第十四章 汽轮机旁路系统
第一节 统概述
现代大容量火力发电机组，由于采用了单元机组和中间再热，因此在下列运行过程中，锅炉和汽轮机间运行工况必须有良好的协调：锅炉和汽轮机的启动过程；锅炉和汽轮机的停用过程；汽轮机故障时锅炉工况的调整过程。为使再热机组适应这些特殊要求，使其有良好的负荷适应性，再热机组都设置了一套旁路系统。旁路系统是指高参数蒸汽不进入汽缸的通流部分作功而是经过与该汽缸并联的减温减压器，将降压减温后的蒸汽送至低一级参数的蒸汽管道或凝汽器。机组在各种工况下(冷态、温态、热和极热态)启动时，投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽轮机汽缸金属温度较快地相匹配，从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放，减少汽轮机循环寿命损耗，实现机组的最佳启动。
我厂1000MW汽轮机采用高压缸启动方式，旁路系统仅考虑机组启动需要，设置一级35％BMCR容量高压启动大旁路系统。旁路系统装置由高压旁路阀、喷水调节阀、喷水隔离阀等组成。旁路装置布置在汽机房15.1m层上，阀门形式为角式，水平进水平出，执行机构水平布置。蒸汽经过第一级减压后部分蒸汽直接通过减温水喷头并雾化减温水，其它蒸汽经过多级减压后和经过雾化的蒸汽混合并减温。这种减温方式的特点是汽水混合效果好，无热应力冲击。旁路喷水减温水源取自凝结水，水压最大4 MPa(a)，正常3 MPa(a)，水温正常32.5℃。采用蒸汽驱动，可加速水的雾化，完全适应低负荷启动及甩负荷等工况要求，而且检测表明在阀后2～3米内即可降到目标值，阀体上表面不会产生超温。蒸汽压力在经过多级减压后达到设计压力值，减压级数可以随着减压幅度的增加而增加，这主要根据设计要求确定。由于是简单启动旁路系统，机组启动后不再考虑其它的旁路运行方式，故在旁路减压阀前加装了电动隔离阀以保护凝汽器(由于设备原因，该阀在启动时未装)。在安装阶段，主汽通过旁路阀后的管道上又做了改动，即将进入凝汽器高压侧的旁路加装一电动调整阀门，以防止旁路系统进入高、低压凝汽器时造成两侧负荷不均及防止高、低压凝汽器联通，因而加装了一个调整阀进行分配调整。下图20-1是一级大旁路系统简图(图中未标出炉侧疏水扩容器和冷凝水泵)。
第二节 路系统的作用
旁路系统是为了适应再热式机组启停、事故情况下的一种调节和保护系统。机组如何在安全可靠的前提下，以较快的速度启动并迅速并网，其关键就是严密监视各处温度，力求高中压缸金属温度均衡上升，严格控制胀差和轴承的振动。 不同条件下的启动，对进入汽轮机的蒸汽温度有不同要求：冲转的主蒸汽温度最少应有50℃过热度；温态、热态启动时应保证高压调速汽门及中压调速汽门后蒸汽温度高
于汽轮机最热部分50℃，一般要求双层汽缸内缸温差不大于3 0～4 O℃；双层缸的上下缸温差不超过35℃。为适应再热式机组的结构特点和它在启动时对蒸汽温度的特定要求，旁路系统便成为必要。
旁路系统的一个重要作用是加快启动时间，改善启动条件。单元机组常采用滑参数启停方式，因此必须在整个过程中不断地调整锅炉的汽压、汽温、蒸汽量，以满足汽轮机启动过程中冲转、升速、带负荷、增负荷等阶段的不同要求。这些要求只靠调整锅炉
的燃料量或蒸汽压力是难以实现的，在热态启动时尤为困难。
采用了旁路系统，就可迅速地调整新汽温度，以适应汽缸温度的要求，从而加快了启动速度，缩短并网时间，这既可多发电。节省运行费用，也容易适应调峰需要。 必须强调指出，汽轮机启动过程中金属温度变化幅度和变化率越小，汽轮机的寿命损耗系数越小。显然，设置旁路系统能满足机组启停时对汽温的要求，故可降低寿命损耗系数，延长汽轮机寿命。
对于设置有二级旁路的系统其另一个作用是保护再热器。正常工况时，汽轮机高压缸的排汽通过再热器将蒸汽再热至额定温度，并使再热器得以冷却保护。在机组启停、停机不停炉、电网事故甩负荷等工况时，汽轮机高压缸没有排汽冷却再热器，则由高压旁路将降压减温后的蒸汽引入再热器使其得以保护。
旁路系统还有回收工质，降低噪音的作用．其实旁路系统的基本功能就是协调单元式机组机炉之间的不平衡流量，锅炉最低稳定负荷一般为额定负荷的3 0％左右，但汽轮机空载汽耗仅为额定值的5％一7％，因而会有大量多余的蒸汽，若直接将这些蒸汽排入大气，不仅会造成大量工质和热量的损失，而且产生严重的排汽噪音，污染环境，这都是不允许的。设置旁路系统，即可回收其工质入凝汽器，并降低其排汽噪音。在甩负荷时，有旁路系统可及时排走多余蒸汽，减少安全阀的启跳次数，有助于保证安全阀
的严密性，延长其使用寿命。