超超临界机组旁路系统的主要功能

旁路系统的基本功能是协调锅炉产汽量与汽机耗汽量之问的不平衡关系.改善启动和负荷特性，提高机组运行的安全性、灵活性和负荷的适应性.具体表现为：

(1)改善启动特性在启动和甩负荷时，可保护布置在烟温较高区域的再热器，防止其烧坏;在汽轮机冲转前，锅炉先把主蒸汽和再热蒸汽压力、温度维持在预定水平，使蒸汽温度和汽缸温度相匹配，以满足汽轮机冷态、温态和热态的启动要求，缩短启动时间，加快启动速度，严格控制汽轮机的金属温升率，减少汽轮机金属疲劳的损耗并延长其寿命。

(2)溢流能力处理负荷瞬变过渡工况时的剩余蒸汽。由于锅炉的允许降负荷速率比汽轮机小，而其允许的最低负荷又比汽轮机大，故将剩余蒸汽通过旁路系统，能改善瞬变过渡工况时锅炉运行的稳定性，减少甚至避免锅炉安全阀动作：当汽轮发电机故障时.可采用停机不停炉的运行方式;或者电网故障时.机组带厂用电运行.有利于尽快恢复供电.缩小事故范围.提高电网的稳定性和机组的可用率。

(3)机组启停时回收工质和热量，降低噪声。燃煤锅炉如不投油助燃，其最低稳燃负荷一般不低于锅炉额定蒸发量的30～40%.而汽轮机的空载耗汽量一般仅为汽轮机额定耗汽量的5%～10%左右。机组启停或甩负荷时，锅炉蒸发量大于汽轮机所需蒸汽量.存在大量剩余蒸汽。设置旁路系统，可回收这部分工质.并减少其热损失.且可降低严重的排汽噪声、改善环境。

(4)在汽机冲转前.建立清洁的汽水循环系统。设备及管道停运后，启动初期蒸汽会夹杂水分、杂质和颗粒等.比如高压的主蒸汽中往往携带有四氧化三铁(Fe304)硬粒。对汽轮机的进汽口和叶片等处产生颗粒侵蚀，流速越高、侵蚀就越严重，特别是超超临界机组蒸汽通过进汽口处的压力和流速相对比亚临界和超临界机组蒸汽要高，因此这些固体颗粒对进汽口、叶片的冲蚀也更大.尤其在启动及甩负荷运行时更为突出。采用旁路系统，能有效防止此类物质进入汽轮机.保证汽机安全。

(5)能使锅炉独立运行，因而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。

(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。

超超临界机组旁路系统选择需考虑的主要因素

旁路系统的选择包括连接型式、容量及其参数等各方面的选择，而这些选择主要与机组在电网中承担的负荷性质、锅炉特点、(燃料性质、锅炉型式、再热器材料及其布置、调温方式、锅炉启动方式和启动参数)、汽轮机特点(汽轮机的结构、冲转方式、冷热态冲转参数)、旁路系统设备特点(阀门结构、执行机构类型、自动控制及其联锁保护)等因素有关。旁路系统的容量随设置的目的(即要求实现的功能)不同而不同，旁路系统的功能就决定了其容量的大小。旁路系统的参数选择直接影响其功能的实现，甚至影响到机组的稳定运行。。从目前形势来看，旁路系统的简化是发展趋势。以节约投资。一般在选择旁路系统时主要考虑以下几方面因素：

(1)原则上，如果汽轮机采用中压缸启动方式，则必须设置旁路系统，以满足中压缸启动时的供汽循环需要，与此同时.可对布置于烟气高温区的再热器在点火或低负荷时进行通汽冷却保护若汽轮机不采用中压缸启动且再热器所用的材质较好或布置在烟气低温区.能允许干烧若干时间或不要求通汽冷却，则根据机组运行方式及功能要求等具体情况亦可不设置旁路系统，但不设旁路需采取以下措施：

