[摘要]文章分析300MW機(jī)組汽機(jī)旁路系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)這些功能必須滿足的要求，并針對某機(jī)組汽機(jī)旁路系統(tǒng)出現(xiàn)的實(shí)際問題進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]運(yùn)行方式；事故處理；選型

[作者簡介]朱學(xué)勤，廣東省粵電集團(tuán)有限公司沙角A電廠，廣東東莞，523936

[中圖分類號]TM621.3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1007-7723(2009)01-0037-0002

目前，在300MW機(jī)組旁路的選型問題上國內(nèi)爭議很大，不同地區(qū)、不同發(fā)電公司的主流意見并不一致。本文擬從實(shí)用角度探討旁路系統(tǒng)的功能定位及其類型、容量的選擇原則。

一、旁路系統(tǒng)的功能介紹

(一)啟動(dòng)功能

在各種啟動(dòng)工況下，保證鍋爐產(chǎn)生的蒸汽溫度能迅速與汽輪機(jī)金屬溫度相匹配，降低熱應(yīng)力并縮短啟動(dòng)時(shí)間。

(二)保護(hù)再熱器

如主蒸汽不滿足汽輪機(jī)進(jìn)汽要求時(shí)，能使主蒸汽經(jīng)過高旁減溫減壓后進(jìn)入再熱器冷端，防止再熱器干燒，起到保護(hù)作用。

(三)保護(hù)汽機(jī)通流部分

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，由于溫度的變化，附著在管壁表面的金屬氧化顆粒會脫落并進(jìn)入蒸汽，如果這些小顆粒進(jìn)入汽機(jī)，會對汽機(jī)通流部分造成侵蝕。所以，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)投運(yùn)旁路的目的之一是使蒸汽中的固體小顆粒通過旁路系統(tǒng)進(jìn)入凝汽器，從而防止汽輪機(jī)調(diào)速汽門、噴嘴及葉片的硬力侵蝕。

(四)維持機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行

當(dāng)電網(wǎng)要求機(jī)組負(fù)荷低于鍋爐穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，必須投運(yùn)旁路以維持鍋爐的最低燃燒量。

(五)調(diào)整鍋爐壓力，回收工質(zhì)功能

旁路系統(tǒng)能夠適應(yīng)定壓和滑壓運(yùn)行，在機(jī)組負(fù)荷變化或鍋爐燃燒波動(dòng)時(shí)，具有調(diào)節(jié)功能，避免鍋爐安全閥動(dòng)作、減小噪音、回收工質(zhì)。設(shè)置100％旁路系統(tǒng)的鍋爐可以不設(shè)置過熱器安全閥，在汽輪機(jī)快速降負(fù)荷或甩負(fù)荷時(shí)，高旁減壓閥、低旁減壓閥等快速(2s～3s)開啟之后自動(dòng)跟蹤，能使主汽壓平穩(wěn)過渡，汽輪機(jī)維持額定轉(zhuǎn)速，防止鍋爐壓力飛升。

(六)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)中壓缸啟動(dòng)功能

大容量的旁路系統(tǒng)可滿足機(jī)組中壓缸啟動(dòng)要求，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

二、旁路系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)

旁路系統(tǒng)要想順利實(shí)現(xiàn)以上功能，必須滿足以下幾點(diǎn)要求：

第一，汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)中除需設(shè)計(jì)旁路本身的管道外還必須設(shè)置必要的輔助管道和閥門，如在汽輪機(jī)的高壓缸排汽口(逆止閥前)設(shè)計(jì)通向凝汽器的管路和閥門等。

第二，汽輪機(jī)本體部分的閥門(中壓主汽閥、高壓排汽逆止閥)及旁路系統(tǒng)各閥門(主汽調(diào)節(jié)閥、減溫水調(diào)節(jié)閥)有良好的嚴(yán)密性和可靠性。

第三，旁路系統(tǒng)的控制部分和汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)從適應(yīng)各種工況下的運(yùn)行要求出發(fā)，做好信號的協(xié)調(diào)和參數(shù)的設(shè)置。

第四，高壓缸進(jìn)汽通流量與中壓缸進(jìn)汽通流量之間的比值可根據(jù)不同的情況進(jìn)行變化。

第五，汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)管路(含旁路系統(tǒng)管路)布置合理，管路的走向和強(qiáng)度應(yīng)能避免在應(yīng)急工況打開旁路時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)造成的管道損壞。

第六，旁路系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)合理的疏水系統(tǒng)，避免發(fā)生管道內(nèi)的水沖擊。

三、旁路系統(tǒng)選型的實(shí)例分析

某機(jī)組在廢棄30％MCR旁路系統(tǒng)運(yùn)行兩年后大修中發(fā)現(xiàn)如下問題：

一是調(diào)節(jié)級噴嘴損壞：高壓內(nèi)缸打開后發(fā)現(xiàn)噴嘴組的出汽邊損壞。

二是中壓第一級隔板靜葉出汽邊損壞：中壓第一級隔板靜葉上半出汽邊順氣流方向有40片損壞，且順氣流方向逐漸發(fā)展嚴(yán)重。中壓第一級隔板靜葉，動(dòng)葉。

經(jīng)過分析研究，造成這些損壞的原因有兩個(gè)：

(一)固體顆粒的沖擊

受熱面管道內(nèi)的金屬氧化物脫落，被蒸汽機(jī)械攜帶沖擊葉片。固體顆粒侵襲多發(fā)生在機(jī)組啟停階段及變工況運(yùn)行時(shí)，損害部位多在葉片的出汽邊內(nèi)弧側(cè)，而且造成葉根處金屬沉積。

