主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统

主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统
一、概述
主蒸汽系统是指从锅炉过热器联箱出口至汽轮机主汽阀进口的主蒸汽管道、阀门、疏水管等设备、部件组成的工作系统。

主蒸汽管道是指从锅炉过热器出口输送新蒸汽到汽轮机高压主汽门的管道，同时还包括管道上的疏水管道以及锅炉过热器出口的安全阀及排汽管道。

再热蒸汽系统分为冷再热蒸汽及热再热蒸汽系统。

冷再热蒸汽管道是指从汽轮机高压缸排汽口输送低温再热蒸汽到锅炉再热器进口的管道，同时还包括管道上的疏水管道以及锅炉再热器进口的安全阀及排汽管道。

另外还包括与冷再热蒸汽管道相连的几根支管。

旁路装置的选择与汽轮机特性、锅炉型式及结构特性、燃料种类、运行方式、电网对机组的要求等因素有关。

二、旁路系统的作用
1、缩短启动时间，改善启动条件，延长汽轮机寿命。

2、溢流作用：即协调机炉间不平衡汽量，溢流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，使机组能适应频繁启停和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内。

3、保护再热器：在汽轮机启动或甩负荷工况下，经旁路系统把新蒸汽减温减压后送入再热器，防止再热器干烧，起到保护再热器的作用。

4、回收工质、热量和消除噪声污染：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，减少甚至避免安全阀动作。

5、旁路系统投入后，待冷再压力达到高辅压力时，用冷再供高辅用汽。

三、旁路装置的选型
对于百万千瓦级机组，当前世界上欧、美、日、俄（苏）等不同的技术流派基本都采用超（超）临界技术，为满足机组启动、机炉协调等功能要求，均设置了汽轮机旁路系统。

但由于地域及技术体系的不同，对于旁路系统的配置及运行方式也有很大差别。

在美国，一般都采用小于20%BMCR 的小旁路，仅用于机组启动阶段，锅炉过热器出口配置安全阀。

日本基本上传承了美国的技术体系。

欧洲在旁路系统的应用上，其理念与美（日）体系不同，百万级机组大部分釆用了 100%的高、低压旁路配置，拓展了旁路系统的作用。

旁路的选型与机组的启动方式有关，一般1000MW —次再热机组均考虑高压缸启动及高中压缸联合启动两种方式。

高压缸启动方式下，高压调门控制蒸汽量控制汽轮机的冲动转速和负荷，中压调节门全开；高中压缸联合启动方式下，高压调门控制机组转速及负荷，中压调节门跟踪高压调节门开度或者跟踪机组负荷参与机组的转速及负荷控制，多余蒸汽通过汽机中压旁路阀，进入凝汽器，一般在30%负荷左右中压调节门全开。

二次再热机组启动方式有超高压缸+高压缸启动、超高压缸+高中压缸联合启动、单中压缸启动等不同启动方式。

四、高、低旁阀结构
1、高压旁路
高压旁路装置由高压旁路阀、喷水调节阀、喷水隔离阀及相应管道等组成。

高、低压旁路阀及其喷水调节阀、喷水隔离阀为电动操作，当失电时阀门维持失电前状态。

01－阀座；02－阀盖；03－阀进口滤网；04－阀出口滤网；
05－阀体； 06－阀杆； 07－阀头； 08－减温水喷嘴；
高旁路阀示意
高旁阀兼有减温减压、调节、截止的作用。

新蒸汽沿水平管道引入阀进口滤网，经阀头至阀出口滤网，蒸汽由于缩放作用而减压，减温水从阀下部减温水喷嘴进入，高温蒸汽被减温后进入阀后连接管道。

2、低压旁路
低压旁路系统装置由低压旁路阀（低旁阀）、喷水调节阀、喷水隔离阀、凝汽器喉部下方的三级减温减压器等组成。

低旁主要对低旁后压力进行调节，旁路正常后维持低旁前压力 1.1MPa，低旁减温水调节阀根据低旁的压力和蒸汽温度进行调节，在低旁开启前，减温水调节阀先稍开。

维持低旁后蒸汽温度140℃。

三级减温减压器采用三级减压、一次喷水减温的结构形式，进一步降低进入凝汽器的蒸汽压力、温度，从而保护凝汽器和防止热汽返回低压缸使低压缸过热。

低旁阀与高旁阀同样，兼有减温减压、调节、截止的作用。

01－阀座；02－阀盖；03－阀进口滤网；04－阀出口滤网；
05－阀体； 06－阀杆； 07－阀头； 08－减温水喷嘴；
低压旁路阀示意图
3、三级减温减压器
采用三级减压、一次喷水减温的结构形式。

低旁蒸汽进入减温减压器的管末端开孔区，喷向减温减压器壳体内，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个小孔，进行第一次临界膨胀降压，在壳体内扩容降压到0.3MPa。

