调节级或调节阀荷时，调门会快速关闭，造成调节级或调节阀(无调节无调节级级)的压降急剧变大，导致其承受过大的应力。而若旁的压降急剧变大，导致其承受过大的应力。而若旁路系统采用滑压跟踪

10、溢流方式，当调节阀或调节级压路系统采用滑压跟踪溢流方式，当调节阀或调节级压降超过设定值，旁路将自动开启进行溢流，以限制压降超过设定值，旁路将自动开启进行溢流，以限制压降的进一步增大，提高汽轮机的安全性。当然，这需降的进一步增大，提高汽轮机的安全性。当然，这需配置大容量的旁路系统，如外高桥二期的配置大容量的旁路系统，如外高桥二期的SIEMENS900MW超临界机组配有超临界机组配有100%BMCR高压旁路及高压旁路及50%容容量低压旁路，取消了锅炉过热器安全阀，采用滑压跟踪量低压旁路，取消了锅炉过热器安全阀，采用滑压跟踪溢流运行方式。溢流运行方式。 1.4 停机不停炉及实现停机不停炉及实现FCB

11、(1) 全全 容容 量高低压旁路量高低压旁路从理论上，只要汽轮机凝结水及循环水等系统运行正从理论上，只要汽轮机凝结水及循环水等系统运行正常，在任何电负荷下都能保证停机不停炉及实现常，在任何电负荷下都能保证停机不停炉及实现FCB。而且在汽轮机、发电机或主变压器高负荷跳闸的情况而且在汽轮机、发电机或主变压器高负荷跳闸的情况下，锅炉不受快速甩负荷甚至总燃料跳闸下，锅炉不受快速甩负荷甚至总燃料跳闸(MFT)的冲的冲击，在停机或击，在停机或FCB后，锅炉可平缓地降负荷，若汽轮后，锅炉可平缓地降负荷，若汽轮发电机或电网故障很快被消除，则立即可再次启动汽发电机或电网故障很快被消除，则立即可再次启动汽轮发电机

12、轮发电机;在并网后可迅速加负荷。在在并网后可迅速加负荷。在 正正 常工常工 况下，况下，由于回热抽汽的存在，一般只有约由于回热抽汽的存在，一般只有约70%的蒸汽排入凝的蒸汽排入凝汽器。汽器。若采用若采用100%低压旁路，当汽轮机跳闸后，所有蒸汽通低压旁路，当汽轮机跳闸后，所有蒸汽通过旁路进入凝汽器，再加上减温喷水，凝结水量远大于过旁路进入凝汽器，再加上减温喷水，凝结水量远大于正常工况，这就需要增大凝汽器冷却面积和增加凝结水正常工况，这就需要增大凝汽器冷却面积和增加凝结水泵容量，因此，会显著提高设备的初投资及增加运行成泵容量，因此，会显著提高设备的初投资及增加运行成本。本。(2) 全全 容容 量

13、高压旁路，大容量低压旁路量高压旁路，大容量低压旁路鉴于鉴于 必必 须须 配置配置100%再热安全门，为避免增加凝汽器及再热安全门，为避免增加凝汽器及凝结水泵等的投资，低压旁路容量可降为凝结水泵等的投资，低压旁路容量可降为50%- 70%。但。但当满负荷时，汽轮机、发电机跳闸或发生当满负荷时，汽轮机、发电机跳闸或发生FCB，大量蒸，大量蒸汽将通过再热安全门排入大气，若持续时间较长则导致汽将通过再热安全门排入大气，若持续时间较长则导致系统工质链的中断而造成系统工质链的中断而造成MFT。因此，若要实现停机不。因此，若要实现停机不停炉及停炉及FCB，则对控制系统等将提出较高要求，尤其是，则对控制系统等

14、将提出较高要求，尤其是必须实现辅机故障减负荷必须实现辅机故障减负荷(RUNBACK)。即使这样，由于。即使这样，由于锅炉热惯性很大，蒸发量下降需要几分钟的时间，相当锅炉热惯性很大，蒸发量下降需要几分钟的时间，相当2004 年年 8月月16日，外高桥二期第二台日，外高桥二期第二台900MW机组发生机组发生了满负荷下汽轮发电机组跳闸故障，而这之前恰好刚了满负荷下汽轮发电机组跳闸故障，而这之前恰好刚完成了停机不停炉的改进，因此锅炉没有跳闸，在处完成了停机不停炉的改进，因此锅炉没有跳闸，在处理故障后重新启动，只用理故障后重新启动，只用55min便再次并网，在此过便再次并网，在此过程中，大容量旁路起了关

