汽轮机旁路系统

汽轮机旁路系统2008-05-1212:39汽轮机旁路系统是现代单元机组热力系统的一个组成部分。它的功能是，当锅炉和汽轮机的运行情况不相匹配时，即锅炉产生的蒸汽量大于汽轮机所需要的蒸汽量时，多余部分可以不进入汽轮机而经过旁路减温减压后直接引入凝汽器。此外，有的旁路还承担着将锅炉的主蒸汽经减温减压后直接引入再热器的任务，以保护再热器的安全。旁路系统的这些功能在机组启动、降负荷或甩负荷时是十分需要的。例如，当机组冷态启动时，在汽轮机冲转、升速或开始带负荷时锅炉产生的蒸汽量要比汽轮机需要的蒸汽量大，此时旁路系统可作为启动排汽用。这样，锅炉可以独立地建立与汽轮机相适应的汽温和汽压，保证二者良好的综合启动，从而缩短了机组的启动时间，也延长了汽轮机的使用寿命。与向空排气相比及回收了工质，又消除了噪音污染在机组迅速降负荷时，要求汽轮机迅速关小主气门，而同时锅炉只可能缓慢的降负荷，即锅炉跟不上要求，此时旁路系统起着减压阀的作用。这种情况下，旁路系统的存在使锅炉能独立与汽轮机而继续运行。降负荷幅度越大，越迅速，越显示其优越性。对于甩负荷事故情况，旁路系统能使锅炉保持在允许的蒸发量下运行，把多余的蒸汽引往凝汽器。让运行人员有时间去判断甩负荷的原因，并决定锅炉负荷是应进一步下降还是继续保持下去，以便汽轮发电机组很快重新并网。可见，旁路系统十分有利于单元机组的启动，也使机组运行具有很好的适应性，保证了启、停工况时的正常工作，并能在负荷急剧变动时起重要的保护作用。关于旁路系统的成本，由于它具有减少机组的启动损失、缩短启动时间、汽轮机能在低应力下启动以及投运方便等益处而能很快回收。常用的汽轮机旁路有高压旁路(亦称I级旁路)、低压旁路(亦称Ⅱ级旁路)和I级大旁路。高压旁路可使多余蒸汽不进入汽轮机高压缸而直接进入再热器，蒸汽的压力和温度通过减温减压装置使蒸汽参数降至再热器人口处的蒸汽参数。低压旁路可使再热器出来的蒸汽部分进入或不进入汽轮机的中低压缸而直接进入凝汽器，通过减压减温装置将再热器出口蒸汽参数降至凝汽器的相应参数。I级大旁路是把过热器出来的多余蒸汽经减压减温后直接排入凝汽器，即把整台汽轮机全部旁路掉。旁路的几种基本连接形式见图1。无论是哪一种旁路，一般都是由减温减压阀、减温水调节阀、管道及控制装置所组成。选用何种旁路，主要取决于锅炉的结构布置，再热器的材料以及对机组的运行要求(既是带基本负荷还是担任调峰)。原则上讲，如果再热器布置在烟气高温区，在锅炉点火及甩负荷情况下必须通汽冷却时，宜采用高、低压旁路串联的双级旁路系统，如图1(a)所示；或者用高压旁路与工级大旁路并联的双级旁路系统，如图1(b)所示；如果再热器布置在烟气低温区域或允许在一定的时间内干烧而不要求通汽冷却，则可采用I工级大旁路的单级旁路系统，见图1(c)，以简化操作与维护，节约投资。总之，上述3种旁路可根据需要，任意组合。旁路系统容量的选择，一般是根据机组的调峰能力、环保噪声要求以及对介质的回收要求来决定。机组调峰幅度越大，环保噪声要求和介质回收要求越高，旁路容量也要求越大。但是，旁路容量选择越大，相应设备投资和运行维修费用也越高，故应合理配置。在国内，旁路容量一般选择30％一40％的额定蒸发量。有些发达国家选用较大的容量，有的甚至达到100％的额定蒸发量，用不着再向空排汽，还可节省掉锅炉安全阀。二、高低压旁路系统的构成、作用及工作原理根据电力工业的发展情况看，300MW机组采用高、低压二级串联旁路形式越来越多，因此，下面就300MW机组的高、低压旁路系统作介绍。参看图7-2，锅炉来的过热蒸汽不需要全部进入高压缸时，可以走高压旁路。在旁路中高压旁路阀对蒸汽进行节流减压，并喷水降温，使之达到再热器的人口参数，进入再热器高压减温水调节阀起温度控制作用，减温水隔绝阀起压力调节作用，在旁路不用时起隔绝作用。整个高压旁路在工作时的整体配合是由液动装置来完成的，设有电液转换器承担电液信号的转换、一套独立的供油单元作为动力源。当再热器来的再热蒸汽不需要全部进入中低压缸时，可以走低压旁路。低压旁路各设备、装置的作用和原理与高压旁路基本相同，所不同的是低压旁路阀的减压阀和冷却器是分开的，低压减温水调节阀前设有隔绝阀。低压旁路的控制系统也设有电液转换器和一套独立的供油单元。旁路系统的组成如下：(1)电子控制装置。它包括阀门位置控制回路，压力和温度调节回路，各种联锁，保护信号逻辑回路以及液压油源监控回路等。(2)供油单元和液压执行机构。它包括供油单元和液压执行机构。(3)阀门设备(见图2)。高、低压旁路系统有如下功能：(1)改善机组启动性能。机组冷态或热态启动初期，当锅炉给出的蒸汽参数尚未达到汽轮机冲转条件时，这部分蒸汽就由旁路系统流到凝汽器，以回收工质，适应系统暖管和储能的要求。特别是在热态启动时，锅炉可用较大的燃烧率和较高的蒸发量运行，加速提高蒸汽温温，使之与汽轮机的金属温度匹配，从而缩短启动时间。(2)能够适应机组定压和滑压运行的要求。在机组启动时可以控制主蒸汽压力和中压缸进汽压力；正常运行时，监视锅炉出口压力，防止超压。(3)启动工况或者汽轮机跳闸时，旁路系统可保证再热器有一定的蒸汽流量，使其得到足够的冷却，从而起保护作用。(4)事故状态下缩短安全阀动作时间或完全不起座，节约补给水。电网事故时机组可以短时间保持低负荷带厂用电；汽轮机事故时，允许锅炉处于热备用状态，停机不停炉，故障排除后能迅速恢复发电。减少停机时间，有利于整个系统的稳定。总之，高、低压旁路系统具有启动、溢流和安全三项功能。