对发电厂汽机旁路系统的全面分析

摘 要：为提高机组的启动性能及适应各种运行工况，在国产引进型机组上设置了高、低压两级串联旁路系统。本文主要针对国产引进型300MW 机组旁路系统的设置进行分析和论证，使旁路系统与汽轮机两者较好结合，为今后大型中间再热机组如何正确设置旁路系统，提供一定的依据。

关键词:300MW，汽轮发电机组，旁路系统，设置，容量

引言：国产引进型300MW汽轮机，是按美国西屋公司转让技术生产的300-16.7/538/538型单轴、双缸、双排汽、一次再热凝汽式汽轮机，原型机组无旁路系统，只在尾部烟道竖井内的蒸汽包复管下集箱上接出一个5%MCR容量的启动疏水系统。为提高机组的启动性能及适应各种运行工况，在国产引进型机组上设置了高、低压两级串联旁路系统。

然而,该型机组自投产以来旁路系统普遍存在一定问题，主要是该旁路系统的设计功能不能充分发挥，不能适应机组实现各种运行方式。因此非常有必要对设置旁 路的必要性，以及旁路系统在实际运行中的主要问题进行全面分析研究。

1 国内外汽轮机组旁路设置情况

1.1国内情况

大港电厂330MW机组、岳阳电厂GEC362MW机组，及沙角C电厂的600MW机组，不带旁路系统，依靠锅炉5%MCR的启动疏水旁路和约2%MCR的主蒸汽管道疏水，实现机组启动。

配置70%的高压旁路、40%的低压旁路系统，可在任何工况下均采用中压缸启动方式。

1.2国外概况

俄罗斯大容量的中间再热机组的典型设计是汽轮机采用一级旁路系统，将新蒸汽直接排入凝汽器。为适应汽轮发电机组采用这种方式启动，锅炉的中间再热器布置在烟气温度较低的区域，这样可允许锅炉在30%额定负荷长期运行。

意大利ANSALDO公司生产的TCDF-335型350MW 汽轮机组，配置55%MCR容量的高、低压串联旁路系统，可在温态或热态、极热态采用中压

缸启动方式。

2 旁路系统使用情况不良的主要原因

汽轮机旁路系统国内外大型机组已普遍采用，按照设计功能，旁路系统不仅具有满足机组启动要求的基本功能外，还应有适应机组定压、滑压运行，以及中压缸启动、实现停机不停炉、带厂用电运行等多项功能。

许多电厂在其国产引进型300MW汽轮机组上，投资了大量资金配置了汽轮机组高、低压旁路系统，对其功能寄予一定期望，然而一些机组旁路系统使用情况不尽人意，实际功能少，设备投入率低，究其原因，有以下几点：（1）受西屋型汽轮机各种工况规定运行方式的限制。（2）旁路控制系统与汽轮机DEH系统之间配合不完善。（3）旁路系统设备布置、现场安装有缺陷。（4）旁路系统容量与功能要求不匹配。

显然,旁路系统设置与机组实际性能的不协调性，是旁路系统设计功能不能充分发挥的主要原因。

3 对阳逻电厂300MW机组的旁路系统启动试验的分析研究。

3．1旁路系统设计概况

汽轮机旁路系统主要起源于与直流锅炉有关的欧洲电厂。早期的直流锅炉采用湿态过热器启动，即过热器充满水。这种情况下，从湿态过热器到干态过热器的过渡状态只能用自动控制阀处理，否则大幅度的容积流量变化将引起不允许的偏差。

目前大容量中间再热汽轮机组基本上采用单元制配置。然而，汽轮机与锅炉有着各自不同的运行特性;在启停过程中，机、炉有不同的升(降)温和升(降)压速率限制。锅炉点火时，蒸汽品质不能满足要求，汽轮机不能同时启动，锅炉只能单独运行。当汽机开始暖机时，锅炉负荷通常大于汽机负荷。而当汽机开始带负荷以后，锅炉的负荷变化能力小于汽机的负荷变化能力。因此往往延长启动时间。因此，采用锅炉出口对空排汽的方法来协调机 、炉之间的运行，不仅会造成工质浪费，产生严重的噪音，而且不能解决再 热器管道的冷却、保护锅炉的问题。故大多数中间再热机组设置了旁路系统 ，以便解决低负荷时机炉特性不匹配的矛盾。目前，国内的中间再热机组普遍配备了两级串联旁路系统，即高压和低压两级串联旁路系统。

3.2阳逻电厂300MW机组旁路系统

阳逻电厂采用典型二级串联旁路系统，即高低压两级串联，在尾部烟道竖井内的蒸汽包复管下集箱上接出一个5%容量的启动疏水系统.

3.3机组启动过程旁路阀开度情况

阳逻电厂采用高压缸启动方式，锅炉点火后主蒸汽压力升至0.2MPa-0.4MPa，汽轮机真空0.07MPa时，高、低压旁路投入工作，锅炉升温、升压，当温度达到3150C、压力达到4.12MPa--5.OMPa时，关闭高压旁路，待再热器压力降至O.1MPa-0.2MPa,温度为260'C-3000C，真空达0.087MPa以上时，再关闭低压旁路。此后汽轮机挂闸，高压调节阀、中压主汽门和中

压调节汽门全开，用高压主蒸汽阀冲转、升速至2900r/min后，进行阀切换，由高压主蒸汽阀转为高压调节汽阀控制机组继续升速、并网和带负荷。

冷态启动锅炉蒸汽流量见下表：

从锅炉蒸汽流量平衡表知，冷态启动的冲转负荷为3%，热态启动冲转负荷为10%，因此汽机旁路容量按热启动工况决定。

高压旁路进口额定参数:P=16.67MPa,t- 540'C。旁路门全开、不同的蒸汽压力和温度条件下，在旁路进口蒸汽压力不变的情况下，旁路的流量随蒸汽温度的降低而增加，在旁路进口蒸汽温度不变的情况下，旁路的流量随蒸汽压力的降低而减少。

WH公司提供了带旁路的高压缸启动程序，并在运行说明书中，将旁路切除作为允许汽轮机挂闸的条件之一。该型 机 组 中压调节汽阀不参与转速的调节，处于全开状态。在机组启动冲转过程中，若投入旁路，由于中压缸有可能进入大量蒸汽或较高参数的蒸汽，机组在转速无法控制的情况下，可使转速过度飞升，甚至造成超速。因此为了机组的安全运行，旁路系统不能与汽轮机高、中压缸并联运行，这是旁路系统在机组的全过程中及汽轮机甩负荷以后不能投入、功能得不到充分发挥的原因所在。旁路系统仅能起到启动站的作用。由于旁路的投入受到制约，所以旁路的控制与保护功能也自然受到制约而不能实现，仅作为手操电动门使用。

结论:通过对阳逻电厂引进型300MW机组的旁路系统设置的分析研究，国产引进型300MW机组由于本身的结构特点，采取在主、再热蒸汽系统中增设容量为5%MCR的串联疏水系统，在主汽门前设置疏水点等措施，可以较好地进行无旁路高压缸冲转启动。通过试验分析和技术经济比较，该型机组设置多功能旁路系统的作用不大，以设置简易旁路系统为最佳方案。

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