15、键作用。而后，通过对分散程中，大容量旁路起了关键作用。而后，通过对分散控制系统控制系统(DCS), DEH及旁路系统控制方式的进一步改及旁路系统控制方式的进一步改进，在进，在9月月14日成功完成了满负荷日成功完成了满负荷FCB试验，并在试验，并在7min后再次并网。后再次并网。的工质损失不可避免。且低压旁路容量相对越小，矛的工质损失不可避免。且低压旁路容量相对越小，矛盾越突出。因此，对于凝汽器及除氧器水位控制也要盾越突出。因此，对于凝汽器及除氧器水位控制也要采取一定措施，不过，较快的低压旁路开启速度，能采取一定措施，不过，较快的低压旁路开启速度，能减少过渡过程中的工质损失。减少过渡过程中的工质

16、损失。1.5 确保汽轮机启动的蒸汽品质确保汽轮机启动的蒸汽品质按按 中中 、美、美 、日等国的技术规范，新机组调试阶段允、日等国的技术规范，新机组调试阶段允许蒸汽品质低于正常运行标准，通过不同负荷阶段的许蒸汽品质低于正常运行标准，通过不同负荷阶段的“洗硅洗硅”等调试步骤，不断改善汽水品质以逐步达到等调试步骤，不断改善汽水品质以逐步达到生产标准，在此过程中，不可避免地造成大量、低标生产标准，在此过程中，不可避免地造成大量、低标准的蒸汽进入汽轮机。但德国的超超临界机组，即使准的蒸汽进入汽轮机。但德国的超超临界机组，即使在调试阶段，也必须执行正常运行的蒸汽品质标准，在调试阶段，也必须执行正常运行的蒸

17、汽品质标准，这种情况下，大容量旁路是唯一选择。新机组整组启这种情况下，大容量旁路是唯一选择。新机组整组启动前，先经过一个动前，先经过一个“带旁路启动带旁路启动”过程，锅炉蒸汽借过程，锅炉蒸汽借道旁路系统构成循环，其热负荷通常要达到道旁路系统构成循环，其热负荷通常要达到45%BMCR甚至更高。在此过程中，采取加大炉水的甚至更高。在此过程中，采取加大炉水的置换力度及投入凝结水精处理系统等措施以逐步提高置换力度及投入凝结水精处理系统等措施以逐步提高汽水品质，经过数天甚至数星期的时间。直至蒸汽品汽水品质，经过数天甚至数星期的时间。直至蒸汽品质达到标准质达到标准后才允许冲转汽轮机。这一程序不仅应用于基建

18、阶段，后才允许冲转汽轮机。这一程序不仅应用于基建阶段，即使在投产后，机组的每次冷态启动即使在投产后，机组的每次冷态启动都必须先带旁路运行，待汽水品质合格后方能冲转汽轮机。都必须先带旁路运行，待汽水品质合格后方能冲转汽轮机。用这种方法可彻底杜绝低标准蒸汽对汽轮机通流部分造成用这种方法可彻底杜绝低标准蒸汽对汽轮机通流部分造成的侵害，这对百万级超超临界汽轮机尤为重要。的侵害，这对百万级超超临界汽轮机尤为重要。1.6 替代冲管替代冲管在新在新 机机 组组 调试阶段，锅炉要通过酸洗及冲管等措施对调试阶段，锅炉要通过酸洗及冲管等措施对锅炉受热面和主蒸汽、再热蒸汽管道进行清洗，彻底锅炉受热面和主蒸汽、再热蒸

19、汽管道进行清洗，彻底消除系统内的垢物和杂质，确保汽轮机通流部分不受消除系统内的垢物和杂质，确保汽轮机通流部分不受其侵害。但在锅炉冲管期间，由于大量蒸汽持续地排其侵害。但在锅炉冲管期间，由于大量蒸汽持续地排向大气，产生很高分贝的噪声，对环境产生很不利的向大气，产生很高分贝的噪声，对环境产生很不利的影响。近年来，德国等一些欧洲国家环保立法，禁止影响。近年来，德国等一些欧洲国家环保立法，禁止一些地区电厂的锅炉冲管。因此，电厂的设计采取了一些地区电厂的锅炉冲管。因此，电厂的设计采取了两个措施，一是利用塔式炉的优势，其对流受热面均两个措施，一是利用塔式炉的优势，其对流受热面均为水平布置，管内积水可完全排

