武志玲 李富云 崔海波

(1.山西章澤電力股份有限公司，山西 章澤 046021;2.云南電網(wǎng)電力研究院，云南 昆明 650217)

1 前言

國內(nèi)汽輪機(jī)啟動方式分為:帶旁路的高中壓缸聯(lián)合啟動、中壓缸啟動和不帶旁路的高壓缸啟動方式。為適應(yīng)電網(wǎng)對機(jī)組快速啟動的要求并減少汽輪機(jī)本體金屬壽命的消耗，現(xiàn)在的大容量、高參數(shù)機(jī)組基本都采用帶旁路的啟動方式。帶旁路的啟動系統(tǒng)為適應(yīng)不同的啟動方式又分為:高、低壓兩級串聯(lián)旁路、高壓一級大旁路、三級大旁路系統(tǒng)、三用閥旁路系統(tǒng)等。

2 汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)功能

汽機(jī)旁路系統(tǒng)的功能是排放汽機(jī)所不能接納的蒸汽。在機(jī)組啟動期間可作為啟動排汽閥，在降負(fù)荷時起減壓閥作用，并可維持停機(jī)不停爐狀態(tài)。有旁路系統(tǒng)的機(jī)組特別適應(yīng)調(diào)峰機(jī)組快速啟動或停機(jī)的要求，同時能大量節(jié)省暖機(jī)和穩(wěn)燃的費(fèi)用與時間。當(dāng)機(jī)組快速甩負(fù)荷時，可迅速排除蒸汽，實現(xiàn)對鍋爐的保護(hù)。

對于大型超臨界機(jī)組，汽機(jī)旁路系統(tǒng)是重要的輔助系統(tǒng)。超臨界直流鍋爐的啟動特點是在啟動初期，鍋爐在最低直流負(fù)荷以下運(yùn)行，必須通過旁路系統(tǒng)協(xié)調(diào)鍋爐與汽機(jī)的參數(shù)差異，控制旁路閥使機(jī)組按給定的壓力進(jìn)行升壓，在冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動和極熱態(tài)啟動工況下，使蒸汽溫度和汽機(jī)金屬溫度相匹配，縮短啟動時間，滿足電網(wǎng)對各種負(fù)荷的特殊要求，實現(xiàn)機(jī)組FCB功能，滿足機(jī)組的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性要求。

3 超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)容量選擇

3.1 超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)容量選擇

由于鍋爐運(yùn)行方式基本上帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰，對于調(diào)峰機(jī)組，要求經(jīng)常熱態(tài)啟動，有時還要求停機(jī)不停爐、帶廠用電運(yùn)行，這都要求機(jī)組有較大容量的旁路系統(tǒng)。

在確定旁路容量時，主要考慮的因素是機(jī)組的啟動工況、甩負(fù)荷工況及機(jī)組啟動時間的要求。容量選擇原則為高壓旁路的容量能保證鍋爐壓力無明顯變化情況下全部新蒸汽可以順利通過;低壓旁路的容量能保證冷凝器系統(tǒng)不受明顯擾動情況下通過部分或全部再熱蒸汽。

根據(jù)旁路系統(tǒng)不同的作用，旁路系統(tǒng)在各個電廠采用的方式及容量也不盡相同，也是超臨界機(jī)組中差異較大的一個系統(tǒng)。

若旁路系統(tǒng)僅作滿足機(jī)組正常啟動時的要求，旁路容量一般選用40%BMCR左右;若旁路系統(tǒng)要滿足只帶廠用電(FCB工況)運(yùn)行或機(jī)組甩負(fù)荷后維持3000r/min運(yùn)行，則高壓旁路容量至少選70%BMCR，低壓旁路應(yīng)選50%BMCR以上。

目前國產(chǎn)超臨界機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)大多采用大聯(lián)鎖設(shè)計，因此旁路系統(tǒng)容量選擇一般僅滿足機(jī)組正常啟動時的要求就可以。

3.2 超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)的運(yùn)行方式

目前國內(nèi)大部分的超臨界機(jī)組采用高、低壓兩級串聯(lián)旁路，由于再熱器中有蒸汽冷卻，使得高溫再熱器金屬壁溫低于高溫再熱器入口煙氣溫度，使得鍋爐投入燃料量的限制得以放寬。

汽機(jī)高、低壓兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)中主要閥門功能:高壓旁路閥用于主蒸汽壓力調(diào)節(jié);低壓旁路閥用于再熱蒸汽壓力調(diào)節(jié)。旁路系統(tǒng)的運(yùn)行方式與汽機(jī)沖轉(zhuǎn)方式和啟動方式等有關(guān)。

機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)啟動時，在鍋爐點火前，高壓旁路閥全關(guān);點火后，視鍋爐升溫升壓情況，打開高壓旁路閥，此時高壓旁路閥的開度隨主蒸汽壓力比例變化，建立壓力;汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前，高壓旁路閥控制蒸汽壓力約為8MPa;汽機(jī)沖轉(zhuǎn)后，高壓旁路閥開度逐漸減小，維持主蒸汽壓力約為8MPa;當(dāng)負(fù)荷達(dá)到15%MCR后，高壓旁路閥全關(guān)，鍋爐主蒸汽壓力控制轉(zhuǎn)為水煤比控制。

