蒸汽旁路在联合循环电厂的应用

　　摘要：笔者近几年参加了一些国内新建联合循环电广的DCS工程，工程中采用了蒸汽旁路装置，初步积累了一些联合循环电厂汽旁路方面的认识和经验，供国内同行借鉴。
　　
　　设有蒸汽旁路减温减压系统的燃气／蒸汽联合循环机组典型热力系统图如图1所示。（联合循环电厂称CCPP）

　　
　　1．国内CCPP电厂蒸汽旁路使用现状：
　　
　　笔者调研了深圳三个CCPP电厂蒸汽旁路使用情况，目的是为了在国内新建的联合循环电厂DCS中，编制适用的CCPP旁路控制程序，更好的发挥旁路装置在CCPP的机组启停时作用。
　　
　　深圳南山电厂109型CCPP机组每次启炉将烟门挡板一次开到30％，旁路自动或手动投入运行，旁路zui大开启到75％。
　　
　　旁路采用西门子的双级电动旁路装置和西门子的旁路控制技术，启动余炉时旁路投入，汽机发电时旁路关闭，快开快关功能用于保护。
　　
　　深圳美视电厂24MW的ABB公司的CCPP机组未设烟门挡板，100％气动蒸汽旁路装置，旁路的调节门和快速门分别由两个气动门实现。在扩容器中一次注入0．8Mpa凝结水完成减温减压。
　　
　　美视电厂曾经发生凝结水泵故障跳闸，汽机紧停，旁路系统无减温水无法运行，迫使燃机紧停的事故。该厂因无烟门挡板多次失掉简单循环发电机会。
　　
　　深圳月亮湾电厂206型CCPP机组，设有两套100％液压式蒸汽旁路，每套旁路设有液式调节汽门和液压快速截止门，一次注入0．8M,,a凝结水在扩容器中完成减温减压。
　　
　　该套联合循环机组的烟门挡板转轴严重磨损，已长期将烟门挡板固定在开足位置，机组的启停时热平衡均靠旁路装置完成。
　　
　　以上三个CCPP电厂的蒸汽旁路不是设不设的问题，联合循环电厂的率，发电快，长寿命，低噪音，节水，安全等均与旁路设备有关。
　　
　　国内新建少数联合循环电厂没有设置旁路设备，对于构成联合循环运行不是致命的。主要影响全套联合循环机组启停时间和安全以及锅炉对空排汽污染，而我国新建CCPP电厂多数是城市调峰电厂，不设旁路装置不能满足快速性、安全性和低噪音的要求。
　　
　　目前国内联合循环电厂旁路设置的流量有60％和100％两种。笔者认为100％流量旁路运行工况很少，旁路设备主要任务是调节主汽压力和主汽压保护，有60％旁路流量调节和泄压能力是足够的。特殊故障可以采用燃机降负荷或单循环方式解决。但是，对于不设烟门挡板的联合循环电厂需要100％流量的旁路设备。
　　
　　2．CCPP应用蒸汽旁路的主要目的：
　　
　　设置蒸汽旁路设备的主要目的是为了解决在保持燃机发电负荷不变时，维持余热锅炉与汽轮机热力系统负荷平衡。
　　
　　根据余炉的设计资料和有关报导，余炉启炉时的zui小汽水循环量为15％—30％。余炉的对空排汽阀的设计流量一般为10％，其主要作用是用于余炉的压力保护，如果将排汽阀的设计流量一般为10％，其主要作用是用余炉的压力保护，如果将排汽阀用于建立汽水循环，一则流量不够，二则浪费补水，三则电厂会出现噪音污染。要确保过热器不干烧和长期的使用寿命，需要依靠蒸汽旁路保证充足的汽水循环量。同时可以克服暖炉暖机和带负荷时间长，实现自动主汽压保护。
　　
　　另一方面，余炉的烟门挡板的有效使用寿命仅有几年，修理和更换价格昂贵。在实践中，挡板常常会发生动作不灵活或损坏，这时人们往往将烟门挡板固死在常开位置，联合循环机组采用滑参数的方法运行，余炉负荷随燃机负荷而定。要对汽机负荷进行调整需要依靠旁路装置，旁路承担了汽水循环的重任。
　　
　　烟门挡板功能的丧失，对联合循环和简单循环的切换带来不便，甚至导致简单循环功能的丧失。减少了联合循环电厂发电的灵活性。所以设有烟门挡板的电厂应尽可能的延长烟门挡板寿命，建议在重要工况下使用烟门挡板。平时使用易于调节的蒸汽旁路进行运行。
　　
　　100％流量蒸汽旁路，在任何工况下具有停汽机不停余炉功能。易于再次启动汽机，调峰灵活。
　　
　　总体而言，我们总结出在CCPP旁路装置的几种重要作用：