20、尽，故可对整个锅炉为水平布置，管内积水可完全排尽，故可对整个锅炉包括过热器、再热器进行酸洗及大流量水冲洗，包括过热器、再热器进行酸洗及大流量水冲洗，尽可能地在酸洗阶段清除管内积垢及杂质尽可能地在酸洗阶段清除管内积垢及杂质;二是采用二是采用100%B MCR的高、低压旁路，在带旁路启动阶段，锅的高、低压旁路，在带旁路启动阶段，锅炉进行适当时间的高负荷运行，可起到相当于冲管的效炉进行适当时间的高负荷运行，可起到相当于冲管的效果。果。1.7 大大减轻汽轮机固体颗粒侵蚀大大减轻汽轮机固体颗粒侵蚀固体固体 颗颗 粒粒 侵蚀侵蚀(SPE)也称硬质颗粒侵蚀也称硬质颗粒侵蚀(HPE)，是超，是超(超超)临界机

21、组面临的主要问题，该问题较多发生在锅炉临界机组面临的主要问题，该问题较多发生在锅炉启动阶段，因锅炉受热面受热冲击引起管子汽侧氧化铁启动阶段，因锅炉受热面受热冲击引起管子汽侧氧化铁剥离并形成固体颗粒，在汽轮机调节级和高、中压缸第剥离并形成固体颗粒，在汽轮机调节级和高、中压缸第1级叶片产生侵蚀。美、日等国在这方面都有很多经验级叶片产生侵蚀。美、日等国在这方面都有很多经验教训，许多超临界大机组在投产若干年后，由于严重的教训，许多超临界大机组在投产若干年后，由于严重的SPE而不得不更换调节级和中压缸第而不得不更换调节级和中压缸第1级动、静叶。然级动、静叶。然而在欧洲很少出现而在欧洲很少出现SPE问题，

22、这主要得益于普遍采用大问题，这主要得益于普遍采用大容量旁路系统，锅炉通过带旁路启动，减缓了启动过程容量旁路系统，锅炉通过带旁路启动，减缓了启动过程中过热器等蒸汽管道的温度变化，减少了固体颗粒的中过热器等蒸汽管道的温度变化，减少了固体颗粒的剥离，同时把启动过程中的固体颗粒直接排入凝汽器。剥离，同时把启动过程中的固体颗粒直接排入凝汽器。近年美国新建的带较大容量旁路系统的超临界机组，近年美国新建的带较大容量旁路系统的超临界机组，SPE已大为减轻。已大为减轻。2 旁路的合理配置及需注意的问题旁路的合理配置及需注意的问题2.1 高压旁路高压旁路百万百万 级级 超超 超临界锅炉的过热器安全门价格昂贵，而超

23、临界锅炉的过热器安全门价格昂贵，而采用旁路取代安全门在技术上已无争议，特别是近年采用旁路取代安全门在技术上已无争议，特别是近年来较充分的竞争，旁路系统价格已大为下降，综合考来较充分的竞争，旁路系统价格已大为下降，综合考虑采用虑采用100%BMCR高压旁路可得到附加的许多效能。高压旁路可得到附加的许多效能。从机组，特别是汽轮机方面长远的经济、技术和安全从机组，特别是汽轮机方面长远的经济、技术和安全利益出发，吸取美、日、欧在这方面的经验教训，结利益出发，吸取美、日、欧在这方面的经验教训，结论是无论选用何种技术体系的主设备，采用论是无论选用何种技术体系的主设备，采用100%高高压旁路、取消过热器安全

24、门应是一种较合理的配置方压旁路、取消过热器安全门应是一种较合理的配置方式。式。2.2 低压旁路低压旁路在中在中 国国 ， 锅炉的调试冲管尚不被禁止，故可暂不考锅炉的调试冲管尚不被禁止，故可暂不考虑虑100%容量的低压旁路。以不增加凝汽器冷却面积为容量的低压旁路。以不增加凝汽器冷却面积为原则，低压旁路容量为原则，低压旁路容量为50%-70%均可，容量适当取大均可，容量适当取大一些对实现停机不停炉及实现一些对实现停机不停炉及实现FCB有利。当选用容量有利。当选用容量相对较大时，可不选快速开启型，这对降低价格有利。相对较大时，可不选快速开启型，这对降低价格有利。2.3 应注意的问题应注意的问题(1)

25、 主主 汽汽 流量测量和控制方式的配合流量测量和控制方式的配合大机大机 组组 的的 锅炉主蒸汽流量是机组协调控制系统的主要锅炉主蒸汽流量是机组协调控制系统的主要参数之一，以锅炉流量与汽轮机流量相同为前提，较参数之一，以锅炉流量与汽轮机流量相同为前提，较多用汽轮机调节级或第多用汽轮机调节级或第1级级(无调节级无调节级)压力换算而得。压力换算而得。采用大容量旁路后，锅炉的主蒸汽流量应是汽轮机流采用大容量旁路后，锅炉的主蒸汽流量应是汽轮机流量与高压旁路蒸汽流量的总和，这在机组的测量与控量与高压旁路蒸汽流量的总和，这在机组的测量与控制系统设计时应予以注意。制系统设计时应予以注意。在机在机 组组 协协

