超超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)的主要功能類(lèi)
超超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)的主要功能旁路系統(tǒng)的基本功能是協(xié)調(diào)鍋爐產(chǎn)汽量與汽機(jī)耗汽量之問(wèn)的不平衡關(guān)系 改善啟動(dòng)和負(fù)荷特性,提高機(jī)組運(yùn)行的安
超超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)的主要功能
旁路系統(tǒng)的基本功能是協(xié)調(diào)鍋爐產(chǎn)汽量與汽機(jī)耗汽量之問(wèn)的不平衡關(guān)系.改善啟動(dòng)和負(fù)荷特性,提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、靈活性和負(fù)荷的適應(yīng)性.具體表現(xiàn)為:
(1)改善啟動(dòng)特性在啟動(dòng)和甩負(fù)荷時(shí),可保護(hù)布置在煙溫較高區(qū)域的再熱器,防止其燒壞;在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前,鍋爐先把主蒸汽和再熱蒸汽壓力、溫度維持在預(yù)定水平,使蒸汽溫度和汽缸溫度相匹配,以滿(mǎn)足汽輪機(jī)冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)的啟動(dòng)要求,縮短啟動(dòng)時(shí)間,加快啟動(dòng)速度,嚴(yán)格控制汽輪機(jī)的金屬溫升率,減少汽輪機(jī)金屬疲勞的損耗并延長(zhǎng)其壽命。
(2)溢流能力處理負(fù)荷瞬變過(guò)渡工況時(shí)的剩余蒸汽。由于鍋爐的允許降負(fù)荷速率比汽輪機(jī)小,而其允許的最低負(fù)荷又比汽輪機(jī)大,故將剩余蒸汽通過(guò)旁路系統(tǒng),能改善瞬變過(guò)渡工況時(shí)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性,減少甚至避免鍋爐安全閥動(dòng)作:當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)故障時(shí).可采用停機(jī)不停爐的運(yùn)行方式;或者電網(wǎng)故障時(shí).機(jī)組帶廠(chǎng)用電運(yùn)行.有利于盡快恢復(fù)供電.縮小事故范圍.提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和機(jī)組的可用率。
(3)機(jī)組啟停時(shí)回收工質(zhì)和熱量,降低噪聲。燃煤鍋爐如不投油助燃,其最低穩(wěn)燃負(fù)荷一般不低于鍋爐額定蒸發(fā)量的30~40%.而汽輪機(jī)的空載耗汽量一般僅為汽輪機(jī)額定耗汽量的5%~10%左右。機(jī)組啟停或甩負(fù)荷時(shí),鍋爐蒸發(fā)量大于汽輪機(jī)所需蒸汽量.存在大量剩余蒸汽。設(shè)置旁路系統(tǒng),可回收這部分工質(zhì).并減少其熱損失.且可降低嚴(yán)重的排汽噪聲、改善環(huán)境。
(4)在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前.建立清潔的汽水循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)備及管道停運(yùn)后,啟動(dòng)初期蒸汽會(huì)夾雜水分、雜質(zhì)和顆粒等.比如高壓的主蒸汽中往往攜帶有四氧化三鐵(Fe304)硬粒。對(duì)汽輪機(jī)的進(jìn)汽口和葉片等處產(chǎn)生顆粒侵蝕,流速越高、侵蝕就越嚴(yán)重,特別是超超臨界機(jī)組蒸汽通過(guò)進(jìn)汽口處的壓力和流速相對(duì)比亞臨界和超臨界機(jī)組蒸汽要高,因此這些固體顆粒對(duì)進(jìn)汽口、葉片的沖蝕也更大.尤其在啟動(dòng)及甩負(fù)荷運(yùn)行時(shí)更為突出。采用旁路系統(tǒng),能有效防止此類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī).保證汽機(jī)安全。
(5)能使鍋爐獨(dú)立運(yùn)行,因而減少了大修及主要設(shè)備維修以后整個(gè)調(diào)試時(shí)間和縮短試驗(yàn)周期。
(6)對(duì)配有安全功能的100%容量的高壓旁路三用閥系統(tǒng).既能在保證汽輪機(jī)壽命的前提下縮短啟動(dòng)時(shí)間,又能在汽機(jī)快速降負(fù)荷時(shí)取代鍋爐安全門(mén)的作用,且可實(shí)現(xiàn)FCB功能,便于極熱態(tài)工況下恢復(fù)運(yùn)行和快速升負(fù)荷。