　　
　　减少烟气旁路装置频繁动作，充分利用利用蒸汽旁路可控性。
　　
　　联合循环启动时，加速汽水循环和减短暖炉暖机和带负荷时间。
　　
　　实现主汽压自动／手动伴自动灵活的全程提升控制。
　　
　　燃机低负荷运行时，实现停汽机不停余炉。
　　
　　可靠实现滑压启停和滑参数运行。
　　
　　当汽轮机甩负荷等突发事件发生时，包括机组启．停时，进行泄压保护，防止向空排汽阀动作，减少噪音污染。
　　
　　回收凝结水。
　　
　　3．蒸汽旁路在CCPP使用中的注意事项：
　　
　　旁路阀门的安装要略高于两侧的管道，防止水冲击，保护阀门和管道。在一级减温减压后的管道上直通冷凝器的疏水门，运行中需要常开，防止积水。
　　
　　旁路在刚启炉时就要投入，而旁路投入必须在一定的真空条件下（约一70Koa）。但此时既无新蒸汽又无抽汽供轴封，需要从辅助汽源处引入汽封汽。如果没有辅助汽源，可借鉴深圳南山电厂从中压汽包直接引入一种饱和蒸汽供轴封，这样停炉的保压汽或刚启炉的汽包饱和蒸汽均能满足轴封用汽。
　　
　　当汽包汽压<0．2Mpa时，锅炉汽包要进行热交换和建立汽水循环才能产汽，需要开启对空排放阀。当汽包压力<0．45Mpa时，可以向轴封系统供汽，开始抽真空。注意每天启停的联合循环机组，汽包保压汽一般是>0．45M.a的，有些电厂有辅助蒸汽，均可以直接提供汽封汽源用于建立真空。
　　
　　当真空初步建立时（—0．04Mpa），可采用旁路阀代替对空排放，当确认凝水，给水，循环水，真空正常时，蒸汽旁路阀由人工开启到30％位置，替代对空排汽建立余炉汽水循环。投入蒸汽旁路自动控制，按照设定的升压规律提升蒸汽压力。
　　
　　对于引入汽包或新蒸汽，均需要调节到汽机规定的轴封压力设计值（0．003—0．03Mpa）。南山电厂在汽机汽封三通调节阀前另外回了一套减压调节装置，将汽包汽降压到0．2Ma压力后，经汽机汽封三通调节阀调到设计值，使用效果较好。
　　
　　二级喷水阀启闭跟随一级旁路，只要一级旁路开始启／闭，二级喷水阀就启／闭，确保冷凝器喉部有足够的冷却水。
　　
　　如果机组采用滑参数启动和运行，蒸汽旁路用法不变，它会随着汽机的用汽量的增大自动关闭。运行人员只要控制汽机调门达90％开度或zui大开度即可。
　　
　　4．CCPP蒸汽旁路一般性的投用方法：
　　
　　运行人员检查轴封供汽汽压是否>0．2Mpa；
　　
　　轴封汽压<0．2Mpa，需要开启对空排放阀，等待汽包汽压上升，达0．45Mpa时向轴封供汽。并开始抽真空。
　　
　　轴封汽压>0．45Mpa，向汽封系统供汽，直接抽真空，使真空达—0．04Mm到—0．06Mpao
　　
　　检查给水压力正常，凝结水，循环水压力正常。
　　
　　烟门挡板按照某种规律手动／自动开启，或在常开位置（滑启）。
　　
　　当给水，凝水，循水，真空均具备后，可由人工在DCS的终端上手操将旁路V1开启到30％开度，（V2，V1同时开）V3会随动开启，见图1。利用旁路建立余炉初期的汽水循环。
　　
　　当蒸汽流量>15％或汽压>0．45Mpa后，投入旁路自动调节功能：
　　
　　人工提升设定值，由运行人员根据工艺过程需要不断调整压力设定值，直到汽机带负荷，蒸汽旁路关闭为止。
　　
　　自动提升设定值，汽压设定值按照图2规律升压。直到汽机带负荷，蒸汽旁路阀关闭为止。

　　
　　旁路快速保护功能，在蒸汽旁路投人自动时，投入快速功能：
　　
　　1）出现任一条件快开：
　　
　　超汽压，
　　
　　压力正偏差太大，
　　
　　汽机甩负荷，
　　
　　汽机紧停，
　　
　　人工命令。
　　
　　2）出现任一条件快关：
　　
　　真空低（-0．04Mpa），
　　
　　给水压力低低，
　　
　　凝水压力低低，
　　
　　人工命令。
　　
　　以上所述仅是国产联合循环电厂蒸汽旁路使用中的一些经验，每个联合循环电厂的热力系统不尽相同，蒸汽旁路的用法大同小异。有关CCPP旁路控制方案下篇文章介绍。