26、调控制系统设计中，需注意在旁路处于溢流调控制系统设计中，需注意在旁路处于溢流方式时与方式时与DEH间的压力参数配合，应避免间的压力参数配合，应避免DEH进入维持进入维持压力模式运行压力模式运行;否则，万一当旁路开启溢流时压力下降，否则，万一当旁路开启溢流时压力下降，DEH为维持压力关闭调门，压力升高，导致旁路继续增为维持压力关闭调门，压力升高，导致旁路继续增大开度，如此循环，最终造成调门完全关闭停机。大开度，如此循环，最终造成调门完全关闭停机。(2) 低低 压压 旁路喷水控制精度旁路喷水控制精度低压低压 旁旁 路路 的出口接至凝汽器，故低压旁路的喷水应的出口接至凝汽器，故低压旁路的喷水应将低压

27、旁路的排汽湿度控制到与汽轮机的排汽湿度相将低压旁路的排汽湿度控制到与汽轮机的排汽湿度相当。湿度过小，容易出现过热态，将使凝汽器受到热当。湿度过小，容易出现过热态，将使凝汽器受到热冲击冲击;湿度过大，则凝汽器冷却管会被冲损。因此，湿度过大，则凝汽器冷却管会被冲损。因此，选用低压旁路时应着重注意其控制精度与凝汽器厂商选用低压旁路时应着重注意其控制精度与凝汽器厂商的湿度允许值的配合。的湿度允许值的配合。外高外高 桥桥 二二 期工程，业主指定期工程，业主指定CCI公司为锅炉岛的旁公司为锅炉岛的旁路分包商，但路分包商，但CCI公司的低压旁路控制精度为汽、水公司的低压旁路控制精度为汽、水侧分别为士侧分别为

28、士5.5%，而，而SIEMENS凝汽器对旁路的控制凝汽器对旁路的控制精度要求为综合误差小于精度要求为综合误差小于5%，此接口矛盾僵持了近，此接口矛盾僵持了近2年，后来才知道年，后来才知道SIEMENS设计的低压旁路巧妙利设计的低压旁路巧妙利用了热力学原理，其控制精度远高于常规旁路。由用了热力学原理，其控制精度远高于常规旁路。由于已采购了于已采购了CCI旁路，由业主方提出增加孔板式减温旁路，由业主方提出增加孔板式减温水流量测量信号进行低压旁路水侧流量校正，才勉水流量测量信号进行低压旁路水侧流量校正，才勉强解决了这一问题。强解决了这一问题。1高压旁路系统介绍高压旁路系统介绍高低压旁路使用德国高低压

29、旁路使用德国BOPP&REUTHER厂家提供厂家提供的阀门组，包括油站及部分控制逻辑。油站由就的阀门组，包括油站及部分控制逻辑。油站由就地可编程逻辑控制地可编程逻辑控制(PLC)控制，旁路阀门组的压控制，旁路阀门组的压力和喷水调节控制，则由西门子力和喷水调节控制，则由西门子T3000旁路控制旁路控制系统实现。系统实现。德国德国BOPP&REUTHER旁路阀门组，分旁路阀门组，分4组共组共12只阀门，每组旁路有压力控制阀、温度控制阀只阀门，每组旁路有压力控制阀、温度控制阀以及喷水隔绝门各以及喷水隔绝门各1只。每只压力控制阀的最大只。每只压力控制阀的最大通流量为阀门全开通流量为阀门

30、全开(VWO)工况下的锅炉主蒸汽流工况下的锅炉主蒸汽流量的量的25%,4只即为只即为100%通流量。安装在炉侧过热通流量。安装在炉侧过热器出口处，同时具有过热器安全门的作用。器出口处，同时具有过热器安全门的作用。100 %高压旁路系统具有快开功能，可在高压旁路系统具有快开功能，可在0.5 S内将阀门内将阀门1000MW超超临界机组超超临界机组100 %高压旁路压力控制高压旁路压力控制全部打开。每只压力控制阀配备全部打开。每只压力控制阀配备3只安全快开电磁阀，只安全快开电磁阀，1只快开电磁阀，只快开电磁阀，1只比例阀。同时，为了满足过热器只比例阀。同时，为了满足过热器安全门的功能，在其就地控制设

