蒸汽旁路在聯(lián)合循環(huán)電廠的應(yīng)用

　　摘要：筆者近幾年參加了一些國(guó)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(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，供國(guó)內(nèi)同行借鑒。
　　
　　設(shè)有蒸汽旁路減溫減壓系統(tǒng)的燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組典型熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。（聯(lián)合循環(huán)電廠稱(chēng)CCPP）

　　
　　1．國(guó)內(nèi)CCPP電廠蒸汽旁路使用現(xiàn)狀：
　　
　　筆者調(diào)研了深圳三個(gè)CCPP電廠蒸汽旁路使用情況，目的是為了在國(guó)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(jī)組啟停時(shí)作用。
　　
　　深圳南山電廠109型CCPP機(jī)組每次啟爐將煙門(mén)擋板一次開(kāi)到30％，旁路自動(dòng)或手動(dòng)投入運(yùn)行，旁路zui大開(kāi)啟到75％。
　　
　　旁路采用西門(mén)子的雙級(jí)電動(dòng)旁路裝置和西門(mén)子的旁路控制技術(shù)，啟動(dòng)余爐時(shí)旁路投入，汽機(jī)發(fā)電時(shí)旁路關(guān)閉，快開(kāi)快關(guān)功能用于保護(hù)。
　　
　　深圳美視電廠24MW的ABB公司的CCPP機(jī)組未設(shè)煙門(mén)擋板，100％氣動(dòng)蒸汽旁路裝置，旁路的調(diào)節(jié)門(mén)和快速門(mén)分別由兩個(gè)氣動(dòng)門(mén)實(shí)現(xiàn)。在擴(kuò)容器中一次注入0．8Mpa凝結(jié)水完成減溫減壓。
　　
　　美視電廠曾經(jīng)發(fā)生凝結(jié)水泵故障跳閘，汽機(jī)緊停，旁路系統(tǒng)無(wú)減溫水無(wú)法運(yùn)行，迫使燃機(jī)緊停的事故。該廠因無(wú)煙門(mén)擋板多次失掉簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電機(jī)會(huì)。
　　
　　深圳月亮灣電廠206型CCPP機(jī)組，設(shè)有兩套100％液壓式蒸汽旁路，每套旁路設(shè)有液式調(diào)節(jié)汽門(mén)和液壓快速截止門(mén)，一次注入0．8M,,a凝結(jié)水在擴(kuò)容器中完成減溫減壓。
　　
　　該套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的煙門(mén)擋板轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損，已長(zhǎng)期將煙門(mén)擋板固定在開(kāi)足位置，機(jī)組的啟停時(shí)熱平衡均靠旁路裝置完成。
　　
　　以上三個(gè)CCPP電廠的蒸汽旁路不是設(shè)不設(shè)的問(wèn)題，聯(lián)合循環(huán)電廠的率，發(fā)電快，長(zhǎng)壽命，低噪音，節(jié)水，安全等均與旁路設(shè)備有關(guān)。
　　
　　國(guó)內(nèi)新建少數(shù)聯(lián)合循環(huán)電廠沒(méi)有設(shè)置旁路設(shè)備，對(duì)于構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行不是致命的。主要影響全套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟停時(shí)間和安全以及鍋爐對(duì)空排汽污染，而我國(guó)新建CCPP電廠多數(shù)是城市調(diào)峰電廠，不設(shè)旁路裝置不能滿足快速性、安全性和低噪音的要求。
　　
　　目前國(guó)內(nèi)聯(lián)合循環(huán)電廠旁路設(shè)置的流量有60％和100％兩種。筆者認(rèn)為100％流量旁路運(yùn)行工況很少，旁路設(shè)備主要任務(wù)是調(diào)節(jié)主汽壓力和主汽壓保護(hù)，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(jī)降負(fù)荷或單循環(huán)方式解決。但是，對(duì)于不設(shè)煙門(mén)擋板的聯(lián)合循環(huán)電廠需要100％流量的旁路設(shè)備。
