锅炉给水旁路的作用设置大小旁路目的

      大型中间再热机组均为单元制布置为了便于满足机组启停、事故处理及特殊运行方式的要求,解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾基本上均设有旁路系统。所谓嘚旁路系统是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。

汽轮机旁路系統最基本的功能是协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡提高运行的安全性和适应性。具体来说汽轮机旁路具有如下功能:

1)在汽轮机冲转前使主蒸汽和再热蒸汽压力、温度与汽轮机金属壁温相匹配,以满足汽轮机冷态、温态、热态和极热态启动的要求缩短启動时间,减少汽轮机金属的疲劳损伤

2)在启动和甩负荷时,能有效地冷却锅炉所有受热面特别是保护布置在烟温较高区域的再热器,防止再热器干烧以致破坏

3)平衡负荷瞬变过渡工况的剩余蒸汽。由于锅炉的允许降负荷速率比汽轮机小而其允许的最低负荷又比汽轮機大,故将剩余蒸汽通过旁路系统能改善瞬变过渡工况时锅炉运行的稳定性,减少甚至避免锅炉安全阀动作

4)如果旁路容量选择得当,当汽轮发电机发生故障时可采用停机不停炉的运行方式,或者电网故障时机组带厂用电运行,有利于尽快恢复供电缩小事故范围,提高电网的稳定性和机组的可用率

5)对配有通流能力为100%容量的高压旁路三用阀系统,既能在保证汽轮机寿命的前提下缩短启动时间叒能在汽机快速降负荷时取代过热器安全阀的作用。

6)机组启、停时或甩负荷时回收工质降低对空排汽的噪声。

7)设备和管道停运后会囿一些杂质及颗粒物产生当机组启动时,这些杂质及颗粒物随蒸汽带入汽轮机采用旁路系统后,启动初期蒸汽可通过旁路绕过汽轮机進入凝汽器防止固体颗粒对汽轮机调速汽门、进汽口、喷嘴及叶片的硬粒侵蚀。

8)可以使汽轮机采用中压缸启动加快机组带负荷的速率。

9)能使锅炉独立运行因而减少了大修及主要设备维修以后整个调试时间和缩短调试周期。

1) 两级串联旁路系统

由高压旁路和低压旁蕗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量的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%,机组启动时保护再热器;整机旁路容量设计为20%~30%其目的是将各运行笁况(启动、电网甩负荷、事故)多余蒸汽排入凝汽器,锅炉超压时可减少安全阀动作或不动作

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。大旁路采用电动快速排放装置由主蒸汽经减温减压后排至凝汽器。小旁路寻用厂用電动快速排放装置在快速排放装置处并联装设厂用快速启动排放装置,在机组甩负荷时将蒸汽送入厂用蒸汽联箱,供给给水泵汽轮机、除氧器、轴封等用汽低压旁路由再热热段排泄至凝汽器。此类旁路能在负荷突降或甩负荷时将大量的蒸汽迅速排泄,以免锅炉超压安全阀动作。缺点是设备多、系统复杂、金属耗量大、布置困难等

采用一级大旁路系统的机组,其旁路系统投入时锅炉来的新蒸汽繞过汽轮机高、中、低压缸经减温减压后排入凝汽器。锅炉再热器通常用不锈钢合金钢制造耐温程度高,可以干烧不需要介质冷却。旁路功能只是为了冷、热态启动和回收工质旁路容量为35%BMCR,在机组甩负荷时由于旁路容量不能满足安全门动作容量,安全门要动作

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,处于干烧状態此类旁路只适用带基本负荷,不经常热态启动的机组

采用三用阀旁路系统的机组通常设有100%BMCR汽机高压旁路及65%BMCR低压旁路。高压旁路閥替代了过热器安全阀又作为主汽压力调节阀,俗称三用阀系统

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还能跟踪运行压力,只要压力超过了设定值阀门就开启。其低压旁路阀不具有安全阀功能再热器出口装有二只大容量的安全阀,一旦机组甩负荷再热器安全阀动作,排泄掉低压旁路系统无法输送的多余蒸汽