31、备中，除了每只阀门安全门的功能，在其就地控制设备中，除了每只阀门的的PCS(Position control system)柜之外，另有柜之外，另有1只只MT5356保护柜，内有保护柜，内有3只压力开关及保护电路板卡件只压力开关及保护电路板卡件，实现高压旁路的安全快开功能，让高压旁路具有过，实现高压旁路的安全快开功能，让高压旁路具有过热器安全阀的作用。外三厂采用西门子热器安全阀的作用。外三厂采用西门子T3000系统，系统，旁路分散控制系统旁路分散控制系统(DCS)卡件为卡件为FUM 型卡件。旁路型卡件。旁路控制逻辑全部在控制逻辑全部在DCS内实施，油站控制系统采用就地内实施，油站控制系统采用就

32、地PI C 控制，使用控制，使用AB 公司的公司的CONTROLLOGIX2000系列系列CPU及卡件。及卡件。2 压力启动及运行控制压力启动及运行控制在控制方式上，不同厂家的压力控制方式不同，如在控制方式上，不同厂家的压力控制方式不同，如BOPP REUTHER 公司的启动过程，分为最小开度、最公司的启动过程，分为最小开度、最小压力控制、升压模式、固压模式、跟踪模式，跳机，小压力控制、升压模式、固压模式、跟踪模式，跳机，而而ALSTOM 公司的启动模式则分为公司的启动模式则分为Al，A2，A3，B，C，DE模式，各种控制模式，其实只是在分阶段及描模式，各种控制模式，其实只是在分阶段及描述方面

33、有部分不同，整个启动过程大体相似。述方面有部分不同，整个启动过程大体相似。2.1 A1模式模式Al模式有两个作用：模式有两个作用：(1)使主蒸汽压力逐步提高，累积到使主蒸汽压力逐步提高，累积到启动压力；启动压力；(2)起到暖管作用，提高锅炉受热面和集箱的起到暖管作用，提高锅炉受热面和集箱的温度。当锅炉开始点火，旁路收到温度。当锅炉开始点火，旁路收到“fire on”信号信号,高压高压旁路进入旁路进入A1模式，主控送出模式，主控送出“0”阀位信号，以保证阀阀位信号，以保证阀门关闭。此时，阀门不进行任何压力控制主蒸汽压力门关闭。此时，阀门不进行任何压力控制主蒸汽压力可以随意波动，直至其进入可以随意

34、波动，直至其进入A2模式。模式。A1模式的结束条模式的结束条件是进入件是进入A2或者或者BC模式、并网、模式、并网、FIRE ON信号消失。信号消失。2.2 A2模式模式从从A1模式进入模式进入A2模式，有模式，有3种情况：种情况：(1)主蒸汽压力大于主蒸汽压力大于11 MPa，一般为汽机允许冲转的最高压力；，一般为汽机允许冲转的最高压力；(2)为点火后为点火后12 min后进入后进入A2模式；模式；(3)主蒸汽压力达到期望的累积压主蒸汽压力达到期望的累积压力，累积压力与点火时的压力为一设定函数。冷态启动力，累积压力与点火时的压力为一设定函数。冷态启动时，超过点火时压力约为时，超过点火时压力约

35、为0.1MPa；热态启动时，超过点；热态启动时，超过点火时压力为火时压力为11.5 MPa。A2模式主要控制高压旁路阀在小开度模式保持不动，主模式主要控制高压旁路阀在小开度模式保持不动，主汽压力逐渐抬高；如果在温态、热态情况下启动，可以汽压力逐渐抬高；如果在温态、热态情况下启动，可以使得受热面与联箱内的蒸汽流量逐步缓慢地增加，受热使得受热面与联箱内的蒸汽流量逐步缓慢地增加，受热面及联箱温度也在允许范围内逐步提高。面及联箱温度也在允许范围内逐步提高。启动过程中，冷态与热态启动的控制方式不相同：冷态启动过程中，冷态与热态启动的控制方式不相同：冷态时，高压旁路阀开至时，高压旁路阀开至5 %后，持续后

36、，持续1 min后直接进入后直接进入A3模模式，而温态、热态情况下，高压旁路阀将保持式，而温态、热态情况下，高压旁路阀将保持5% 左右左右的阀位，约的阀位，约2 min之后，阀门将在之后，阀门将在6 min内逐渐开至内逐渐开至17% 左右。采用这种控制方式，可以保证热态时蒸汽流量缓左右。采用这种控制方式，可以保证热态时蒸汽流量缓慢增加，减少联箱与受热面之间的温差；而冷态时，联慢增加，减少联箱与受热面之间的温差；而冷态时，联箱温度较低，一般可以不考虑这些因素。箱温度较低，一般可以不考虑这些因素。整个整个A1A2模式期间，高压旁路阀门没有对压力进行控模式期间，高压旁路阀门没有对压力进行控制，其开启