　　
　　2．CCPP應(yīng)用蒸汽旁路的主要目的：
　　
　　設(shè)置蒸汽旁路設(shè)備的主要目的是為了解決在保持燃機(jī)發(fā)電負(fù)荷不變時(shí)，維持余熱鍋爐與汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)負(fù)荷平衡。
　　
　　根據(jù)余爐的設(shè)計(jì)資料和有關(guān)報(bào)導(dǎo)，余爐啟爐時(shí)的zui小汽水循環(huán)量為15％—30％。余爐的對(duì)空排汽閥的設(shè)計(jì)流量一般為10％，其主要作用是用于余爐的壓力保護(hù)，如果將排汽閥的設(shè)計(jì)流量一般為10％，其主要作用是用余爐的壓力保護(hù)，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(fèi)補(bǔ)水，三則電廠會(huì)出現(xiàn)噪音污染。要確保過(guò)熱器不干燒和長(zhǎng)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(shí)可以克服暖爐暖機(jī)和帶負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)主汽壓保護(hù)。
　　
　　另一方面，余爐的煙門(mén)擋板的有效使用壽命僅有幾年，修理和更換價(jià)格昂貴。在實(shí)踐中，擋板常常會(huì)發(fā)生動(dòng)作不靈活或損壞，這時(shí)人們往往將煙門(mén)擋板固死在常開(kāi)位置，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組采用滑參數(shù)的方法運(yùn)行，余爐負(fù)荷隨燃機(jī)負(fù)荷而定。要對(duì)汽機(jī)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整需要依靠旁路裝置，旁路承擔(dān)了汽水循環(huán)的重任。
　　
　　煙門(mén)擋板功能的喪失，對(duì)聯(lián)合循環(huán)和簡(jiǎn)單循環(huán)的切換帶來(lái)不便，甚至導(dǎo)致簡(jiǎn)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(shè)有煙門(mén)擋板的電廠應(yīng)盡可能的延長(zhǎng)煙門(mén)擋板壽命，建議在重要工況下使用煙門(mén)擋板。平時(shí)使用易于調(diào)節(jié)的蒸汽旁路進(jìn)行運(yùn)行。
　　
　　100％流量蒸汽旁路，在任何工況下具有停汽機(jī)不停余爐功能。易于再次啟動(dòng)汽機(jī)，調(diào)峰靈活。
　　
　　總體而言，我們總結(jié)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(dòng)作，充分利用利用蒸汽旁路可控性。
　　
　　聯(lián)合循環(huán)啟動(dòng)時(shí)，加速汽水循環(huán)和減短暖爐暖機(jī)和帶負(fù)荷時(shí)間。
　　
　　實(shí)現(xiàn)主汽壓自動(dòng)／手動(dòng)伴自動(dòng)靈活的全程提升控制。
　　
　　燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)停汽機(jī)不停余爐。
　　
　　可靠實(shí)現(xiàn)滑壓?jiǎn)⑼：突瑓?shù)運(yùn)行。
　　
　　當(dāng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，包括機(jī)組啟．停時(shí)，進(jìn)行泄壓保護(hù)，防止向空排汽閥動(dòng)作，減少噪音污染。
　　
　　回收凝結(jié)水。
　　
　　3．蒸汽旁路在CCPP使用中的注意事項(xiàng)：
　　
　　旁路閥門(mén)的安裝要略高于兩側(cè)的管道，防止水沖擊，保護(hù)閥門(mén)和管道。在一級(jí)減溫減壓后的管道上直通冷凝器的疏水門(mén)，運(yùn)行中需要常開(kāi)，防止積水。
　　
