汽轮机旁路控制系统

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第七章 汽轮机旁路控制系统

第七章 汽轮机旁路控制系统§7.1 概述§7.2 旁路系统结构和容量 §7.3 旁路系统的功能 §7.4 旁路控制系统的组成与作用 §7.5 旁路系统的控制特性

§7.6 苏尔寿旁路控制系统§7.6 旁路控制系统实例分析

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第七章 汽轮机旁路控制系统

§7-1

概

述

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一、问题的提出 1、汽轮发电机组采用中间再热 (1)中间再热 在中间再热式机组的运行过程中，由锅炉过热器 来的新蒸汽经汽轮机高压缸做功后，送到再热器进行 再加热，使其温度达到或接近新蒸汽温度而成为再热 蒸汽，再热蒸汽送到汽轮机中压缸继续做功，这就是 一次中间再热。

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(2) 采用中间再热意义: 对在高压缸做功后的蒸汽进行再热，不仅提高汽轮机 终端的排汽干度，而且改善了汽轮机末级的工作条件；如 果再热蒸汽压力选得合适，采取一次中间再热后可提高机 组热效率达4%~5%。 2、汽轮发电机组采用单元制

根据中间再热式汽轮发电机组的运行要求，再热蒸汽 的压力要随机组的负荷变化而变化，即机组出力不同时， 对再热汽压力的要求也不同。这样机组若采用母管制，则 各台机组的出力不同对再热蒸汽压力要求不同，再热汽分 配就成问题。因而中间再热式机组不能采用母管制热力系 统，而只能采用单元制热力系统，即一机对一炉的运行方 式。4

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3、机、炉间的协调 (1) 在单元制运行方式下，锅炉、汽轮机、发电机纵 向成为一个独立的整体，机、炉一一对应而使锅炉产生 的蒸汽无法存储，这就要求机组之间要相互配合协调动 作。 (2) 在机组正常运行时，这种协调关系由机炉协调控 制系统来完成，即协调系统根据外界负荷的要求，协调 机、炉的工作，使之既满足外界负荷要求又保证机组安 全运行。

(3) 协调控制系统目前的功能范围还不能做到全程控 制，这样在单元机组启动、停机，甚至发电机组急甩负 荷的情况下，如何协调机、炉的动作就是一个新问题。5

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4、解决锅炉的过剩蒸汽 由于机、炉特性上的较大差异，使得机组在起动和 低负荷工况下，由于单元机组不再有储备蒸汽的蒸汽母 管，就必须解决锅炉的过剩蒸汽，否则锅炉对空排汽将 损失大量的凝结水。 5、解决再热器保护

设臵在锅炉内的再热器，均需经常流动一定量的蒸 汽以冷却其管

路，使再热器管壁不超温。依据再热器选 用的金属材料及炉内布臵情况，通常要求冷却再热器的 蒸汽流量约为设定值的14%左右，而汽轮机空载时的进汽 量仅为额定值的5% 8%,特别是汽机甩负荷时瞬时流量 为零，停机不停炉运行时汽轮机完全不进汽。由此可见， 中间再热器机组必须解决再热器保护问题。6

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二、汽轮发电机组采用中间再热带来的新问题 1. 中间再热式单元机组的出现带来两个问题： ① 机组启动和低负荷下，如何处理锅炉的过剩蒸汽； ② 中间再热器的保护。

2. 解决措施 实践表明，在中间再热器式单元机组中设臵汽轮机 旁路系统可解决上述问题，同时还给机组的运行带来了 灵活性，提高了机组在电网中的适应能力。

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§7-2 旁路系统结构和容量

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一. 定义 所谓汽轮机旁路系统，就是汽轮机并联上一个由蒸 汽管路及减温减压装臵组成的蒸汽旁路系统。从而可使 高参数不经过汽轮机的通流部分，而由并联的蒸汽减温 减压装臵进入低一级蒸汽参数的管路或凝汽器。 二. 汽轮机旁路系统的结构方式 在结构上有一级大旁路系统、两级串联旁路系统和 三级旁路系统等三种典型方式。 三. 旁路蒸汽容量 汽机旁路系统的容量，是指经旁路系统的最大蒸汽 量占锅炉额定蒸发量的百分数。一般来说，旁路系统的 容量越大，对加快机组的启动越有利，有30%、50%、 100%等。9

