馬騰

（深能集團(tuán)媽灣電力有限公司，廣東 深圳 518052）

1 汽機旁路的作用

（1）改善機組啟動性能。機組在各種啟動方式下（冷態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)）都需通過汽旁路來控制主汽壓力和主汽溫度的匹配，使得主蒸汽盡快達(dá)到最佳的工況實現(xiàn)機組的沖轉(zhuǎn)。這是汽機旁路的最基本功能，目前，我廠在役的6臺機組的汽機旁路主要是為了這一功能。但是，實現(xiàn)這一功能可以通過更簡單、更省錢的辦法實現(xiàn)。如美國和日本，為了實現(xiàn)這一功能，就只設(shè)了一臺10%MCR的鍋爐啟動閥實現(xiàn)。

（2）在啟動和甩負(fù)荷時，可通過汽機高旁減壓閥的打開，使主蒸汽通過高旁減壓閥流至再熱器，保護(hù)再熱器避免干燒。不設(shè)二級串級旁路的機組，在設(shè)計時，要考慮再熱器的布置和材料的選型。

（3）實現(xiàn)停機不停爐的功能（這也是所謂FCB的功能）。我們二級串級汽機旁路系統(tǒng)的設(shè)計是為了實現(xiàn)這一終極目標(biāo)。歐盟從20世紀(jì)70年代就要求新投產(chǎn)機組必須實現(xiàn)FCB功能，我國也從嚴(yán)要求自己，80年代后的新上機組必須設(shè)二級串級汽機旁路系統(tǒng)，而且要求汽機旁路要有5s內(nèi)全開的快開功能，只能選蘇壽的液動旁路系統(tǒng)。但事實上，從280年代投產(chǎn)的成千上萬的煤電機組中，無一實現(xiàn)FCB功能。因為機組要實現(xiàn)FCB功能不只是汽機旁路的問題，還有很多其他問題，如小機汽源切換、高壓缸排汽溫度等難題。實現(xiàn)FCB是一個綜合問題，是最能體現(xiàn)機組的管理水平的問題。

①超臨界機組，防止固態(tài)顆粒對汽機噴嘴的侵蝕問題。600MW以上的機組，蒸汽通道在高溫高壓下，蒸汽管道受熱面的表皮容易脫落高溫氧化的顆粒，如果沒有高、低旁路沖洗蒸汽中的顆粒，金屬表面脫落下來的顆粒會沖積在汽機噴嘴上不用二年就會堵塞了噴嘴。因此，對超臨界機組來說，二級串級汽機旁路是了必須。超臨界機組在沖轉(zhuǎn)前，必須至少20多分鐘打開汽機高、低旁系統(tǒng)進(jìn)行自沖洗，甚至要多次改變閥門開度，使金屬顆粒沖至凝汽器內(nèi)。

②起部分安全門的作用。當(dāng)機組發(fā)生故障時，可通過打開汽機旁路閥門來泄壓，特別是采用100%MCR容量的三用閥旁路系統(tǒng)，可取代主蒸汽的安全門。

③有助于機組的深度高峰。一般機組負(fù)荷在50%MCR以上時，可不投油實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)燃燒。但在50%以下時，就不能保證穩(wěn)態(tài)燃燒和保證脫硝系統(tǒng)入口煙溫了。理論上可通過開汽機旁路閥門，實現(xiàn)帶更低的負(fù)荷而保證穩(wěn)態(tài)燃燒。當(dāng)然這是理論上的可能，實現(xiàn)上這樣做是犧牲節(jié)能環(huán)保，是吃力不討好的事。

2 汽機旁路選擇類型

（1）一級大旁路系統(tǒng)：采用一級大旁路系統(tǒng)的機組，其旁路系統(tǒng)投入時主蒸汽經(jīng)一級大旁路系統(tǒng)減壓減溫后直接流入凝汽器。其汽機旁路的容量一般設(shè)置在35%MCR。這樣的旁路系統(tǒng)主要在原蘇聯(lián)的機組上。這樣設(shè)計其實美國的思路的一樣的，只是美國做得更徹底，只設(shè)10%MCR的鍋爐啟動閥來得省錢省事。

（2）二級串級旁路系統(tǒng)：其旁路系統(tǒng)采用高、低旁組成，在我國是比較普遍的設(shè)計。一般容量在30%～40%MCR之間。這是妥協(xié)設(shè)計，既想實現(xiàn)FCB功能又想省錢，最后，F(xiàn)CB沒有實現(xiàn)也沒有省錢。