a.加大最后一级过热器的疏水管径，使其通过的容量为锅炉蒸发量的5%～l5%，即设置启动疏水旁路，以此解决启动过程中汽温上升过慢的问题，从而缩短启动时间。

b.增加向空排汽PCV阀的容量，使过热器能快速向空排汽。

(2)负荷性质：国内1000MW 机组均承担基本负荷，启停次数较少，一般是冷态或温态启动，并且又采用滑参数启动，冲转压力低且锅炉蒸发量少，选择较小旁路容量已能基本满足要求。若偶尔采用热态启动，可通过提高冲转压力或向空少量排汽(PCV阀排汽)来弥补。因此一般可选择容量较小的旁路，来满足启动和保护再热器的需要。承担中间负荷特别是承担调峰任务的机组，启停频繁，常处于多种工况交替如低负荷运行、停机不停炉或带厂用电运行等状态.启动过程中通过向空排汽或延长启动时间，对于经常热态启动的机组，需容量较大的旁路.并适当投油助燃，以满足锅炉最低稳燃负荷的要求。目前国内百万超潮临界机组.主要承担基本负荷，适当承担系统内调峰任务，在汽机旁路系统的设计考虑中可在满足旁路系统基本功能的情况下尽量简化.达到优化设计、节省投资的目的。对于机组停机不停炉工况.即在额定参数下汽轮机跳闸，锅炉维持不投油最低稳燃负荷运行。由于国内1000MW 超超临界锅炉，最低稳燃负荷一般为30%BMCR左右，在此负荷时主蒸汽压力的降低，蒸汽体积流量增大，而使高压旁路的通流能力降低。停机不停炉的处理事故方法，人们应集中注意力在最必要、最重要的操作上，不希望在处理事故的紧张关头分出精力来投油枪助燃.而投油枪又需要严密监视以免发生爆炸扩展事故，而仅希望依靠联锁，在电气或汽机跳闸时，把燃料量切至保证稳定燃烧所需的最小值，同时依靠联锁把旁路系统投入，因此旁路容量应以不投油助燃尚能保证锅炉稳定燃烧的最低出力为依据。考虑到燃料发热量的波动，燃烧的稳定性.磨煤机运行的可靠程度、出事故时把燃料量降至最低是不妥的，再加5%余量，故最少需选用40%BMCR容量。根据电厂运行经验，由于煤种的变化，锅炉实际运行的最低稳燃负荷均大于锅炉设计最低稳燃负荷，故旁路的容量在5O%以上才能实现停机不停炉工况。随着电网容量增大，电网安全性不断提高，一旦汽轮机跳闸，根据电网负荷需要，其它机组将升负荷运行，电网调度一般不允许该机组几天内并网.因而该功能设置的必要性不大。

另外。如果机组带厂用电运行工况，即锅炉维持不投油最低稳燃负荷，汽机带厂用电运行，发电机快速减负荷至约5%厂用电工况，由于带厂用电运行工况是一个极恶劣的运行工况，是以牺牲机组寿命为代价的，且发生机率极少，运行时间短。带厂用电运行工况不单取决于旁路的设计，还取决于锅炉及辅机的可控性，控制和保护系统的正确性和可靠性.汽轮机的适应性和稳定性。对某一电网而言，只要其中有一台或两台机组有FCB的功能，就可以在电网解列时.使整个电网快速得到恢复，而不需要每个电厂都有这个功能。对于超超临界大容量机组.实现带厂用电运行功能，旁路系统容量增大，还需设置复杂的控制系统，投资增加，且利用率很低，另外1000MW 超超i临界机组在电网中宜带基本负荷，所以其旁路系统设置一般可以不考虑带厂用电运行功能。

(3)锅炉特点：机组正常运行时再热器进口烟温一般均在860oC以上，如果此时再热器不允许干烧，则必须考虑设置两级串联旁路或其他旁路型式保证蒸汽流经再热器，以此对再热器进行保护;如果再热器允许干烧，则可考虑只设置一级大旁路或不设旁路。旁路容量等则需考虑多种因素而定，但是若要满足锅炉最低稳燃负荷运行要求，旁路容量就需加大，投资也相应增大，对于带基本负荷且启停次数较少的机组是很不经济的。对1000MW 超超临界机组具体情况而言，锅炉不投油最低稳燃负荷一般为<~40%BMCR，如果选择容量为30%的旁路系统.可考虑用PCV阀向空排放或部分投油加旁路的方法来满足停机不停炉运行。

(4)汽轮机特点：机组采用高压缸启动方式，则可考虑只设置一级大旁路或不设旁路;如果机组采用中压缸启动或高、中压缸联合启动方式，则必须采用两级串联旁路系统或其他型式旁路系统，以保证蒸汽循环。机组启动时，旁路容量应根据各种工况下高压缸或中压缸所允许的进汽参数来选取。旁路容量的大小直接关系到切换时机组的负荷值和启动时间。旁路容量小.切换时负荷低.启动时间长，机组启动经济性差;旁路容量增大，切换时负荷高，可提高锅炉的燃烧率，缩短启动时间，机组启动经济性好，但投资增加。由于凝汽器的结构尺寸并不是随着机组容量的增大而成正比的增加，要消除大量蒸汽流量的动能并使之冷凝.必然会导致对凝汽器的设计和结构提出特殊的要求。同时，旁路来的蒸汽因未膨胀做功，温度很高，需耗大量的减温水，使得初投资和运行维护费增加。由于旁路的实际通流能力必然受到凝汽器允许热负荷的限制，因此单纯的增大旁路容量并不能达到预期效果，应结合凝汽器、凝结水泵容量、锅炉安全门配置等多方因素，根据综合的技术经济比较而定。

(5)执行机构：旁路系统的控制操作机构，主要有电动、气动和液动几种。液动或气动执行机构的力矩大，动作时间快，但需专用设备，投资费用高，维护工作量大。电动执行机构力矩小，动作时间较长，但运行灵活.投资少，工作可靠性高且维修较简单。针对动作时间较长这一不足。也有部分进口旁路系统配有双电机，即高速和慢速执行机构，慢速用于机组启动过程，快速用于迅速启闭旁路阀。

(6)旁路参数：尽管旁路系统的连接型式及容量基本决定了其功能.但旁路系统的参数选取对于机组特别是具有调峰功能的机组运行同样有着很大的影响。当机组处于调峰负荷时，若需旁路装置动作，高旁参数选取不当将引起高压缸排汽不畅、高压缸排汽压力增高而危及汽机的安全运行等。旁路系统参数的选择，主要指高压旁路阀出口参数的确定，高压旁路阀后参数决定了机组在低负荷运行时旁路系统的出力，同时直接影响到汽机在低负荷下的正常运行。

目前，国内发电厂使用最多旁路系统为美国CCI公司、德国(Bopp and Reuther)等国外知名公司的产品。