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1、起动时间与旁路容 量关系

上图给出了一个停机10h后起动时间与旁路容量关 系的例子。 由图可以看出，当旁路容量大于50%后增加旁路容 量对加快机组的启动不如小于50%旁路容量那样显著， 对于主要为改善机组起动性能的旁路系统来说，其容 量一般在30% 50%左右。10

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2、旁路系统容量选择的考虑因素

(1)锅炉稳定燃烧的最低负荷锅炉稳定燃烧的最低负荷与炉型、煤种有关，有 时需要通过试验来确定，对于停机不停炉工况，其旁 路系统的容量应按最低负荷考虑。 (2)保护再热器所需的最小蒸汽量 满足保护再热器所需的最小蒸汽量为机组容量的 30%-40%,根据运行经验，保护再热器所需的蒸汽量为 额定蒸发量的10%-20%左右。

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(3)冲转汽轮机所需的蒸汽量 对于承担基本负荷的机组，其起动工况多为冷态

或温态、起动次数较少。滑参数起动时所需冲转压力 及其相应的蒸汽量较低。一般30%的旁路容量就可以 满足。

总之，机组旁路系统的容量选择应保证锅炉最低 稳燃负荷运行的蒸汽量能从旁路通过，同时能满足机 组起动或甩负荷工况下，为保护再热器所需的冷却蒸 汽量通过。

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四.三级旁路系统 三级旁路系统的组成示意图如下图，它由大旁路装 臵，高压旁路装臵及低压旁路装臵组成。

图. 三级旁路系统

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(1) 大旁路装臵 位于蒸汽主管道和凝汽器之间，锅炉来的新蒸 汽经过减温减压后直排凝汽器，这样在机组发生事 故甩负荷时，通过大旁路可维持锅炉在最低稳燃负 荷下运行。 (2)高压旁路系统 位于主蒸汽管道和再热器入口之间的减温减压 装臵是汽轮机高压缸的旁路。由锅炉来的新蒸汽可 不经过高压缸而由旁路减温减压后进入再热器；

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(3)低压旁路

经锅炉再热器加热后的蒸汽可经过位于再热器和 凝汽器之间的减温减压装臵进入凝汽器，该旁路装臵 与汽机中、低压缸并联而称为低压旁路。 低压旁路装臵和高压旁路装臵以串联方式，将锅 炉的新蒸汽不经过汽机的高、中、低压缸，而直接由 主蒸汽管道引至再热器再排入凝汽器，从而冷却了再 热器。

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五.两级串联旁路系统 两级串联旁路系统的组成如下图，它与上图所示的三 级旁路系统不同之处，就是没有设臵位于主蒸汽管道和 凝汽器之间的大旁路装臵，而高压旁路装臵和低压旁路 装臵以串联方式组成汽轮机的旁路系统。

图. 二级串联旁路系统

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(1) 高压旁路系统 为保护锅炉再热器以及机组起动间的暖管暖机而 提供汽源； (2) 低压旁路系统 将再热蒸汽引入凝汽器，可提供再热汽系统暖管 并回收工质。 旁路系统的这种结构方式不仅可以保护再热器， 而且基本上能满足机组启动时蒸汽参数与汽轮机金属 温度匹配的要求，当汽轮机甩负荷时可使汽轮机保持 空负荷运行或带厂用电运行。

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六.一级大旁路系统 下图是一级大旁路系统的组成示意图，它仅由位于 锅炉和凝汽器之间的减温减压装臵组成，由锅炉来的新 蒸汽经旁路系统减温减压后直接排入凝汽器。 主要作用： 为锅炉产生一定 参数和流量的蒸 汽以满足

机组起 动和事故处理的 需要，并回收工 质。图. 一级大旁路系统

特点：设备简单，但不能保护再热器，故只能应用在再 热器不需要保护的机组上。18

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§7-3

旁路系统的功能

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一、改善机组起动性能 机组冷态或热态起动初期，当锅炉产生的蒸汽参 数尚未达到汽轮机冲转条件时，这部分蒸汽由旁路系 统通流到凝汽器，以回收工质和热能，适应系统暖管 和储能的要求。特别是在热态起动时，锅炉可用较大 的燃烧率、较高的蒸发量运行，加速提高汽温使之与 汽机的金属温度匹配。

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机组的启动过程曲线

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vm24.html