汽轮机旁路系统基本知识

汽轮机旁路系统

一、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：

（1） 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。

（2） 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。

（3） 在机组启动和甩负荷时，保护再热器不干烧和超温。

（4） 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。

2． 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。

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、低旁容量均为40% 。

4 旁路系统的主要技术数据

5． 旁路阀门结构特点

Bopp&Reuther公司生产的高、低压旁路阀采用先减压、后减温的结构型式，与传统的结构（减压减温同时进行）不同。这种结构型式能更好地实现减温水雾化效果，尤其在大流量、有快速动作要求和启动次数较多时，可较好地防止阀体受到侵蚀；其阀后喷水采用中央喷头，布置在消音器后面，冷却水从喷头中以扇型、雾状、高速（音速）喷出，达到较好的雾化效果和防止蒸汽带水；其减压采用多级减压方式，以减少气蚀危险及降低噪音。阀体和阀盖由抗热锻钢组成。阀盖设计为受压密封型，通过石墨填料来密封阀体。阀轴和多孔式节流阀盘由抗热不锈钢组成。

旁路系统阀门由液压控制，其动作是靠蓄能器内的油压完成操作的，旁路阀门在液压油压失去时保持关闭。若系统断电，油泵不能给储油罐提供补充压力，此时的蓄能器仍能保证阀门1.5个的工作行程。

高旁减压阀 低旁减压阀

6 低旁三级减温器

减温器装焊在凝汽器喉部的端板上，采用三级减压、一次喷水减温的结构形式，。低旁来的蒸汽经过低旁减压阀后进入三级减温器的管末端开孔区，喷向减温器壳体内，壳体内壁上设有不锈钢防冲蚀挡板。汽流通过蒸汽管末端开孔区上的多各小孔，进行第一次膨胀减压

到0.3MPa。在壳体内壁烟圆周方向均布设有4个雾化喷嘴，从凝结水来的减温水雾化后与蒸汽充分混合汽化达到减温的目的；蒸汽继续通过锥形体喷网上的数个小孔，进行第二次膨胀减压到0.1MPa，同时蒸汽扩散到减温器的后部区域；最后蒸汽通过分布在壳体和封头上的小孔进行第三次膨胀降压到0.047MPa,使蒸汽最终扩散到整个凝汽器区域。

减温器主要特性参数（设计值）：

蒸汽进口压力 0.6MPa 减温减压后压力 0.047MPa

蒸汽进口温度 160℃ 减温减压后温度 80℃

蒸汽进口流量 600t/h 喷水压力 0.9MPa 低旁投入时，减温水必须同时投入，以免蒸汽温度超过允许值对减温器和凝汽器造成损害。喷水来自凝结水杂用水，设计压力0.9MPa，总喷水量约27.5t/h。喷水应过滤后通过调节阀接入减温器，防止喷孔堵住。