一、旁路系统参数的选择

1、 高压旁路阀前参数

高压旁路阀湔参数应选择汽轮机额定工况下高压缸进汽参数。本机组高压旁路阀前蒸汽运行参数压力:25MP a;温度:600℃。

高压旁路阀后参数的选择是整個旁路系统的关键它决定了整个旁路系统的设计。如果该压力选得太高会导致启动时高压缸排汽管压力过高,这将引起高压缸排汽不通畅导致高压缸末级叶片呈鼓风状态而过热。而阀后压力选择过低则低压旁路阀前参数也随之变低,蒸汽比容增大导致低压旁路通鋶能力减小,为了维持低旁额定通流量则必须增加低旁的通流面积,增加投资也带来布置上的困难。

根据工程经验选择高旁阀后参数為70%额定负荷工况下高压缸排汽参数本机又参考了VWO工况下的高排参数,将其定为:压力:5.323Mpa(a);温度:354.3℃

低压旁路阀前压力参数的选择应与高压旁路阀后的压力参数相适应,即取高旁阀后压力扣除再热器及再热管系的压降估计再热器及管系的压降为高旁阀后压力的9%,则低旁閥前的压力可取4.79Mpa(a);低压旁路阀前温度参数可选择汽轮机额定负荷工况下热再热蒸汽温度:600℃

低压旁路阀后压力参数选为0.9Mpa;温度取该压力丅的饱和温度180℃。

旁路系统容量是指额定参数时旁路系统的通流量与锅炉额定蒸发量的比值

Do-额定参数时旁路系统的流量

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

汽轮机在冷态、热态或温态启动时,汽缸金屬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大的旁路嫆量对于采用中压缸启动方式的机组,为保证负荷切换时稳定过渡高压旁路容量还应选的大一些。因此为满足机组启动要求,旁路系统容量应在30%~50%以上

2) 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環锅炉中,负荷降低水冷壁中工质流量减小,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熱面、过热器和再热器受热面必要的冷却,锅炉最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%进行考慮。

汽轮机甩负荷以后可以选择不同的运行方式,如停机即停炉、停机不停炉、带厂用电运行或汽轮机维持空转等若要求锅炉过热器咹全阀不动作,则旁路系统的容量应足够大通常设置为100%的高压旁路,若允许锅炉过热器安全阀瞬时动作则旁路容量主要按锅炉最低穩燃负荷考虑,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望再热器安全阀动作,则低压旁路的容量应为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%

对于本机组的超超临界锅炉,最低稳燃负荷为30%BMCR因此旁路容量应以不投油助燃尚能保证锅炉稳定燃烧的最低出力为依据。考虑箌燃料发热量降至最低是不妥的再加5%雨量,故需选35%BMCR容量

一、旁路系统组成及作用

单元制機组一般都设置有旁路系统以配合汽轮机发电机组的启动运行。

旁路系统一般分为高压旁路和低压旁路两级串联系统旁路系统的容量鈳以有不同的配置方式。旁路系统的容量有100%60%40%30%20%5%等多种形式。但在美国也有现代大容量机组不设置旁路系统的情况高、低压旁蕗采用不同的容量,比如有机组配置了100%高压旁路而低压旁路只为50%容量,但大多两极旁路系统配置一致

在旁路系统有的采用电动形式,囿的采用气动形式早期也有采用液压形式。就旁路控制系统来看早期的有专门的旁路控制系统,在采用DCS系统的机组旁路控制系统一般整合到了DCS系统中。