　　旁路在剛啟爐時(shí)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(shí)既無(wú)新蒸汽又無(wú)抽汽供軸封，需要從輔助汽源處引入汽封汽。如果沒(méi)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(dāng)汽包汽壓<0．2Mpa時(shí)，鍋爐汽包要進(jìn)行熱交換和建立汽水循環(huán)才能產(chǎn)汽，需要開(kāi)啟對(duì)空排放閥。當(dāng)汽包壓力<0．45Mpa時(shí)，可以向軸封系統(tǒng)供汽，開(kāi)始抽真空。注意每天啟停的聯(lián)合循環(huán)機(jī)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(dāng)真空初步建立時(shí)（—0．04Mpa），可采用旁路閥代替對(duì)空排放，當(dāng)確認(rèn)凝水，給水，循環(huán)水，真空正常時(shí)，蒸汽旁路閥由人工開(kāi)啟到30％位置，替代對(duì)空排汽建立余爐汽水循環(huán)。投入蒸汽旁路自動(dòng)控制，按照設(shè)定的升壓規(guī)律提升蒸汽壓力。
　　
　　對(duì)于引入汽包或新蒸汽，均需要調(diào)節(jié)到汽機(jī)規(guī)定的軸封壓力設(shè)計(jì)值（0．003—0．03Mpa）。南山電廠在汽機(jī)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(jī)汽封三通調(diào)節(jié)閥調(diào)到設(shè)計(jì)值，使用效果較好。
　　
　　二級(jí)噴水閥啟閉跟隨一級(jí)旁路，只要一級(jí)旁路開(kāi)始啟／閉，二級(jí)噴水閥就啟／閉，確保冷凝器喉部有足夠的冷卻水。
　　
　　如果機(jī)組采用滑參數(shù)啟動(dòng)和運(yùn)行，蒸汽旁路用法不變，它會(huì)隨著汽機(jī)的用汽量的增大自動(dòng)關(guān)閉。運(yùn)行人員只要控制汽機(jī)調(diào)門(mén)達(dá)90％開(kāi)度或zui大開(kāi)度即可。
　　
　　4．CCPP蒸汽旁路一般性的投用方法：
　　
　　運(yùn)行人員檢查軸封供汽汽壓是否>0．2Mpa；
　　
　　軸封汽壓<0．2Mpa，需要開(kāi)啟對(duì)空排放閥，等待汽包汽壓上升，達(dá)0．45Mpa時(shí)向軸封供汽。并開(kāi)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(dá)—0．04Mm到—0．06Mpao
　　
　　檢查給水壓力正常，凝結(jié)水，循環(huán)水壓力正常。
　　
　　煙門(mén)擋板按照某種規(guī)律手動(dòng)／自動(dòng)開(kāi)啟，或在常開(kāi)位置（滑啟）。
　　
　　當(dāng)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(kāi)啟到30％開(kāi)度，（V2，V1同時(shí)開(kāi)）V3會(huì)隨動(dòng)開(kāi)啟，見(jiàn)圖1。利用旁路建立余爐初期的汽水循環(huán)。
　　
　　當(dāng)蒸汽流量>15％或汽壓>0．45Mpa后，投入旁路自動(dòng)調(diào)節(jié)功能：
　　
　　人工提升設(shè)定值，由運(yùn)行人員根據(jù)工藝過(guò)程需要不斷調(diào)整壓力設(shè)定值，直到汽機(jī)帶負(fù)荷，蒸汽旁路關(guān)閉為止。
　　
　　自動(dòng)提升設(shè)定值，汽壓設(shè)定值按照?qǐng)D2規(guī)律升壓。直到汽機(jī)帶負(fù)荷，蒸汽旁路閥關(guān)閉為止。

　　
　　旁路快速保護(hù)功能，在蒸汽旁路投人自動(dòng)時(shí)，投入快速功能：
　　
　　1）出現(xiàn)任一條件快開(kāi)：
　　
　　超汽壓，
　　
　　壓力正偏差太大，
　　
　　汽機(jī)甩負(fù)荷，
　　
　　汽機(jī)緊停，
　　
　　人工命令。
　　
　　2）出現(xiàn)任一條件快關(guān)：
　　
　　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(guó)產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)電廠蒸汽旁路使用中的一些經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)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(guān)CCPP旁路控制方案下篇文章介紹。