蒸汽旁路在聯(lián)合循環(huán)電廠的應用

　　摘要：筆者近幾年參加了一些國內(nèi)新建聯(lián)合循環(huán)電廣的DCS工程，工程中采用了蒸汽旁路裝置，初步積累了一些聯(lián)合循環(huán)電廠汽旁路方面的認識和經(jīng)驗，供國內(nèi)同行借鑒。
　　
　　設有蒸汽旁路減溫減壓系統(tǒng)的燃氣／蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組典型熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。（聯(lián)合循環(huán)電廠稱CCPP）

　　
　　1．國內(nèi)CCPP電廠蒸汽旁路使用現(xiàn)狀：
　　
　　筆者調(diào)研了深圳三個CCPP電廠蒸汽旁路使用情況，目的是為了在國內(nèi)新建的聯(lián)合循環(huán)電廠DCS中，編制適用的CCPP旁路控制程序，更好的發(fā)揮旁路裝置在CCPP的機組啟停時作用。
　　
　　深圳南山電廠109型CCPP機組每次啟爐將煙門擋板一次開到30％，旁路自動或手動投入運行，旁路zui大開啟到75％。
　　
　　旁路采用西門子的雙級電動旁路裝置和西門子的旁路控制技術，啟動余爐時旁路投入，汽機發(fā)電時旁路關閉，快開快關功能用于保護。
　　
　　深圳美視電廠24MW的ABB公司的CCPP機組未設煙門擋板，100％氣動蒸汽旁路裝置，旁路的調(diào)節(jié)門和快速門分別由兩個氣動門實現(xiàn)。在擴容器中一次注入0．8Mpa凝結水完成減溫減壓。
　　
　　美視電廠曾經(jīng)發(fā)生凝結水泵故障跳閘，汽機緊停，旁路系統(tǒng)無減溫水無法運行，迫使燃機緊停的事故。該廠因無煙門擋板多次失掉簡單循環(huán)發(fā)電機會。
　　
　　深圳月亮灣電廠206型CCPP機組，設有兩套100％液壓式蒸汽旁路，每套旁路設有液式調(diào)節(jié)汽門和液壓快速截止門，一次注入0．8M,,a凝結水在擴容器中完成減溫減壓。
　　
　　該套聯(lián)合循環(huán)機組的煙門擋板轉(zhuǎn)軸嚴重磨損，已長期將煙門擋板固定在開足位置，機組的啟停時熱平衡均靠旁路裝置完成。
　　
　　以上三個CCPP電廠的蒸汽旁路不是設不設的問題，聯(lián)合循環(huán)電廠的率，發(fā)電快，長壽命，低噪音，節(jié)水，安全等均與旁路設備有關。
　　
　　國內(nèi)新建少數(shù)聯(lián)合循環(huán)電廠沒有設置旁路設備，對于構成聯(lián)合循環(huán)運行不是致命的。主要影響全套聯(lián)合循環(huán)機組啟停時間和安全以及鍋爐對空排汽污染，而我國新建CCPP電廠多數(shù)是城市調(diào)峰電廠，不設旁路裝置不能滿足快速性、安全性和低噪音的要求。
　　
　　目前國內(nèi)聯(lián)合循環(huán)電廠旁路設置的流量有60％和100％兩種。筆者認為100％流量旁路運行工況很少，旁路設備主要任務是調(diào)節(jié)主汽壓力和主汽壓保護，有60％旁路流量調(diào)節(jié)和泄壓能力是足夠的。特殊故障可以采用燃機降負荷或單循環(huán)方式解決。但是，對于不設煙門擋板的聯(lián)合循環(huán)電廠需要100％流量的旁路設備。
　　
　　2．CCPP應用蒸汽旁路的主要目的：
　　
　　設置蒸汽旁路設備的主要目的是為了解決在保持燃機發(fā)電負荷不變時，維持余熱鍋爐與汽輪機熱力系統(tǒng)負荷平衡。
　　
　　根據(jù)余爐的設計資料和有關報導，余爐啟爐時的zui小汽水循環(huán)量為15％—30％。余爐的對空排汽閥的設計流量一般為10％，其主要作用是用于余爐的壓力保護，如果將排汽閥的設計流量一般為10％，其主要作用是用余爐的壓力保護，如果將排汽閥用于建立汽水循環(huán)，一則流量不夠，二則浪費補水，三則電廠會出現(xiàn)噪音污染。要確保過熱器不干燒和長期的使用壽命，需要依靠蒸汽旁路保證充足的汽水循環(huán)量。同時可以克服暖爐暖機和帶負荷時間長，實現(xiàn)自動主汽壓保護。
　　
　　另一方面，余爐的煙門擋板的有效使用壽命僅有幾年，修理和更換價格昂貴。在實踐中，擋板常常會發(fā)生動作不靈活或損壞，這時人們往往將煙門擋板固死在常開位置，聯(lián)合循環(huán)機組采用滑參數(shù)的方法運行，余爐負荷隨燃機負荷而定。要對汽機負荷進行調(diào)整需要依靠旁路裝置，旁路承擔了汽水循環(huán)的重任。
　　
　　煙門擋板功能的喪失，對聯(lián)合循環(huán)和簡單循環(huán)的切換帶來不便，甚至導致簡單循環(huán)功能的喪失。減少了聯(lián)合循環(huán)電廠發(fā)電的靈活性。所以設有煙門擋板的電廠應盡可能的延長煙門擋板壽命，建議在重要工況下使用煙門擋板。平時使用易于調(diào)節(jié)的蒸汽旁路進行運行。
