汽轮机旁路系统.doc

汽轮机旁路系统 顾伟飞 旁路系统技术和结构特点 #3、#4机组采用高、低压两级串联旁路系统。高压旁路容量为额定参数下40%BMCR的流量（Boiler Maximun Continuous Rating）；低旁旁路容量是高旁容量加上高旁减温水的流量。正常启停均采用中压缸启动方式，在旁路系统故障不能投运的情况下，也可采用高压缸启动方式。 1.旁路系统的主要功能 汽机旁路系统的型式、容量和控制水平与汽机及锅炉的型式、结构、性能及电网对机组运行方式的要求密切相关。根据本机组的负荷性质、启动特点，该旁路系统主要有以下几方面功能要求： 调整主蒸汽、再热蒸汽参数，协调蒸汽压力、温度与汽机金属温度的匹配，保证汽轮机各种工况下中压缸启动方式的要求，缩短机组启动时间。 协调机炉间不平衡汽量，旁路掉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，剩余蒸汽可通过旁路系统排至凝汽器。使机组能适应频繁起停和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内。 在机组启动和甩负荷时，保护再热器不干烧和超温。 回收工质，减少噪音。在机组突然甩负荷（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，减少甚至避免安全门动作。 旁路系统的设计原则 本工程采用高、低压两级串联旁路系统。由于该旁路系统是不兼带安全门功能的，即装设的旁路系统并不替代锅炉过热器出口的弹簧安全门和动力释放阀（PCV）的功能，且无停机不停炉或带厂用电的功能要求，因此确定旁路系统容量的因数，主要是根据各个工况的启动曲线来核算所需的旁路容量。当然还需考虑机组的负荷变动率及锅炉的燃烧率能以多快的速度减少而不危及火焰的稳定性等因数，以满足快速升降负荷等功能要求。 3．旁路容量的选择 旁路容量的选择对中压缸启动非常重要。若高压旁路容量不够，势必会逼高主汽压力，此时锅炉很难保证主汽温度，而过高的主汽温度对高压缸及其转子极为不利，本机组当高排温度达420℃时即报警，435℃时即跳机；若低压旁路容量不够，势必会逼高再热汽压力，此时防止高压缸末级叶片过热的最小流量值增大，即必须提高此时的目标负荷值（即阀切换负荷值），否则高压缸调节级压力与高排压力比有可能过低而导致停机（为限制高压缸出现小流量高背压现象，防止高压缸末级叶片过热，汽机通常有如下保护：高压缸调节级压力与高排压力比为1.8时报警，为1.7时即跳机）。 选择较高的切缸负荷，有利于高排逆止门冲开，但对锅炉燃烧控制的要求很高，但切缸负荷又受切缸时再热汽压（5ata）的限制，不能过低。 根据东方汽轮机厂在投标书中提供的热平衡图，主汽、再热热段蒸汽的VWO工况（对应BMCR工况）参数: 压力MPa 温度℃ 比容m3/kg 流量t/h 主蒸汽 16.67 538 0.01991 2019 再热热段 3.304 538 0.1110 1502. （1）高压旁路容量 由前面介绍的中压缸启动过程及启动曲线可知，在转换区，高旁进汽量最大（压力为定值，开度也最大）。将切缸点之前中压缸需要的流量的最大值作为高旁容量计算的依据。因为在转换前，该流量均从高旁来，而整个转换过程时间又非常短暂。 下表为各启动工况高旁需要的蒸汽流量、高旁需要的通流面积(最终由厂家确定，在此暂作估算)及相对于额定参数的折算通流量及需要的旁路容量值。 启动工况 高旁进口参数 高旁所需通流量(t/h) 高旁所需通流面积(cm2) 额定参数下的折算通流量G1(t/h) 所需的高旁容量 K1(%) 压力(MPa) 温度(℃) 冷态 6.0 375 300 117.4 751 37.2 温态 430 300 124.2 794 39.4 热态 450 300 126.5 808 40.0 极热态 9.0 510 300 87.5 597 27.7 将高旁容量选择为40%BMCR，刚好能满足四个工况启动需要。 （2）低压旁路容量 为避免过大的旁路阀及其连接管道，选用双路低旁阀。从四个工况的启动曲线看，在冷态、热态、极热态，低旁需要的通流量在切缸点（进汽方式转换终了）前达到最大，此时低旁流量应为高旁流量加上减温水量减去中压缸进汽量；温态启动工况，低旁的最大开度在开始冲转的临界点，此时低旁流量应为高旁流量（即锅炉出口流量）加高旁减温水量。 额定工况下高旁流量为808t/h，使高旁出口蒸汽温度降至高压缸额定工况下的排汽温度时需要的喷水量为125.3t/h，则低旁流量等于高旁来的蒸汽量加上减温水量，为934t/h。高旁出口参数的确定直接影响了低旁容量的大小。高旁出口温度为额定工况汽机高排温度；为避免低旁容量过大，高旁出口压力选择100%额定工况汽机高压缸排汽压力。此时，高低旁容量完全匹配，高、