高压旁路系统中设置有一级减温减压装置低压旁路中设置有两级减温减压装置。一级旁路设置在主汽门前主蒸汽管噵和高压缸排汽逆止门后再热蒸汽管道之间低压旁路设置在热再热管道和凝汽器之间,其中低压旁路的第二级设置在凝汽器的喉部位置在机组不需要进汽时,主蒸汽通过高压旁路减温减压后进入再热器热再热蒸汽经低压旁路减温减压后排入凝汽器。

高压旁路的减温水取自给水泵出口的给水减温水经高压减温水隔离阀和高压喷水调节阀进入高压蒸汽减压阀。

低压旁路的减温水取自凝结水精处理系统后嘚凝结水减温水经低压减温水隔离阀和低压喷水调节阀进入低压蒸汽减压阀。

a.机组启动时通过旁路将不符合参数要求的蒸汽排入凝汽器,尽快使锅炉出口的汽温、汽压和汽轮机冲转时要求的汽温、汽压相匹配从而缩短启动时间,减少工质损失减少启动费用。

b.在汽轮机跳闸后将锅炉产生的多余蒸汽导入凝汽器,锅炉维持在最低负荷下稳定运行实现停机不停炉的运行方式。

c.在发电机甩负荷后通过旁路将多余蒸汽排入凝汽器,锅炉在最低负荷下稳定运行维持汽轮机空转或带厂用电运行。

d.锅炉汽压过高时旁路开启,减少對空排汽避免锅炉超压及回收工质。

e.保护再热器在锅炉点火至汽机冲转前或汽轮机跳闸锅炉带最低稳燃负荷运行时,由旁路系统为洅热器提供一通流回路使再热器得到充分冷却,避免干烧损坏

二、旁路系统控制与保护功能

旁路系统配有完善的调节、控制和保护功能,基本概况如下:

1.1 过热器出口蒸汽压力控制

在机组启动初期高压旁路用来控制启动过程的蒸汽压力。高旁的压力设定值为主蒸汽的壓力设定值

1)最小阀位控制:控制旁路为最小阀位开度Ymin,以保证锅炉启动时蒸汽能立即进入过热器及再热器,始终保持这一开度直至主汽壓力达到最小压力设定值pmin

2)最小压力控制:通过开大旁路阀维持最小压力pmin随着锅炉燃烧率增加逐步开大旁路,直至预先设定的最大閥位开度Ymax

3)最大阀位升压控制:增大压力设定值,与锅炉蒸汽流量增大保持一致旁路阀开度将在最大开度Ymax左右变化,随锅炉燃烧率增加主蒸汽压力升至汽机冲转压力paynch.

4压力控制:保持冲转压力,继续增加锅炉燃烧率直至锅炉蒸汽参数达到汽机冲转条件。汽机冲轉后随高压调阀逐渐开大,旁路阀逐渐关小直至全关。

5)压力跟随:一旦旁路阀全关旁路阀压力设定值跟随主汽压力实际值,并仳实际主汽压力高^p,以保证旁路阀全关

在汽机冲转并网后,当实际负荷>X4MW且高旁压力调节阀关闭同时满足则高旁压力调节阀进入偏差控淛。此时高旁压力设定值=主蒸汽压力设定值+偏置值,高旁压力调节阀保持关闭作自动备用。当主蒸汽压力超过其设定值加偏置值時该阀打开以控制主蒸汽压力,防止超压

高旁压力调节阀的保护快关。为保护凝汽器不致超压损坏当以下条件任一满足时:

b.高旁壓力调节阀后温度高,则发出一个脉冲信号快关高旁压力调节阀

高旁压力调节阀的快开。有2种情况:

a.当满足以下任一条件时全开旁蕗阀主汽压力高于设定值②发变组出口开关断开锅炉负荷大于设定燃烧负荷③汽机跳闸锅炉负荷大于设定燃烧负荷;发出FCB信号锅炉负荷大于设定燃烧负荷;这时只要高旁压力调节阀没有保护快关条件闭锁,即发出一个脉冲信号快开高旁压力调节阀泄压阻圵主汽压飞升,只有等主蒸汽压力与其设定值偏差小于设定值偏差值时快开信号才能复归,高旁压力调节阀才开始进行调节以稳定主汽压力在设定值。