(7)滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組各種負(fù)荷的需求,特別當(dāng)電網(wǎng)要求機(jī)組負(fù)荷低于鍋爐穩(wěn)定燃燒的負(fù)荷時(shí)。
超超臨界機(jī)組旁路系統(tǒng)選擇需考慮的主要因素
旁路系統(tǒng)的選擇包括連接型式、容量及其參數(shù)等各方面的選擇,而這些選擇主要與機(jī)組在電網(wǎng)中承擔(dān)的負(fù)荷性質(zhì)、鍋爐特點(diǎn)、(燃料性質(zhì)、鍋爐型式、再熱器材料及其布置、調(diào)溫方式、鍋爐啟動(dòng)方式和啟動(dòng)參數(shù))、汽輪機(jī)特點(diǎn)(汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)、沖轉(zhuǎn)方式、冷熱態(tài)沖轉(zhuǎn)參數(shù))、旁路系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)(閥門(mén)結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類(lèi)型、自動(dòng)控制及其聯(lián)鎖保護(hù))等因素有關(guān)。旁路系統(tǒng)的容量隨設(shè)置的目的(即要求實(shí)現(xiàn)的功能)不同而不同,旁路系統(tǒng)的功能就決定了其容量的大小。旁路系統(tǒng)的參數(shù)選擇直接影響其功能的實(shí)現(xiàn),甚至影響到機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。。從目前形勢(shì)來(lái)看,旁路系統(tǒng)的簡(jiǎn)化是發(fā)展趨勢(shì)。以節(jié)約投資。一般在選擇旁路系統(tǒng)時(shí)主要考慮以下幾方面因素:
(1)原則上,如果汽輪機(jī)采用中壓缸啟動(dòng)方式,則必須設(shè)置旁路系統(tǒng),以滿(mǎn)足中壓缸啟動(dòng)時(shí)的供汽循環(huán)需要,與此同時(shí).可對(duì)布置于煙氣高溫區(qū)的再熱器在點(diǎn)火或低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行通汽冷卻保護(hù)若汽輪機(jī)不采用中壓缸啟動(dòng)且再熱器所用的材質(zhì)較好或布置在煙氣低溫區(qū).能允許干燒若干時(shí)間或不要求通汽冷卻,則根據(jù)機(jī)組運(yùn)行方式及功能要求等具體情況亦可不設(shè)置旁路系統(tǒng),但不設(shè)旁路需采取以下措施:
a.加大最后一級(jí)過(guò)熱器的疏水管徑,使其通過(guò)的容量為鍋爐蒸發(fā)量的5%~l5%,即設(shè)置啟動(dòng)疏水旁路,以此解決啟動(dòng)過(guò)程中汽溫上升過(guò)慢的問(wèn)題,從而縮短啟動(dòng)時(shí)間。
(2)負(fù)荷性質(zhì):國(guó)內(nèi)1000MW 機(jī)組均承擔(dān)基本負(fù)荷,啟停次數(shù)較少,一般是冷態(tài)或溫態(tài)啟動(dòng),并且又采用滑參數(shù)啟動(dòng),沖轉(zhuǎn)壓力低且鍋爐蒸發(fā)量少,選擇較小旁路容量已能基本滿(mǎn)足要求。若偶爾采用熱態(tài)啟動(dòng),可通過(guò)提高沖轉(zhuǎn)壓力或向空少量排汽(PCV閥排汽)來(lái)彌補(bǔ)。因此一般可選擇容量較小的旁路,來(lái)滿(mǎn)足啟動(dòng)和保護(hù)再熱器的需要。承擔(dān)中間負(fù)荷特別是承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的機(jī)組,啟停頻繁,常處于多種工況交替如低負(fù)荷運(yùn)行、停機(jī)不停爐或帶廠(chǎng)用電運(yùn)行等狀態(tài).啟動(dòng)過(guò)程中通過(guò)向空排汽或延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間,對(duì)于經(jīng)常熱態(tài)啟動(dòng)的機(jī)組,需容量較大的旁路.并適當(dāng)投油助燃,以滿(mǎn)足鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷的要求。目前國(guó)內(nèi)百萬(wàn)超潮臨界機(jī)組.主要承擔(dān)基本負(fù)荷,適當(dāng)承擔(dān)系統(tǒng)內(nèi)調(diào)峰任務(wù),在汽機(jī)旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮中可在滿(mǎn)足旁路系統(tǒng)基本功能的情況下盡量簡(jiǎn)化.達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)省投資的目的。