37、制，其开启 线为预定曲线，如图所示：线为预定曲线，如图所示：2.3 A3模式模式从从A2模式转入模式转入A3模式，有以下两种情况：模式，有以下两种情况：(1)A2模式启动所需时间已经满足，这一时间通常由锅模式启动所需时间已经满足，这一时间通常由锅炉制造厂提供，炉制造厂提供，1-10min左右；左右；(2)汽机的并网压力已经汽机的并网压力已经达到，而并网压力在做控制系统时应该考虑到与达到，而并网压力在做控制系统时应该考虑到与A2模模式中相同的汽机允许冲转的最高压力，式中相同的汽机允许冲转的最高压力，以及通过电液控制系统以及通过电液控制系统(DEH)计算出的冲转值，只要达计算出的冲转值，只要达到两

38、者中的任何一个值，到两者中的任何一个值，A3模式即可启动。模式即可启动。在在A3模式下，高压旁路阀将开始调压，保证压力稳定模式下，高压旁路阀将开始调压，保证压力稳定在汽机并网压力。如果在进入在汽机并网压力。如果在进入A3模式后，蒸汽压力仍模式后，蒸汽压力仍未达到未达到2 MPa(该数据由锅炉制造厂提供该数据由锅炉制造厂提供)，此时旁路阀，此时旁路阀门将调整开度，让蒸汽压力迅速提高。门将调整开度，让蒸汽压力迅速提高。A3模式是高压旁路启动过程中唯一的高压旁路控制压模式是高压旁路启动过程中唯一的高压旁路控制压力的过程，其压力设定值在做控制系统时，应充分考力的过程，其压力设定值在做控制系统时，应充分

39、考虑到各种工况。在虑到各种工况。在A3模式下，其压力设定值为根据当模式下，其压力设定值为根据当时启动工况时启动工况(冷态、热态以及极热态等冷态、热态以及极热态等)与当前实际压与当前实际压力值取得，后经力值取得，后经8.5 MPa(最小冲转压力最小冲转压力)与与11.5 MPa(最最大冲转压力大冲转压力)限值后所得的值。限值后所得的值。在在A3模式时，为了减小主蒸汽压力波动以及防止设备模式时，为了减小主蒸汽压力波动以及防止设备遭受压力剧变而引起的应力冲击等因素，在控制压力遭受压力剧变而引起的应力冲击等因素，在控制压力过程中，特需设置升压速率和降压速率。过程中，特需设置升压速率和降压速率。升压速率

40、一般由锅炉制造厂提供，与当前的主蒸汽流升压速率一般由锅炉制造厂提供，与当前的主蒸汽流量成正比，与锅炉内所储存的蒸汽量量成正比，与锅炉内所储存的蒸汽量(一般由主蒸汽压一般由主蒸汽压力换算而来力换算而来)成反比。同时，还要考虑汽水分离器的压成反比。同时，还要考虑汽水分离器的压力。如果汽水分离器压力上升太快，需在此值后再乘力。如果汽水分离器压力上升太快，需在此值后再乘一个可调因子，此因子是分离器压力的函数。上升太一个可调因子，此因子是分离器压力的函数。上升太快，因子应快速减小。快，因子应快速减小。升压速率的限定，仅仅在升压速率的限定，仅仅在A3模式时起作用模式时起作用,在在A1和和A2模式时，因为旁

41、路阀门并不控制压力，所以设定升压模式时，因为旁路阀门并不控制压力，所以设定升压速率为无穷大。在速率为无穷大。在A1、A2、A3模式下，降压速率都设模式下，降压速率都设置为置为0，即不允许压力设定值下调。，即不允许压力设定值下调。2.4 B模式模式从从A3模式进入模式进入B模式需要汽机电液控制系统模式需要汽机电液控制系统(DEH)给给出出“接收所有蒸汽接收所有蒸汽”信号，在此之前，旁路控制系统信号，在此之前，旁路控制系统应给出应给出“所有高压旁路压力调节阀均已关闭所有高压旁路压力调节阀均已关闭”信号，信号，当旁路系统收到来自于当旁路系统收到来自于DEH 的的“接收所有蒸汽信号接收所有蒸汽信号”后

42、，表示汽机已经接收了所有主蒸汽流量，旁路将切后，表示汽机已经接收了所有主蒸汽流量，旁路将切换至换至B模式。此时，高压旁路的功能主要为限压溢流，模式。此时，高压旁路的功能主要为限压溢流，如果如果出现主汽压力迅速或非正常上升，高压旁路将会开启，出现主汽压力迅速或非正常上升，高压旁路将会开启，用来控制压力稳定在由机组协调控制系统送来的设定用来控制压力稳定在由机组协调控制系统送来的设定值附近，以保证机组运行及设备的安全。高压旁路此值附近，以保证机组运行及设备的安全。高压旁路此时控制的压力是由机组协调控制系统送来的设定值再时控制的压力是由机组协调控制系统送来的设定值再加一偏置量，此偏置量可在调试过程中进

