超超臨界機組旁路系統的主要功能類

2018-03-16 12:03:01 大云網　點擊量：評論 (0)

超超臨界機組旁路系統的主要功能旁路系統的基本功能是協調鍋爐產汽量與汽機耗汽量之問的不平衡關系改善啟動和負荷特性，提高機組運行的安

超超臨界機組旁路系統的主要功能

旁路系統的基本功能是協調鍋爐產汽量與汽機耗汽量之問的不平衡關系.改善啟動和負荷特性，提高機組運行的安全性、靈活性和負荷的適應性.具體表現為：

(1)改善啟動特性在啟動和甩負荷時，可保護布置在煙溫較高區域的再熱器，防止其燒壞;在汽輪機沖轉前，鍋爐先把主蒸汽和再熱蒸汽壓力、溫度維持在預定水平，使蒸汽溫度和汽缸溫度相匹配，以滿足汽輪機冷態、溫態和熱態的啟動要求，縮短啟動時間，加快啟動速度，嚴格控制汽輪機的金屬溫升率，減少汽輪機金屬疲勞的損耗并延長其壽命。

(2)溢流能力處理負荷瞬變過渡工況時的剩余蒸汽。由于鍋爐的允許降負荷速率比汽輪機小，而其允許的最低負荷又比汽輪機大，故將剩余蒸汽通過旁路系統，能改善瞬變過渡工況時鍋爐運行的穩定性，減少甚至避免鍋爐安全閥動作：當汽輪發電機故障時.可采用停機不停爐的運行方式;或者電網故障時.機組帶廠用電運行.有利于盡快恢復供電.縮小事故范圍.提高電網的穩定性和機組的可用率。

(3)機組啟停時回收工質和熱量，降低噪聲。燃煤鍋爐如不投油助燃，其最低穩燃負荷一般不低于鍋爐額定蒸發量的30～40%.而汽輪機的空載耗汽量一般僅為汽輪機額定耗汽量的5%～10%左右。機組啟停或甩負荷時，鍋爐蒸發量大于汽輪機所需蒸汽量.存在大量剩余蒸汽。設置旁路系統，可回收這部分工質.并減少其熱損失.且可降低嚴重的排汽噪聲、改善環境。

(4)在汽機沖轉前.建立清潔的汽水循環系統。設備及管道停運后，啟動初期蒸汽會夾雜水分、雜質和顆粒等.比如高壓的主蒸汽中往往攜帶有四氧化三鐵(Fe304)硬粒。對汽輪機的進汽口和葉片等處產生顆粒侵蝕，流速越高、侵蝕就越嚴重，特別是超超臨界機組蒸汽通過進汽口處的壓力和流速相對比亞臨界和超臨界機組蒸汽要高，因此這些固體顆粒對進汽口、葉片的沖蝕也更大.尤其在啟動及甩負荷運行時更為突出。采用旁路系統，能有效防止此類物質進入汽輪機.保證汽機安全。

(5)能使鍋爐獨立運行，因而減少了大修及主要設備維修以后整個調試時間和縮短試驗周期。

(6)對配有安全功能的100%容量的高壓旁路三用閥系統.既能在保證汽輪機壽命的前提下縮短啟動時間，又能在汽機快速降負荷時取代鍋爐安全門的作用，且可實現FCB功能，便于極熱態工況下恢復運行和快速升負荷。

(7)滿足電網對機組各種負荷的需求，特別當電網要求機組負荷低于鍋爐穩定燃燒的負荷時。

超超臨界機組旁路系統選擇需考慮的主要因素

旁路系統的選擇包括連接型式、容量及其參數等各方面的選擇，而這些選擇主要與機組在電網中承擔的負荷性質、鍋爐特點、(燃料性質、鍋爐型式、再熱器材料及其布置、調溫方式、鍋爐啟動方式和啟動參數)、汽輪機特點(汽輪機的結構、沖轉方式、冷熱態沖轉參數)、旁路系統設備特點(閥門結構、執行機構類型、自動控制及其聯鎖保護)等因素有關。旁路系統的容量隨設置的目的(即要求實現的功能)不同而不同，旁路系統的功能就決定了其容量的大小。旁路系統的參數選擇直接影響其功能的實現，甚至影響到機組的穩定運行。。從目前形勢來看，旁路系統的簡化是發展趨勢。以節約投資。一般在選擇旁路系統時主要考慮以下幾方面因素：