對(duì)于機(jī)組停機(jī)不停爐工況.即在額定參數(shù)下汽輪機(jī)跳閘,鍋爐維持不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷運(yùn)行。由于國(guó)內(nèi)1000MW 超超臨界鍋爐,最低穩(wěn)燃負(fù)荷一般為30%BMCR左右,在此負(fù)荷時(shí)主蒸汽壓力的降低,蒸汽體積流量增大,而使高壓旁路的通流能力降低。停機(jī)不停爐的處理事故方法,人們應(yīng)集中注意力在最必要、最重要的操作上,不希望在處理事故的緊張關(guān)頭分出精力來(lái)投油槍助燃.而投油槍又需要嚴(yán)密監(jiān)視以免發(fā)生爆炸擴(kuò)展事故,而僅希望依靠聯(lián)鎖,在電氣或汽機(jī)跳閘時(shí),把燃料量切至保證穩(wěn)定燃燒所需的最小值,同時(shí)依靠聯(lián)鎖把旁路系統(tǒng)投入,因此旁路容量應(yīng)以不投油助燃尚能保證鍋爐穩(wěn)定燃燒的最低出力為依據(jù)。考慮到燃料發(fā)熱量的波動(dòng),燃燒的穩(wěn)定性.磨煤機(jī)運(yùn)行的可靠程度、出事故時(shí)把燃料量降至最低是不妥的,再加5%余量,故最少需選用40%BMCR容量。根據(jù)電廠(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),由于煤種的變化,鍋爐實(shí)際運(yùn)行的最低穩(wěn)燃負(fù)荷均大于鍋爐設(shè)計(jì)最低穩(wěn)燃負(fù)荷,故旁路的容量在5O%以上才能實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐工況。隨著電網(wǎng)容量增大,電網(wǎng)安全性不斷提高,一旦汽輪機(jī)跳閘,根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷需要,其它機(jī)組將升負(fù)荷運(yùn)行,電網(wǎng)調(diào)度一般不允許該機(jī)組幾天內(nèi)并網(wǎng).因而該功能設(shè)置的必要性不大。
另外。如果機(jī)組帶廠(chǎng)用電運(yùn)行工況,即鍋爐維持不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷,汽機(jī)帶廠(chǎng)用電運(yùn)行,發(fā)電機(jī)快速減負(fù)荷至約5%廠(chǎng)用電工況,由于帶廠(chǎng)用電運(yùn)行工況是一個(gè)極惡劣的運(yùn)行工況,是以犧牲機(jī)組壽命為代價(jià)的,且發(fā)生機(jī)率極少,運(yùn)行時(shí)間短。帶廠(chǎng)用電運(yùn)行工況不單取決于旁路的設(shè)計(jì),還取決于鍋爐及輔機(jī)的可控性,控制和保護(hù)系統(tǒng)的正確性和可靠性.汽輪機(jī)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。對(duì)某一電網(wǎng)而言,只要其中有一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)組有FCB的功能,就可以在電網(wǎng)解列時(shí).使整個(gè)電網(wǎng)快速得到恢復(fù),而不需要每個(gè)電廠(chǎng)都有這個(gè)功能。對(duì)于超超臨界大容量機(jī)組.實(shí)現(xiàn)帶廠(chǎng)用電運(yùn)行功能,旁路系統(tǒng)容量增大,還需設(shè)置復(fù)雜的控制系統(tǒng),投資增加,且利用率很低,另外1000MW 超超i臨界機(jī)組在電網(wǎng)中宜帶基本負(fù)荷,所以其旁路系統(tǒng)設(shè)置一般可以不考慮帶廠(chǎng)用電運(yùn)行功能。
(3)鍋爐特點(diǎn):機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)再熱器進(jìn)口煙溫一般均在860oC以上,如果此時(shí)再熱器不允許干燒,則必須考慮設(shè)置兩級(jí)串聯(lián)旁路或其他旁路型式保證蒸汽流經(jīng)再熱器,以此對(duì)再熱器進(jìn)行保護(hù);如果再熱器允許干燒,則可考慮只設(shè)置一級(jí)大旁路或不設(shè)旁路。旁路容量等則需考慮多種因素而定,但是若要滿(mǎn)足鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷運(yùn)行要求,旁路容量就需加大,投資也相應(yīng)增大,對(duì)于帶基本負(fù)荷且啟停次數(shù)較少的機(jī)組是很不經(jīng)濟(jì)的。對(duì)1000MW 超超臨界機(jī)組具體情況而言,鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷一般為<~40%BMCR,如果選擇容量為30%的旁路系統(tǒng).可考慮用PCV閥向空排放或部分投油加旁路的方法來(lái)滿(mǎn)足停機(jī)不停爐運(yùn)行。