在壳体内壁沿圆周方向均布设有4个雾化喷嘴，从凝结水系统来的减温水雾化后与蒸汽充分混合汽化达到减温的目的。

经过第一级减温减压后的蒸汽通过壳体内锥形喷网上的数个小孔，进行第二次临界
膨胀降压，扩散到减温减压器后部区域，使蒸汽进一步扩容降压到0.1 MPa。

最后蒸汽通过分布在壳体及封头上的小孔进行第三次临界膨胀降压至0.047MPa，使蒸汽最终扩散到整个排汽装置区域。

旁路投入时，减温喷水必须同时投入，否则将导致进入排汽装置内的蒸汽温度超过允许值，对减温减压器和排汽装置造成损害。

喷水源取自凝结水杂用系统，设计压力为0.9MPa，总喷水量约27.5 t/h，喷水经过滤后通过喷水调节阀接入减温减压器，以防喷孔堵塞。

减温减压器的喷水系统中的喷水控制阀应与低压旁路阀动作信号联锁，当低压旁路阀动作时，喷水控制阀相应动作，喷入冷却水。

五、旁路系统的投入及注意事项
旁路系统的投入
1.确认给水系统、凝结水系统运行正常，高低压旁路减温水压力合适。

高低压旁路系统所有疏水手动门、气动门开启。

2.当锅炉主汽压力在0.1MPa以上开始对旁路进行预暖。

3.旁路的预暖应采用高旁、低旁同时进行的方法，旁路温度阀、压力阀投入的顺序为：高旁先投蒸汽后投减温水，低旁先投减温水后投蒸汽。

4.缓慢将低压旁路减温水温度调节阀开启4%，再开启低压旁路压力调节阀5%，低旁减温水电动阀自动联开，对低旁进行预暖。

5.缓慢开启高旁压力阀5%左右，开启高旁温度调节阀4%，高旁减温水电动阀自动开启，对高旁进行预暖。

在开启高低旁路压力阀进行预暖时，注意旁路管道的振动，要用测温仪或手摸旁路系统各疏水管道进行检查确认畅通无堵塞。

6.当高低压旁路系统暖好后根据主、再热蒸汽压力情况将高、低压旁路压力调阀逐渐开大，或投入自动。

7.当低旁后温度升高至40～50℃时将三级减温水投入“自动”先设定低些0.1Mpa左右，随着温度的增长逐渐将设定值增大至0.3MPa。

8.当低压旁路阀后温度接近100℃时将低旁温度调节阀投入自动（低旁内部逻辑自动设
置不超过120℃）。

9.当低旁入口压力达0.8～0.9MPa左右时即可将低旁压力调节阀投入自动（低旁内部逻辑自动设置低旁入口压力1.1MPa）。

10.投入高旁后注意高旁后压力、温度上升的速率，应尽早将高旁温度调节阀投入自动（高旁内部逻辑自动设置高旁后温度不超过320℃，通过设定偏差的大于设置即可设定高旁后温度，正常时偏差设置为“0”即可）。

11.随着锅炉的升温升压逐渐开大高压旁路压力调节阀、低压旁路压力调节阀。

旁路系统可协调机炉参数，在机组各种启动工况下，控制合适的升温升压率，使蒸汽温度和汽轮机金属温度相匹配，缩短启动时间，提高经济性。

旁路系统投入注意事项：
1.高低压旁路投入后注意控制高旁后温度小于400℃，再热冷段压力小于
2.2MPa，防止高旁保护快关造成参数波动，一般维持高旁后温度在300℃左右，压力小于1.1MPa。

2.高压旁路投入后注意高旁后温度的变化，因为此测点是高旁快关逻辑用测点，当此温度测点变坏点后会造成高旁保护关闭。

3.高低压旁路投入后注意控制主汽、再热汽温度、压力上升的速度要匹配，防止出现压力上升太快而温度不涨情况。

4.低压旁路投入后注意控制低旁出口压力小于0.64MPa,排汽装置内温度小于80℃，低旁后温度小于190℃，低旁减温水压力大于1.2MPa，防止低压旁路关闭造成参数波动。

5.旁路系统投入后如果手动，机组要按机组启动各工况曲线调节高旁流量接近要求值。

6.三级减温器进入低压缸温度不能超过120℃。

六、旁路系统联锁保护
发生下列情况之一时，自动关闭高压旁路调节阀：
1)高旁阀后蒸汽压力大于2MPa，且任一低旁阀开度＜2%。

2)高旁出口温度高（400℃）。

3)MFT。

4)DEH选择高压缸启动方式。

5)中压缸启动方式下转换区结束。

6)高排逆止门未关，且高调门全关。

7)旁路控制气压力低低。

发生下列情况之一时，自动关闭低压旁路调节阀：
1)锅炉MFT。

2)排气管道压力高(3选2)＞60kPa。

3)排气管道温度高 (3选2)＞100℃。

4)选择高压缸启动方式。

5)任一低旁喷水压力低至1.6 MPa。

6)旁路控制气压力低低。

7)任一低旁出口蒸汽温度高至185℃，延时10s。

8)任一低旁出口蒸汽压力高至0.65MPa。

9)任一低旁阀＞5%而低旁喷水调节阀＜2%，延时10s。