（3）三用閥旁路系統(tǒng)：為了機組實現(xiàn)FCB功能，汽機旁路容量越大越好。因此，現(xiàn)在流行將汽機高壓旁路系統(tǒng)設(shè)至100%MCR容量。100%高旁容量可以取代主蒸汽的安全門作用，省了安全門的費用。三用閥旁路系統(tǒng)一般是高旁閥門選100%MCR、低旁閥門選65%MCR容量。為什么低旁不選100%容量呢？主要是因為凝汽器的容量制約。因此，再熱器的安全門還是需要的。

3 汽機旁路執(zhí)行機構(gòu)類型

汽機旁路閥門執(zhí)行機構(gòu)類型可分為液動、電動和氣動三種類型，其比較如表1。

表1

從表1可知，汽機旁路閥門采用氣動執(zhí)行機構(gòu)最省投資和最簡單，這也是隨著大流量智能定位器發(fā)展的結(jié)果。

4 汽機旁路的控制模式

（1）不實現(xiàn)FCB功能的旁路控制模式：高、低旁減壓閥手動、高、低旁減溫閥簡單控制閥門溫度。對自動要求極低，只是在啟機使用。

（2）實現(xiàn)FCB功能的旁路控制模式：旁路系統(tǒng)具有機組啟動升溫升壓、再熱器保護(hù)、主汽壓力跟蹤、主汽超壓快開、過熱器安全閥和實現(xiàn)機組FCB功能，因此在高旁控制策略設(shè)計時，首先根據(jù)其功能不同劃分為五種控制模式，分別為機組啟動模式、機組正常運行跟蹤模式、停機不停爐模式和停爐檢修模式。其控制方式復(fù)雜，但控制策略還不成熟，需要不斷優(yōu)化。

5 我司3#機組實現(xiàn)FCB存在的問題

我司3#機組的汽機旁路系統(tǒng)現(xiàn)在采用的是35%MCR的液動旁路系統(tǒng)。如果要想實現(xiàn)FCB功能，首先要排除3#機組目前存在的問題。

（1）目前，3#機采用的是35%MCR容量的旁路系統(tǒng)，另外兩臺是10%MCR的PVC閥。一旦發(fā)生FCB工況，可立即排泄55%MCR的容量。發(fā)生FCB時，雖然可通過打磨減壓等手段，但想做到額定負(fù)荷下的FCB是不可能的。因為一旦超壓引起安全門動作,FCB就會失敗。要保證安全門不動作，加大汽機旁路容量是必然的選擇。

（2）小機供汽汽源切換是一個難題：目前，3#機小機工作汽源是4段抽汽，一旦發(fā)生FCB，4段抽汽將不可用，必須切至輔汽或冷再汽源供汽。如切至輔汽，首先要考慮的輔汽的容量是否夠，還要考慮汽源切換時溫差對小機的影響，因此沒有時間暖管。小機汽源切換是機組FCB的攔路虎。但如果只為FCB試驗，有兩個完美的解決辦法：①在試驗前，小機汽源先切至輔汽供汽；②試驗前，電泵先轉(zhuǎn)起來，當(dāng)FCB發(fā)生時，用電泵供水更可靠簡單。想在發(fā)生FCB后再起電泵是不可能的，電泵占廠用電的容量太大，電泵的啟動，對發(fā)生FCB時的廠用電系統(tǒng)沖擊是不可承受的。

（3）發(fā)生FCB時，高壓缸排汽溫度上升的難題：當(dāng)機組發(fā)生FCB時，高壓缸進(jìn)汽小，不足以帶走因鼓風(fēng)摩擦引起的熱量，引起高壓缸排汽溫度快速上升。雖然汽機保護(hù)未引入高壓缸排汽高保護(hù)，但高壓缸排汽溫度一旦上升500多度時，必須汽機打閘。高壓缸排汽溫度對FCB的持續(xù)時間起到非常關(guān)健的作用。解決這一難題有兩個辦法：①機組發(fā)生FCB時，切換至中壓缸作功，高壓缸排汽溫度的上升會得到減緩。但汽機能否實現(xiàn)中壓缸作功，還需汽輪機廠家確認(rèn)，如果，廠家認(rèn)為中壓缸作功可行，熱工還需完善控制邏輯。②設(shè)置高排通風(fēng)閥，增加排汽量。這是要在汽機設(shè)計時考慮好。

（4）當(dāng)機組發(fā)生FCB時，廠用電系統(tǒng)的電壓會有很大的波動，目前，使用的變頻電機能承受多大電壓波動，需要一一排查清楚。