43、行修正。加一偏置量，此偏置量可在调试过程中进行修正。2.5 C模式模式C模式为汽机无法接收所有蒸汽，如汽机停机、跳机或模式为汽机无法接收所有蒸汽，如汽机停机、跳机或者发生快速甩负荷等情况时，高压旁路控制转至者发生快速甩负荷等情况时，高压旁路控制转至C模式。模式。此时，高压旁路压力设定值为协调控制系统给出的锅此时，高压旁路压力设定值为协调控制系统给出的锅炉负荷指令对应的蒸汽压力，高压旁路将维持过热蒸炉负荷指令对应的蒸汽压力，高压旁路将维持过热蒸汽这一压力，随时等待汽机重新接受蒸汽或者锅炉熄汽这一压力，随时等待汽机重新接受蒸汽或者锅炉熄火。火。C模式只有具有模式只有具有100 %大容量的旁路才能实

44、大容量的旁路才能实现。现。2.6 D/E模式模式D/E模式为锅炉熄火后的模式，两者的区别在于：模式为锅炉熄火后的模式，两者的区别在于：D模模式下运行人员无法手动减小设定值，只能依据降压速式下运行人员无法手动减小设定值，只能依据降压速率来进行。在率来进行。在E模式下，运行人员可以手动设定压力值。模式下，运行人员可以手动设定压力值。上述两种模式，在实际应用中可以灵活考虑，合二为上述两种模式，在实际应用中可以灵活考虑，合二为一。一。当锅炉熄火后，正常情况下，一般锅炉内压力会低于最高当锅炉熄火后，正常情况下，一般锅炉内压力会低于最高的重新启动压力的重新启动压力(即最高冲转压力即最高冲转压力)，此时，高

45、压旁路将会，此时，高压旁路将会自动关闭，保持压力，设定值略高于当前实际压力，一般自动关闭，保持压力，设定值略高于当前实际压力，一般约为约为0.2 MPa，从而可以缩短重新点火启动的时间，但最，从而可以缩短重新点火启动的时间，但最高不能超过最高冲转压力高不能超过最高冲转压力(或者此压力再加一偏置或者此压力再加一偏置)。如果。如果因锅炉蓄热而导致压力超过设定值，阀门将会开启，以维因锅炉蓄热而导致压力超过设定值，阀门将会开启，以维持压力。持压力。如果锅炉熄火后炉内压力高于最高的重新启动压力，旁路如果锅炉熄火后炉内压力高于最高的重新启动压力，旁路将根据一降压速率进行自动降压。降压速率为一目前主蒸将根据

46、一降压速率进行自动降压。降压速率为一目前主蒸汽压力的函数值，当前主蒸汽压力值越高，其降压速率汽压力的函数值，当前主蒸汽压力值越高，其降压速率越大。越大。3 快开控制快开控制外三厂高压旁路安装于过热器联箱出口处，位于锅外三厂高压旁路安装于过热器联箱出口处，位于锅炉炉85 m层，其兼具过热器安全门功能，当过热器层，其兼具过热器安全门功能，当过热器管道超压时，安全门将会开启，以保护锅炉过热器管道超压时，安全门将会开启，以保护锅炉过热器管道。管道。在阀组设计上，安全快开功能主要由压力控制阀来在阀组设计上，安全快开功能主要由压力控制阀来实现，在其上面安装有快开电磁阀实现，在其上面安装有快开电磁阀1只。安

47、全快开只。安全快开电磁阀有电磁阀有3只，其中，只，其中，DCS内软逻辑设计回路经过内软逻辑设计回路经过快开电磁阀开启高压旁路调压阀，开启时间快开电磁阀开启高压旁路调压阀，开启时间5 S；控制台按钮及就地压力开关为安全快开回路，若出控制台按钮及就地压力开关为安全快开回路，若出现按钮按下或者压力开关动作的情况，将经过安全现按钮按下或者压力开关动作的情况，将经过安全快开回路开启高压旁路调压阀，开启时间快开回路开启高压旁路调压阀，开启时间0.5 S。两。两个回路的开启时间均由油路决定。个回路的开启时间均由油路决定。安全快开由控制台按钮或压力开关动作触发，而快安全快开由控制台按钮或压力开关动作触发，而快