(二)濕蒸汽沖蝕

機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽柜端部5號、6號調(diào)門閥座環(huán)處的凝結(jié)水滴，當(dāng)調(diào)門開啟瞬間會進(jìn)入汽輪機(jī)，對葉片造成沖蝕。

從上面的例子可以看出：旁路系統(tǒng)對機(jī)組的影響是一個(gè)長期而緩慢的過程。不論是從機(jī)組長期經(jīng)濟(jì)效益還是對汽輪機(jī)壽命的影響來看，旁路系統(tǒng)在提高機(jī)組使用率、減少機(jī)組在啟動(dòng)過程中汽輪機(jī)特別是調(diào)節(jié)級的腐蝕，延長汽輪機(jī)壽命都有著不可替代的影響。

如果旁路系統(tǒng)選擇設(shè)置快開功能，就必須選擇30％MCR以上的大旁路系統(tǒng)；如果管道里面積水，旁路快開就有可能造成水沖擊，嚴(yán)重時(shí)甚至造成管道的損壞，所以旁路系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快開功能，旁路疏水系統(tǒng)要保證能及時(shí)將管道內(nèi)積水排干凈，其要保持熱態(tài)運(yùn)行工況，這將增加汽輪機(jī)熱耗，從而影響到汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)的選型上必須充分考慮機(jī)組在各方面的需要，既要有利于提高機(jī)組的長期經(jīng)濟(jì)效益，又要能減少機(jī)組建設(shè)的初投資。

四、旁路系統(tǒng)的選型原則

(一)機(jī)組的運(yùn)行方式

機(jī)組在電網(wǎng)中承擔(dān)的任務(wù)與機(jī)組的運(yùn)行方式有著直接的聯(lián)系，按照所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，其大致可分為：

1基本負(fù)荷機(jī)組

基本負(fù)荷機(jī)組經(jīng)常帶滿負(fù)荷或接近滿負(fù)荷，年啟動(dòng)次數(shù)少，主要以計(jì)劃停機(jī)為主。這種類型的機(jī)組啟停次數(shù)少，但要求事故狀態(tài)下能快速恢復(fù)，可以選用15％MCR旁路系統(tǒng)或5％MCR串聯(lián)疏水來提高啟動(dòng)速度。在旁路系統(tǒng)的選擇上應(yīng)偏重于維持機(jī)組日常運(yùn)行的穩(wěn)定性和在事故狀態(tài)下迅速恢復(fù)運(yùn)行的能力，提高機(jī)組日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效率和機(jī)組的可用率。

2調(diào)峰機(jī)組

調(diào)峰機(jī)組白天帶滿負(fù)荷，夜間和休息日帶低負(fù)荷甚至停機(jī)，在選擇旁路系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)側(cè)重于維持機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)燃能力，縮短啟停的時(shí)間，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。由于機(jī)組啟停頻繁，為了減少對汽機(jī)調(diào)節(jié)級和中壓缸第一級的損壞，應(yīng)當(dāng)選用容量較大的30％MCR旁路系統(tǒng)或15％MCR旁路系統(tǒng)。

(二)機(jī)組的啟動(dòng)方式

1高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)

高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)即高中壓缸同時(shí)進(jìn)汽沖轉(zhuǎn)。這種啟動(dòng)方式雖然存在著啟動(dòng)慢等缺點(diǎn)，但由于高中壓缸的加熱比較均勻，汽輪機(jī)系統(tǒng)比較簡單，甚至可以不設(shè)置旁路系統(tǒng)，故得到了廣泛的應(yīng)用。

2中壓缸啟動(dòng)

中壓缸啟動(dòng)即啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)時(shí)高壓缸不進(jìn)汽而中壓缸進(jìn)汽沖轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速或帶初負(fù)荷后，再切換至高壓缸進(jìn)汽。中壓缸啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：高壓缸熱應(yīng)力小、啟動(dòng)速度快。

其缺點(diǎn)是：必須要設(shè)置汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)和高壓缸排汽通風(fēng)閥(VV閥)；控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，在DEH邏輯的設(shè)計(jì)上的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。

(三)事故處理方式

機(jī)組旁路系統(tǒng)處理事故時(shí)重點(diǎn)考慮的還有單元機(jī)組因電網(wǎng)故障甩負(fù)荷時(shí)鍋爐的處理方式，主要有兩種：

1停機(jī)停爐的方式

一般在再熱器在低煙溫區(qū)域的情況下使用，即再熱器不需要保護(hù)，機(jī)組啟動(dòng)過程對進(jìn)汽參數(shù)無嚴(yán)格要求。這種事故處理方式可以選擇較低容量的旁路甚至可以取消旁路，而選用5％BMCR的串聯(lián)疏水來替代。

2鍋爐維持最低負(fù)荷運(yùn)行，汽輪機(jī)空轉(zhuǎn)或帶廠用電運(yùn)行

如果選擇這種方式，就必須選擇大容量的旁路系統(tǒng)，而且要求其有較先進(jìn)的控制、保護(hù)、連鎖功能，初投資高，日常的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也比較高；對電網(wǎng)來說，這種事故處理方式對保證電網(wǎng)安全運(yùn)行有利，但隨著電網(wǎng)容量的增長和保護(hù)系統(tǒng)的完善，發(fā)生全網(wǎng)停電的可能性很低，所以電廠一般不選擇這種事故處理方式。

五、結(jié)語

隨著技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，300MW機(jī)組一般已不選擇大容量的旁路系統(tǒng)，但又不能完全取消旁路系統(tǒng)，因?yàn)樗谔岣咂啓C(jī)壽命上有著不可替代的作用。