(1)原則上，如果汽輪機采用中壓缸啟動方式，則必須設置旁路系統，以滿足中壓缸啟動時的供汽循環需要，與此同時.可對布置于煙氣高溫區的再熱器在點火或低負荷時進行通汽冷卻保護若汽輪機不采用中壓缸啟動且再熱器所用的材質較好或布置在煙氣低溫區.能允許干燒若干時間或不要求通汽冷卻，則根據機組運行方式及功能要求等具體情況亦可不設置旁路系統，但不設旁路需采取以下措施：

a.加大最后一級過熱器的疏水管徑，使其通過的容量為鍋爐蒸發量的5%～l5%，即設置啟動疏水旁路，以此解決啟動過程中汽溫上升過慢的問題，從而縮短啟動時間。

(2)負荷性質：國內1000MW 機組均承擔基本負荷，啟停次數較少，一般是冷態或溫態啟動，并且又采用滑參數啟動，沖轉壓力低且鍋爐蒸發量少，選擇較小旁路容量已能基本滿足要求。若偶爾采用熱態啟動，可通過提高沖轉壓力或向空少量排汽(PCV閥排汽)來彌補。因此一般可選擇容量較小的旁路，來滿足啟動和保護再熱器的需要。承擔中間負荷特別是承擔調峰任務的機組，啟停頻繁，常處于多種工況交替如低負荷運行、停機不停爐或帶廠用電運行等狀態.啟動過程中通過向空排汽或延長啟動時間，對于經常熱態啟動的機組，需容量較大的旁路.并適當投油助燃，以滿足鍋爐最低穩燃負荷的要求。目前國內百萬超潮臨界機組.主要承擔基本負荷，適當承擔系統內調峰任務，在汽機旁路系統的設計考慮中可在滿足旁路系統基本功能的情況下盡量簡化.達到優化設計、節省投資的目的。對于機組停機不停爐工況.即在額定參數下汽輪機跳閘，鍋爐維持不投油最低穩燃負荷運行。由于國內1000MW 超超臨界鍋爐，最低穩燃負荷一般為30%BMCR左右，在此負荷時主蒸汽壓力的降低，蒸汽體積流量增大，而使高壓旁路的通流能力降低。停機不停爐的處理事故方法，人們應集中注意力在最必要、最重要的操作上，不希望在處理事故的緊張關頭分出精力來投油槍助燃.而投油槍又需要嚴密監視以免發生爆炸擴展事故，而僅希望依靠聯鎖，在電氣或汽機跳閘時，把燃料量切至保證穩定燃燒所需的最小值，同時依靠聯鎖把旁路系統投入，因此旁路容量應以不投油助燃尚能保證鍋爐穩定燃燒的最低出力為依據。考慮到燃料發熱量的波動，燃燒的穩定性.磨煤機運行的可靠程度、出事故時把燃料量降至最低是不妥的，再加5%余量，故最少需選用40%BMCR容量。根據電廠運行經驗，由于煤種的變化，鍋爐實際運行的最低穩燃負荷均大于鍋爐設計最低穩燃負荷，故旁路的容量在5O%以上才能實現停機不停爐工況。隨著電網容量增大，電網安全性不斷提高，一旦汽輪機跳閘，根據電網負荷需要，其它機組將升負荷運行，電網調度一般不允許該機組幾天內并網.因而該功能設置的必要性不大。