48、开电磁门则由内部软逻辑触发，当就地发生安全快开电磁门则由内部软逻辑触发，当就地发生安全快开时，开时，PCS柜内同时也会发出柜内同时也会发出“MT5356TRIPEED TO DCS”信号，触发快开，以保证阀门尽快开出。信号，触发快开，以保证阀门尽快开出。外三厂外三厂1 000 MW 超超临界机组经过调试后，目前确定触超超临界机组经过调试后，目前确定触发快开条件如下：发快开条件如下：(1)发生发生FCB或者发生或者发生TURBINE TRIP。(2)主汽压力超过主汽压力超过28.5 MPa。(3)MT5356快开快开(安全快开安全快开)。(4)高旁在高旁在B模式或模式或C模式下，主汽压力与设定值

49、偏差分模式下，主汽压力与设定值偏差分别超过别超过1.0 MPa(B模式模式)或或2.4MPa(非非B模式模式)，且主汽流，且主汽流量大于锅炉最大蒸汽量的一半时。量大于锅炉最大蒸汽量的一半时。高排逆止门的作用高排逆止门的作用带高压一级旁路的带高压一级旁路的1 000MW 汽轮机不设高排逆止门汽轮机不设高排逆止门在锅炉启动点火升压时及汽轮机冲转之前，高压一级在锅炉启动点火升压时及汽轮机冲转之前，高压一级旁路门开启，介质在锅炉过热器、高压一级旁路、凝旁路门开启，介质在锅炉过热器、高压一级旁路、凝汽器及给水系统之间循环。高排逆止门处于关闭状态，汽器及给水系统之间循环。高排逆止门处于关闭状态，防止冷再管

50、中可能存在的积水从高压缸排汽端导入汽防止冷再管中可能存在的积水从高压缸排汽端导入汽轮机。轮机。在汽机高压缸启动到带负荷运行阶段，高压一级旁路门在汽机高压缸启动到带负荷运行阶段，高压一级旁路门逐步关小到全关。高排逆止门处于开启状态，介质在锅逐步关小到全关。高排逆止门处于开启状态，介质在锅炉过热器、汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器及炉过热器、汽轮机高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器及给水系统之间循环。当汽机甩负荷时，各个调节汽门迅给水系统之间循环。当汽机甩负荷时，各个调节汽门迅速自动关闭，或关闭到最小开度，以维持汽机空转。同速自动关闭，或关闭到最小开度，以维持汽机空转。同时高排逆止门及各个抽汽逆止

51、门均迅速关闭，防止有害时高排逆止门及各个抽汽逆止门均迅速关闭，防止有害容积中的汽体倒入汽机继续做功，引起超速。同时在高容积中的汽体倒入汽机继续做功，引起超速。同时在高排逆止门前的疏水门排逆止门前的疏水门(兼有通风阀的功能兼有通风阀的功能)开启，使汽机开启，使汽机高压缸处于真空状态，以防止高压缸后几级部件超温。高压缸处于真空状态，以防止高压缸后几级部件超温。停机时，由于汽机已经打闸，主汽门与调速汽门都自动停机时，由于汽机已经打闸，主汽门与调速汽门都自动关闭，同时联锁高排逆止门自动关闭，防止由于停机时关闭，同时联锁高排逆止门自动关闭，防止由于停机时疏水不畅、再热器的减温水等原因，造成在冷再管内大疏

52、水不畅、再热器的减温水等原因，造成在冷再管内大量积水，从高压缸排汽端进入汽轮机。量积水，从高压缸排汽端进入汽轮机。高排逆止门的实际作用分析高排逆止门的实际作用分析(1)在甩负荷时，如果冷再管中的蒸汽从高压缸排汽端倒在甩负荷时，如果冷再管中的蒸汽从高压缸排汽端倒入汽机，此时汽机是做压缩功。此时高压透平相当于是入汽机，此时汽机是做压缩功。此时高压透平相当于是一台压缩机，其热力过程是压缩过程，与透平的膨胀过一台压缩机，其热力过程是压缩过程，与透平的膨胀过程是相反的。在此过程中，由此引起汽机转速应是下，程是相反的。在此过程中，由此引起汽机转速应是下，而不是升高。而不是升高。(2)在机组运行中，当冷再管中有积水时，运行人员无法在机组运行中，当冷再管中有积水时，运行人员无法监视与准确判断，此时如果高排逆止门失灵及冷再管中监视与准确判断，此时如果高排逆止门失灵及冷再管中有水时，仍有可能有水进入汽轮机。有水时，仍有可能有水进入汽轮机。(3)高排逆止门在长期的运行中，受介质流动冲击、腐高排逆止门在长期的运行中，受介质流动冲击、腐蚀等原因的影响，难以做到一点不漏。在机组停机中，蚀等原因的影响，难以做到一点不漏。在机组停机中，当冷再管中有积水