1 概述
旁路系统容量是将锅炉最大连续出力即BMCR工况参数下的旁路通流能力与相应的锅炉蒸发量作比较。高压旁路容量为BMCR工况蒸汽参数下的高压旁路阀全开流量与BMCR工况下的蒸汽流量百分比；低压旁路容量为BMCR工况再热蒸汽参数下的低压旁路阀全开流量与BMCR工况下的再热蒸汽流量百分比。我们通常所称某机组的旁路容量，是指高压旁路系统的额定容量而言，即高压旁路系统在选择的额定参数条件下所能通过的蒸汽量与BMCR工况下的主蒸汽量的百分比。
高参数大容量的机组一般带基本负荷，同时也参与调峰运行。配置旁路系统的基本功能是协调锅炉产汽量和汽轮机用汽量之间的状况平衡，改善机组启动性能，提高机组运行的安全性、灵活性以及负荷的适应性。其主要功能如下：
（1）在机组冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动中，使蒸汽温度和金属温度相匹配，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放量，还可以在机组冲转前利用旁路系统对汽缸进行预热，缩短启动时间，降低机组寿命损耗。
（2）当汽轮机发生故障时，可采用停机不停炉的运行方式；或电网故障时，机组带厂用电运行，有利于尽快恢复供电，缩小事故范围。
（3）能使锅炉独立运行，减少了大修及主要设备维修以后整个调试时间和缩短试验周期。
（4）有效地冷却锅炉所有受热面，可以很好地保护再热器，防止再热器干烧以至破坏。
（5）启动时，使蒸汽中的固体小颗粒通过旁路进入凝汽器，从而防止汽轮机调速汽门、进汽口及叶片的硬粒侵蚀。防止颗粒侵蚀是超临界汽机的关键技术之一，此功能对超临界机组尤为重要。
（6）对配有安全功能的100%容量的高压旁路三用阀系统，既能在保证汽轮机寿命的前提下缩短启动时间，又能在汽机快速降负荷时取代锅炉安全门的作用，且可实现FCB功能，便于极热态工况下恢复运行和快速升负荷。
（7）满足电网对机组各种负荷的需求，特别当电网要求机组负荷低于锅炉稳定燃烧的负荷时。
（8）启动或甩负荷时回收工质，降低对空排汽噪声。
（9）对空冷机组在冬季启动和低负荷运行时防冻作用。
2国内外1000MW机组旁路几种型式及特点
由于技术体系的不同，汽轮机启动方式及旁路系统的选型有很大区别。美国一般采用20％BMCR以下的小旁路系统容量，仅用于机组启动阶段；有的甚至不配旁路系统，而采用5％BMCR的疏水小旁路系统容量。日本基本采用美国的技术体系，超临界机组采用高压缸启动、小旁路系统配置。欧洲多采用大旁路系统配置，德国近年来建设的超临界百万级机组采用了三用阀两级旁路系统。从目前欧洲、美国、日本及我国在大容量超超临界机组旁路系统的应用情况来看，主要有以下几种型式。
2.1一级旁路系统
一级旁路系统。一级大旁路是指汽轮机前的主蒸汽经减压减温设备后直接排入凝汽器的系统。能回收启动、停炉时的工质并减少噪音。其容量一般为锅炉最大连续蒸发量的30%左右。
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2.1.1一级旁路系统特点
系统简单，但其适用条件限于再热器布置在850℃以下的烟温区域，再热器采用较好的管材可以干烧而不需保护的机组；缺点是，机组启动和甩负荷时必须严格控制锅炉燃烧率即燃料投入量；另外，再热蒸汽管道的暖管升温困难，并受到限制，对机组的热态启动不利，此类机组在冷态启动时，不要求再热汽温与汽缸壁温匹配，允许在负温差的状态下启动；热态启动时，即使允许再热汽温低于中压缸的壁温，实质上是以增加汽轮机中压缸寿命损耗为代价来换取热力系统的简化。因而此类机组比较适用于带基本负荷，不能经常进行热态启动。
2.2两级串联旁路系统
两级串联旁路系是由高压旁路和低压旁路组成。高压旁路是把主蒸汽经减压减温设备后排入汽轮机高压缸的排汽管道即低温再热蒸汽管道；低压旁路是将再热器出口的再热蒸汽经减压减温设备后排入凝汽器。其容量一般为锅炉最大连续蒸发量的30～40%。
2.2.1两级串联旁路系统特点
优点是高压旁路后的蒸汽通过再热器，既保护了再热器，防止其干烧损坏，又能在一定程度上满足热态启动时蒸汽温度与汽缸金属壁温相匹配的要求，并能使机组在冷态、温态或热态工况下，以滑参数快速安全地启动并能实现带中间负荷进行调峰运行。两级串联旁路系统能适应较多的运行工况，故是国内外使用较为普遍的一种旁路系统。
2.3三用阀旁路系统
三用阀旁路是一种由高、低压旁路组成的两级串联旁路，但其容量一般为100%，并且具有完善的“启动-溢流-安全”三种功能，故而被称为三用阀旁路系统。
作为启动阀；由于阀门的通流能力很大，锅炉启动时可以采用较大的燃烧率，多余的蒸汽通过旁路排向凝汽器，以使过热器和再热器保持适当的压力，适应各种启动运行工况，缩短启动时间。
作为溢流阀：机组快速降负荷时，由于机炉允许的降负荷速率不同，使产汽量和耗汽量之间发生不平衡。三用阀旁路系统可连续接受锅炉溢流的多余蒸汽量，直至达到蒸汽量平衡为止。当电网故障或其他原因使汽轮机全甩负荷时，锅炉仍可在相当高的负荷下运行，为运行人员提供判断事故原因、从容决定锅炉运行方式的时间，以便故障消除后，机组能很快地并入电网。这就是装有三用阀旁路系统的机组所具备的无延迟的备用能力。其溢流能力具有两个特点：一是通过旁路的蒸汽量由控制系统调节；二是溢流能力达100%。
作为安全阀，当汽轮机突然停止进汽时，锅炉侧蒸汽压力会随之聚然升高，高压旁路能在1～3秒内快速打开，由于其通流能力为100%，故能完全取代安全阀。另外，由于装有压力跟踪的自动信号，故其又是变压运行机组的跟踪安全阀。
随着机组容量的增大，低压旁路的容量如仍为100%，将会给汽轮机侧凝汽系统的设计带来很大困难，机组运行的经济性也要降低。经技术经济论证，一般推荐采用；100%容量的高压旁路；60～70%的低压旁路，并设置带有附加控制的再热器安全阀。
2.3.1三用阀旁路系统特点
三用阀旁路的功能比较齐全，有利于机组变压运行、热态启动和带厂用电运行；其缺点是控制系统很复杂，必需采用电液控制，设备费用高，维修工作量大。
3 结论
大容量机组旁路系统的选型要根据锅炉和汽轮机的型式进行，首先由锅炉、汽轮机制造厂推荐机组启动方式，在选定机组启动方式的基础上，根据电网的要求，本着降低成本和适合国情的原则，选择合适的旁路系统型式。然后，根据锅炉、汽轮机制造厂提供的启动曲线，计算各种启动工况下旁路系统的容量，最后综合考虑机组的灵活性和经济性确定旁路系统的容量。
论文作者:王长久
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：旁路论文; 机组论文; 蒸汽论文; 系统论文; 汽轮机论文; 锅炉论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第17期论文;