(4)汽輪機(jī)特點(diǎn):機(jī)組采用高壓缸啟動(dòng)方式,則可考慮只設(shè)置一級(jí)大旁路或不設(shè)旁路;如果機(jī)組采用中壓缸啟動(dòng)或高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式,則必須采用兩級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)或其他型式旁路系統(tǒng),以保證蒸汽循環(huán)。機(jī)組啟動(dòng)時(shí),旁路容量應(yīng)根據(jù)各種工況下高壓缸或中壓缸所允許的進(jìn)汽參數(shù)來(lái)選取。旁路容量的大小直接關(guān)系到切換時(shí)機(jī)組的負(fù)荷值和啟動(dòng)時(shí)間。旁路容量小.切換時(shí)負(fù)荷低.啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性差;旁路容量增大,切換時(shí)負(fù)荷高,可提高鍋爐的燃燒率,縮短啟動(dòng)時(shí)間,機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性好,但投資增加。由于凝汽器的結(jié)構(gòu)尺寸并不是隨著機(jī)組容量的增大而成正比的增加,要消除大量蒸汽流量的動(dòng)能并使之冷凝.必然會(huì)導(dǎo)致對(duì)凝汽器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)提出特殊的要求。同時(shí),旁路來(lái)的蒸汽因未膨脹做功,溫度很高,需耗大量的減溫水,使得初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)增加。由于旁路的實(shí)際通流能力必然受到凝汽器允許熱負(fù)荷的限制,因此單純的增大旁路容量并不能達(dá)到預(yù)期效果,應(yīng)結(jié)合凝汽器、凝結(jié)水泵容量、鍋爐安全門(mén)配置等多方因素,根據(jù)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較而定。
(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu):旁路系統(tǒng)的控制操作機(jī)構(gòu),主要有電動(dòng)、氣動(dòng)和液動(dòng)幾種。液動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力矩大,動(dòng)作時(shí)間快,但需專(zhuān)用設(shè)備,投資費(fèi)用高,維護(hù)工作量大。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩小,動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng),但運(yùn)行靈活.投資少,工作可靠性高且維修較簡(jiǎn)單。針對(duì)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)這一不足。也有部分進(jìn)口旁路系統(tǒng)配有雙電機(jī),即高速和慢速執(zhí)行機(jī)構(gòu),慢速用于機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程,快速用于迅速啟閉旁路閥。
(6)旁路參數(shù):盡管旁路系統(tǒng)的連接型式及容量基本決定了其功能.但旁路系統(tǒng)的參數(shù)選取對(duì)于機(jī)組特別是具有調(diào)峰功能的機(jī)組運(yùn)行同樣有著很大的影響。當(dāng)機(jī)組處于調(diào)峰負(fù)荷時(shí),若需旁路裝置動(dòng)作,高旁參數(shù)選取不當(dāng)將引起高壓缸排汽不暢、高壓缸排汽壓力增高而危及汽機(jī)的安全運(yùn)行等。旁路系統(tǒng)參數(shù)的選擇,主要指高壓旁路閥出口參數(shù)的確定,高壓旁路閥后參數(shù)決定了機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)旁路系統(tǒng)的出力,同時(shí)直接影響到汽機(jī)在低負(fù)荷下的正常運(yùn)行。
目前,國(guó)內(nèi)發(fā)電廠(chǎng)使用最多旁路系統(tǒng)為美國(guó)CCI公司、德國(guó)(Bopp and Reuther)等國(guó)外知名公司的產(chǎn)品。
b.增加向空排汽PCV閥的容量,使過(guò)熱器能快速向空排汽。
責(zé)任編輯:售電小陳
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