機(jī)組極熱態(tài)啟動時，由于主蒸汽壓力已經(jīng)建立，將高壓旁路閥的設(shè)定壓力改為3MPa左右;鍋爐點火經(jīng)過約10min后，將高壓旁路閥的設(shè)定壓力改為約8MPa;當(dāng)達(dá)到15%MCR時，高壓旁路閥全關(guān)，鍋爐主蒸汽壓力控制轉(zhuǎn)為水煤比控制。

4 高中壓缸聯(lián)合啟動旁路

在高中壓缸聯(lián)合啟動過程中，主汽壓力與再熱蒸汽壓力都需要維持穩(wěn)定，高低壓旁路的控制有些需要特別注意的問題。

4.1 高壓旁路控制方式

旁路系統(tǒng)的自動控制在各主要制造廠都有較為成熟的設(shè)計，一般分為并網(wǎng)前的“升壓”、“定壓”，并網(wǎng)后的“跟隨”等幾個模式，壓力的設(shè)定值由邏輯中的設(shè)定值生成器自動設(shè)定。但在實際運(yùn)行中，也有將旁路的壓力自動控制簡化，壓力設(shè)定值在各個階段都由操作員人工設(shè)定，稱為簡單自動控制。

對于高壓旁路，主要是維持主汽壓力穩(wěn)定。機(jī)組啟動至并網(wǎng)前，無論是自動生成壓力設(shè)定值還是手動設(shè)定，都能滿足運(yùn)行要求。機(jī)組并網(wǎng)后，隨著汽機(jī)升負(fù)荷，GV開大，主汽壓力降低，高壓旁路將自動關(guān)小維持汽壓直到關(guān)閉。

如果是自動生成設(shè)定值，那么設(shè)定值將跟隨主汽壓力，并在設(shè)定值上加一個偏置dP，即使主汽壓力隨鍋爐的燃料量增加而上升，也能保證高旁關(guān)閉。如果是簡單自動控制，那么在高旁關(guān)閉后，壓力設(shè)定值仍然是并網(wǎng)前的值，這時應(yīng)退出高旁的壓力自動狀態(tài)，避免在主汽壓力上升時高旁再次打開。

4.2 低壓旁路控制方式

對于低壓旁路，主要是維持再熱蒸汽壓力的穩(wěn)定。機(jī)組啟動至并網(wǎng)前，無論是自動生成壓力設(shè)定值還是手動設(shè)定，都能滿足運(yùn)行要求。

但對聯(lián)合啟動來說會產(chǎn)生一個問題，并網(wǎng)后至高排通風(fēng)閥關(guān)閉前，汽機(jī)調(diào)節(jié)級壓力與再熱壓力并無必然聯(lián)系，這將導(dǎo)致低旁可能會開啟也可能會關(guān)閉，這樣的調(diào)節(jié)對維持再熱蒸汽壓力的低旁來說是不正確的。即使高排通風(fēng)閥已關(guān)閉，高壓缸蒸汽進(jìn)入再熱器，此時調(diào)節(jié)級壓力必然高于再熱汽壓，低旁會自動關(guān)閉，也會產(chǎn)生問題:如果此前低旁開度較大，當(dāng)?shù)团暂^快地關(guān)閉后，再熱蒸汽壓力勢必上升較多，而IV的開度是有壓力修正的，再熱蒸汽壓力上升越多，IV關(guān)小得越多，最終導(dǎo)致再熱蒸汽力壓力惡性升高，因而高壓缸排汽壓力和溫度也隨之升高，可能會觸發(fā)汽輪機(jī)保護(hù)，造成停機(jī)。

如果低旁是簡單自動控制，當(dāng)升負(fù)荷IV開大時，再熱蒸汽壓力降低，低旁會自動關(guān)小以維持再熱蒸汽壓力，但當(dāng)IV全開后，隨著汽機(jī)進(jìn)汽量增加，再熱蒸汽壓力會隨之升高，此時低旁反而會再次打開。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)再熱蒸汽壓力開始升高后，應(yīng)將低旁切除自動，手動關(guān)閉?？梢?，由于高中壓缸聯(lián)合啟動的特殊性，對采用廠家設(shè)計自動生成設(shè)定值的旁路系統(tǒng)，其控制方式必須根據(jù)實際的啟動過程加以修改。尤其對低旁的控制，修改量更多，要避免并網(wǎng)后可能造成的非停。

對簡單自動控制的旁路，壓力設(shè)定值完全由操作員決定，可根據(jù)實際情況操作，但要注意的是，并網(wǎng)后如果要手動關(guān)閉低旁，決不可操之過急，否則低旁關(guān)閉過快的后果與上面提到的因自動生成設(shè)定值引起的低旁關(guān)閉一樣，可能會造成機(jī)組非停。

5 結(jié)束語

旁路系統(tǒng)的運(yùn)行方式與汽機(jī)沖轉(zhuǎn)方式和啟動方式等有關(guān)。對超臨界機(jī)組的汽機(jī)旁路的控制，應(yīng)根據(jù)啟動方式，針對啟動時間的要求、有無再循環(huán)泵、機(jī)組是否參與調(diào)峰、快速啟停、甩負(fù)荷、燃燒調(diào)整和控制、再熱器冷卻、汽機(jī)金屬溫度匹配等綜合因素來考慮，盡量做到滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求。

［1］岡部和之.超臨界參數(shù)鍋爐:變壓運(yùn)行超臨界直流鍋爐啟動系統(tǒng)的設(shè)計［Z］.上海鍋爐廠，1984.

［2］樊泉桂.亞臨界與超臨界參數(shù)鍋爐［M］.北京:中國電力出版社，2001.