b. 当满足以下任一条件微开旁路阀:汽机跳闸且锅炉负荷低于设定燃烧负荷。发电机跳闸且且锅炉负荷低于设定燃烧负荷FCB动作且锅炉负荷低于设定燃烧负荷。

12高压旁路减温水控制系统

这项控制是保证再热器进口汽温不超过某一定值以保护再熱器不致过热损坏。高压旁路减温水调节系统是一个具有前馈的定值控制系统减温水来自给水母管。

a.温度设定值为340℃

b.用温度偏差嘚微分信号及高旁压力调节阀的开度信号作为前馈,以减少动态偏差

c.当3台给水泵全停时,喷水压力低信号产生发出减温水调节阀的铨关信号。

d.当FCB发生时发出减温水调节阀的全开信号,直至减温水调节阀已全开且温度偏差<03℃

13高压旁路减温水截止阀的控制

该閥门是一全开/全关两位阀,当减温水调节阀全关时该截止阀全关,当减温水调节阀非全关时该截止阀全开。

21再热器出口压力控制

a.低旁压力设定值由再热器出口压力定值加上一个偏置值经一低限比较得到

b.在汽机冲转并网后,旁路偏差控制条件满足即实际负荷夶于设定值且高旁压力调节阀关闭时,低旁压力设定偏置值为设定值(其余情况为0

d.在锅炉膨胀完成至并网期间,当再热器出口压力預设值时低旁压力控制系统中的PI调节器使低旁压力调节阀有最小开度。

e.当偏置值达到设定值时则低压旁路调节阀进入偏差控制。低壓旁路调节阀保持关闭作自动备用。当再热器出口压力超过其设定值时该阀打开以控制再热器出口压力,防止超压

f.低旁压力调节閥的保护快关。当以下任一条件满足时则发出一个脉冲信号,快关低旁压力调节阀:凝汽器真空低;低旁压力调节阀后温度高

g.低旁压力调节阀的快开。当发生FCB时且低旁压力调节阀没有保护快关条件闭锁,则发出一个1 s的脉冲信号快开低旁压力调节阀泄压只有再熱器出口汽压与设定值偏差小于02 MPa时,快开信号才能复归复归后低旁压力调节阀开始进行调节,以稳定再热器出口压力在设定值

低压旁路减温水控制系统

低压旁路减温水控制系统用以控制进入凝汽器的汽温不超过某一定值,同样是一个具有前馈的定值控制系统减温水來自凝结水母管。

a.温度设定值为150℃

b.用温度偏差的微分信号及低旁压力调节阀的开度信号作为前馈,以减少动态偏差

c.当FCB发生时,發出减温水调节阀的全开信号直至低旁减温水调节阀已全开且温度偏差<03℃

汽轮机旁路系统的作用:

1、能够適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。

2、啟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。

3、事故状态下缩短安全閥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,停機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。   

4、改善机组启动性能

机组冷态或热态启动初期,当锅爐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。特别是茬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

1、先投用低旁,再投用高旁

2、投用旁路前,机组必须建立一定的真空

3、低旁的压力调整门开度比高压旁路的调整门开度大。

4、投用旁路控制进入凝汽器的排汽温度不超过90度。

汽轮机旁路控制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,当锅炉和汽轮机的運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啟动、降负荷或甩负荷时是十分需要的

旁路控制系统的组成部分:

由旁路管道,减压、减温阀门及控制机构等组成

(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,适應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溫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、低压旁路系統具有启动、溢流和安全三项功能。

注意事项:1投用旁路前,机组必须建立一定的真空

2,先投用低旁再投用高旁。

3低旁的压力调整门开度比高压旁路的调整门开度大。

4投用旁路,控制进入凝汽器的排汽温度不超过90度

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