[科普中国]-中间再热机组旁路系统

中间再热机组的旁路系统是指高参数蒸汽在某些特定情况下，绕过汽轮机，经过与汽轮机并列的减温减压装置后，进入参数较低的蒸汽管道或设备的连接系统，以完成特定的任务。旁路系统通常分为三种类型：高压旁路又称工级旁路，即新蒸汽绕过汽轮机高压缸直接进人再热冷段管道；低压旁路又称Ⅱ级旁路，即再过热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸直接进入凝汽器；当新蒸汽绕过整个汽轮机而直接排人凝汽器的则称为整机旁路或Ⅲ级旁路、大旁路。1

旁路系统的类型中间再热机组的旁路系统是指高参数蒸汽在某些特定情况下，绕过汽轮机，经过与汽轮机并列的减温减压装置后，进入参数较低的蒸汽管道或设备的连接系统，以完成特定的任务。图1（1-高温再热器；2-低温再热器；3-高压缸；4-中压缸；5-低压缸；6-凝汽器；7-扩容式减温减压器）为再热机组三级旁路示意图。其中I-高压旁路；Ⅱ-低压旁路；Ⅲ-整机旁路。旁路系统通常分为三种类型：高压旁路又称工级旁路，即新蒸汽绕过汽轮机高压缸直接进人再热冷段管道；低压旁路又称Ⅱ级旁路，即再过热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸直接进入凝汽器；当新蒸汽绕过整个汽轮机而直接排人凝汽器的则称为整机旁路或Ⅲ级旁路、大旁路。1

旁路系统的作用(1)协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命汽轮机启动过程是蒸汽向汽缸和转子传递热量的复杂热交换过程，为确保启动过程的安全可靠，要严密监视各处温度和严格控制温升率，使动静部分胀差和振动在允许范围内。汽轮机启动方式不同，要求也有别。《电力工业技术管理法规(试行)》中规定，如汽轮机制造厂无规定时，以高压缸第一级金属温度为依据，200℃以下时为冷态启动，200—370℃时为温态启动，370℃以上为热态启动。冲转时的主蒸汽温度最少要有50℃的过热度。温态、热态启动时应保证高、中压调速汽阀后蒸汽温度高于汽轮机最热部分温度50℃。双层缸的内外缸温差不大于30-40℃，双层缸的上下缸温差不超过35℃。1

再热机组的主蒸汽系统均采用单元制，其在滑参数启动时，一般是先以低参数蒸汽冲转汽轮机，随着升速、带负荷、增负荷等不同阶段的需要，不断地提高锅炉出口蒸汽压力、温度和流量，使之与汽轮机的金属温度状况相匹配，实现安全可靠地启动。如果只靠调整锅炉的燃烧或汽压是难以满足这些要求的，热态启动则更难处理。1

采用旁路系统后，通过改变新蒸汽流量，协调机组滑参数启动和停机不同阶段的蒸汽参数匹配，既满足再热机组滑参数启停要求，又缩短了启动时间。汽轮机每启动一次或升降负荷一次所消耗寿命的百分数为寿命损耗率。不同状态的启动方式所耗寿命的百分数不同，如冷态启动和热态启动两者的寿命损耗率相差10倍左右。金属温度变化幅度和金属温度变化率小，寿命损耗率也就小，通过旁路系统的调节作用，可满足启停时对汽温的要求，严格控制汽轮机的金属温升率，减少寿命损耗，延长汽轮机寿命。1

(2)保护再热器

目前国内外再热机组大多采用烟气再热方式，即再热器是布置在锅炉内，正常运行时，汽轮机高压缸的排汽进入再热器后，提高了蒸汽温度，同时也冷却了再热器。但在锅炉点火不久汽轮机冲转前，锅炉提供的蒸汽温度、过热度都比较低时，或运行中汽轮机跳闸、甩负荷、电网事故和停机不停炉时，汽轮机自动主汽阀全关闭，高压缸没有排汽，再热器将处于无蒸汽冷却的干烧状态，一般的耐热合金钢材料难以确保再热器的安全。通过高压旁路新蒸汽就可经减温减压装置后进入再热器，冷却保护了再热器。1

(3)回收工质，降低噪声

燃煤锅炉不投油稳定燃烧负荷约为30%锅炉额定蒸发量或更高，而汽轮机的空载汽耗量仅为其额定汽耗量的5%-7%，单元式再热机组在启动或事故甩负荷时，锅炉的蒸发量总是大于汽轮机的所需量，存在大量剩余蒸汽。如果将多余的蒸汽排入大气，不仅造成工质损失，而且产生巨大的噪声，恶化周围的环境。设置了旁路系统，就可将多余的蒸汽回收到凝汽器中，同时也避免了噪声。1

如果由于电网短时间故障，旁路系统可快速投入，维持锅炉在最低稳燃下运行，或汽轮机带空负荷、带厂用电运行，或停机不停炉，一旦事故消除，机组可迅速重新并网投入运行，恢复正常状态，大大缩短了重新启动时间，使机组能较好地适应调峰运行的需要。1

(4)防止锅炉超压

旁路系统的设计通常有两种准则：兼带安全功能和不兼带安全功能。兼带安全功能的旁路系统是指高压旁路的容量为100%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)，并兼带锅炉过热器出口的弹簧式安全阀和动力释放阀(PCV)的功能，即我国称为三用阀。因低压旁路的容量受凝汽器限制仅可为65%左右，所以在再热器出口还必须装有附加释放功能的和有监控器的安全阀。当机组出现故障需紧急停炉时，旁路系统快速打开将剩余蒸汽排出，防止锅炉超压。锅炉安全阀也因旁路系统的设置减少起跳次数，有助于保证安全阀的严密性和延长其寿命。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学