　　
　　100％流量蒸汽旁路，在任何工況下具有停汽機不停余爐功能。易于再次啟動汽機，調(diào)峰靈活。
　　
　　總體而言，我們總結出在CCPP旁路裝置的幾種重要作用：
　　
　　減少煙氣旁路裝置頻繁動作，充分利用利用蒸汽旁路可控性。
　　
　　聯(lián)合循環(huán)啟動時，加速汽水循環(huán)和減短暖爐暖機和帶負荷時間。
　　
　　實現(xiàn)主汽壓自動／手動伴自動靈活的全程提升控制。
　　
　　燃機低負荷運行時，實現(xiàn)停汽機不停余爐。
　　
　　可靠實現(xiàn)滑壓啟停和滑參數(shù)運行。
　　
　　當汽輪機甩負荷等突發(fā)事件發(fā)生時，包括機組啟．停時，進行泄壓保護，防止向空排汽閥動作，減少噪音污染。
　　
　　回收凝結水。
　　
　　3．蒸汽旁路在CCPP使用中的注意事項：
　　
　　旁路閥門的安裝要略高于兩側(cè)的管道，防止水沖擊，保護閥門和管道。在一級減溫減壓后的管道上直通冷凝器的疏水門，運行中需要常開，防止積水。
　　
　　旁路在剛啟爐時就要投入，而旁路投入必須在一定的真空條件下（約一70Koa）。但此時既無新蒸汽又無抽汽供軸封，需要從輔助汽源處引入汽封汽。如果沒有輔助汽源，可借鑒深圳南山電廠從中壓汽包直接引入一種飽和蒸汽供軸封，這樣停爐的保壓汽或剛啟爐的汽包飽和蒸汽均能滿足軸封用汽。
　　
　　當汽包汽壓<0．2Mpa時，鍋爐汽包要進行熱交換和建立汽水循環(huán)才能產(chǎn)汽，需要開啟對空排放閥。當汽包壓力<0．45Mpa時，可以向軸封系統(tǒng)供汽，開始抽真空。注意每天啟停的聯(lián)合循環(huán)機組，汽包保壓汽一般是>0．45M.a的，有些電廠有輔助蒸汽，均可以直接提供汽封汽源用于建立真空。
　　
　　當真空初步建立時（—0．04Mpa），可采用旁路閥代替對空排放，當確認凝水，給水，循環(huán)水，真空正常時，蒸汽旁路閥由人工開啟到30％位置，替代對空排汽建立余爐汽水循環(huán)。投入蒸汽旁路自動控制，按照設定的升壓規(guī)律提升蒸汽壓力。
　　
　　對于引入汽包或新蒸汽，均需要調(diào)節(jié)到汽機規(guī)定的軸封壓力設計值（0．003—0．03Mpa）。南山電廠在汽機汽封三通調(diào)節(jié)閥前另外回了一套減壓調(diào)節(jié)裝置，將汽包汽降壓到0．2Ma壓力后，經(jīng)汽機汽封三通調(diào)節(jié)閥調(diào)到設計值，使用效果較好。
　　
　　二級噴水閥啟閉跟隨一級旁路，只要一級旁路開始啟／閉，二級噴水閥就啟／閉，確保冷凝器喉部有足夠的冷卻水。
　　
　　如果機組采用滑參數(shù)啟動和運行，蒸汽旁路用法不變，它會隨著汽機的用汽量的增大自動關閉。運行人員只要控制汽機調(diào)門達90％開度或zui大開度即可。
　　
　　4．CCPP蒸汽旁路一般性的投用方法：
　　
　　運行人員檢查軸封供汽汽壓是否>0．2Mpa；
　　
　　軸封汽壓<0．2Mpa，需要開啟對空排放閥，等待汽包汽壓上升，達0．45Mpa時向軸封供汽。并開始抽真空。
　　
　　軸封汽壓>0．45Mpa，向汽封系統(tǒng)供汽，直接抽真空，使真空達—0．04Mm到—0．06Mpao
　　
　　檢查給水壓力正常，凝結水，循環(huán)水壓力正常。
　　
　　煙門擋板按照某種規(guī)律手動／自動開啟，或在常開位置（滑啟）。
　　
　　當給水，凝水，循水，真空均具備后，可由人工在DCS的終端上手操將旁路V1開啟到30％開度，（V2，V1同時開）V3會隨動開啟，見圖1。利用旁路建立余爐初期的汽水循環(huán)。
　　
　　當蒸汽流量>15％或汽壓>0．45Mpa后，投入旁路自動調(diào)節(jié)功能：
　　
　　人工提升設定值，由運行人員根據(jù)工藝過程需要不斷調(diào)整壓力設定值，直到汽機帶負荷，蒸汽旁路關閉為止。
　　
　　自動提升設定值，汽壓設定值按照圖2規(guī)律升壓。直到汽機帶負荷，蒸汽旁路閥關閉為止。

　　
　　旁路快速保護功能，在蒸汽旁路投人自動時，投入快速功能：
　　
　　1）出現(xiàn)任一條件快開：
　　
　　超汽壓，
　　
　　壓力正偏差太大，
　　
　　汽機甩負荷，
　　
　　汽機緊停，
　　
　　人工命令。
　　
　　2）出現(xiàn)任一條件快關：
　　
　　真空低（-0．04Mpa），
　　
　　給水壓力低低，
　　
　　凝水壓力低低，
　　
　　人工命令。
　　
　　以上所述僅是國產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)電廠蒸汽旁路使用中的一些經(jīng)驗，每個聯(lián)合循環(huán)電廠的熱力系統(tǒng)不盡相同，蒸汽旁路的用法大同小異。有關CCPP旁路控制方案下篇文章介紹。