另外。如果機組帶廠用電運行工況，即鍋爐維持不投油最低穩燃負荷，汽機帶廠用電運行，發電機快速減負荷至約5%廠用電工況，由于帶廠用電運行工況是一個極惡劣的運行工況，是以犧牲機組壽命為代價的，且發生機率極少，運行時間短。帶廠用電運行工況不單取決于旁路的設計，還取決于鍋爐及輔機的可控性，控制和保護系統的正確性和可靠性.汽輪機的適應性和穩定性。對某一電網而言，只要其中有一臺或兩臺機組有FCB的功能，就可以在電網解列時.使整個電網快速得到恢復，而不需要每個電廠都有這個功能。對于超超臨界大容量機組.實現帶廠用電運行功能，旁路系統容量增大，還需設置復雜的控制系統，投資增加，且利用率很低，另外1000MW 超超i臨界機組在電網中宜帶基本負荷，所以其旁路系統設置一般可以不考慮帶廠用電運行功能。

(3)鍋爐特點：機組正常運行時再熱器進口煙溫一般均在860oC以上，如果此時再熱器不允許干燒，則必須考慮設置兩級串聯旁路或其他旁路型式保證蒸汽流經再熱器，以此對再熱器進行保護;如果再熱器允許干燒，則可考慮只設置一級大旁路或不設旁路。旁路容量等則需考慮多種因素而定，但是若要滿足鍋爐最低穩燃負荷運行要求，旁路容量就需加大，投資也相應增大，對于帶基本負荷且啟停次數較少的機組是很不經濟的。對1000MW 超超臨界機組具體情況而言，鍋爐不投油最低穩燃負荷一般為<~40%BMCR，如果選擇容量為30%的旁路系統.可考慮用PCV閥向空排放或部分投油加旁路的方法來滿足停機不停爐運行。

(4)汽輪機特點：機組采用高壓缸啟動方式，則可考慮只設置一級大旁路或不設旁路;如果機組采用中壓缸啟動或高、中壓缸聯合啟動方式，則必須采用兩級串聯旁路系統或其他型式旁路系統，以保證蒸汽循環。機組啟動時，旁路容量應根據各種工況下高壓缸或中壓缸所允許的進汽參數來選取。旁路容量的大小直接關系到切換時機組的負荷值和啟動時間。旁路容量小.切換時負荷低.啟動時間長，機組啟動經濟性差;旁路容量增大，切換時負荷高，可提高鍋爐的燃燒率，縮短啟動時間，機組啟動經濟性好，但投資增加。由于凝汽器的結構尺寸并不是隨著機組容量的增大而成正比的增加，要消除大量蒸汽流量的動能并使之冷凝.必然會導致對凝汽器的設計和結構提出特殊的要求。同時，旁路來的蒸汽因未膨脹做功，溫度很高，需耗大量的減溫水，使得初投資和運行維護費增加。由于旁路的實際通流能力必然受到凝汽器允許熱負荷的限制，因此單純的增大旁路容量并不能達到預期效果，應結合凝汽器、凝結水泵容量、鍋爐安全門配置等多方因素，根據綜合的技術經濟比較而定。

(5)執行機構：旁路系統的控制操作機構，主要有電動、氣動和液動幾種。液動或氣動執行機構的力矩大，動作時間快，但需專用設備，投資費用高，維護工作量大。電動執行機構力矩小，動作時間較長，但運行靈活.投資少，工作可靠性高且維修較簡單。針對動作時間較長這一不足。也有部分進口旁路系統配有雙電機，即高速和慢速執行機構，慢速用于機組啟動過程，快速用于迅速啟閉旁路閥。

(6)旁路參數：盡管旁路系統的連接型式及容量基本決定了其功能.但旁路系統的參數選取對于機組特別是具有調峰功能的機組運行同樣有著很大的影響。當機組處于調峰負荷時，若需旁路裝置動作，高旁參數選取不當將引起高壓缸排汽不暢、高壓缸排汽壓力增高而危及汽機的安全運行等。旁路系統參數的選擇，主要指高壓旁路閥出口參數的確定，高壓旁路閥后參數決定了機組在低負荷運行時旁路系統的出力，同時直接影響到汽機在低負荷下的正常運行。

目前，國內發電廠使用最多旁路系統為美國CCI公司、德國(Bopp and Reuther)等國外知名公司的產品。

b.增加向空排汽PCV閥的容量，使過熱器能快速向空排汽。