百万千瓦级汽轮机选型研究

5 超临界汽轮机旁路的选择

机组旁路系统作为机组的重要辅助系统，其配置的优劣直接影响机组的安全性和经济性。而旁路系统的形式有多种，大致可分为单机（整机）大旁路系统、两级串联旁路系统、三级旁路系统和三用阀旁路系统4种形式。

单机大旁路系统简单，投资省，便于操作，可满足机组启动、停机过程中回收工质并加快启动速度的要求，缺点是再热系统的暖管升温受到限制，对机组的热启动不利。蒸汽未流经再热器系统，使锅炉再热系统的材质、布置及再热器区的烟气温度受到限制，对再热器不能起到保护作用。在运行中旁路系统调节灵活性不高，负荷适应性较差，不能完全起到旁路系统应有的作用。

两级串联旁路系统的特点是在机组启动和甩负荷时保护再热器，防止其干烧损坏。能够满足机组热态启动时蒸汽温度与汽缸金属壁温的匹配要求，缩短机组在各种工况下的启动时间，满足机组带中间负荷及调峰的需要。此系统的适应性强，是目前国内大容量机组普遍采用的一种旁路形式。

三级旁路系统适应性强，运行灵活，满足机组的各种运行工况兼有大旁路系统和两级串联旁路系统的优点，但系统复杂，钢材耗量大，现在基本上已不再采用。

三用阀旁路系统的特点是，高压旁路阀兼有启动调节阀、减压阀和安全阀的作用，故称为三用阀系统，亦是由高、低压旁路系统组成的两级串联旁路系统，但其容量配置较大，一般推荐采用100%容量的高压旁路，60-70%容量的低压旁路，并设置带有附加控制的再热器安全阀。三用阀是可控的，能实现快速自动跟踪超压保护，省去了锅炉过热器安全阀。通过调节控制汽压以适应机组不同工况的滑参数启停和运行，机组甩负荷后锅炉不立即熄火，能带厂用电运行，事故排除后即可重新投入，既减少锅炉启停次数，又减轻了对汽轮机的热冲击，缩短恢复时间。三用阀的结构尺寸小，便于布置和检修。因为三用阀具有多种功能，对热控和调节系统等方面的要求高，液压控制难度大，功耗较高，全容量旁路系统的管道尺寸增加，使其投资昂贵。

选择旁路系统型式时应考虑机组在电网中承担的任务、运行方式、事故处理方式和再热器的位置布置等因素。

基本负荷机组运行稳定，启停次数少，一般可选用系统简单的旁路系统。

对于调峰机组，负荷变化幅度较大，启停频繁，尤其是两班制运行的机组，每天需要热态启动，应选用启停损失小，便于调节的旁路系统，如两级串联旁路系统。对于电网要求在机组甩负荷时，要求停机不停炉、汽轮机空转或带厂用电运行，则应选择汽水能回收，又能保护锅炉等各部分的旁路系统。

对于三用阀旁路系统，因其对热控和调节系统等方面的要求高，控制难度大，全容量旁路系统的管道尺寸增加，其投资昂贵，并且这种设计违反国家有关规程规定，其设计虽然在元宝山电厂和石洞口二厂应用的非常成功，但在1000MW级超临界机组上应尽量避免使用。

综合各种旁路系统的特点，并考虑随着大容量超临界机组数量的日益增多和我国用电峰谷差的不断增大，超临界机组势必参与调峰。超临界机组应具有高的灵活性和安全性，1000MW级超临界机组的旁路系统以配置两级串联旁路系统为宜。

6 结束语

根据国内外成熟、先进的超临界汽轮机设计制造技术和运行管理经验，结合我国厂网分开、竞价上网的实际情况，选择单轴、5缸6排汽或4缸4排汽，参数为25.0MPa/600℃/600℃或25.0MPa/600℃/620℃滑压运行、全周进汽的1000MW级超临界汽轮机，并根据主蒸汽和再热蒸汽参数合理选择经济可靠的高、中压通流的制造材料，配置两级串联旁路系统，在技术上完全可行，且有着广阔的发展前景，必将有力促进我国重大电力设备建造和运行的进步。