主、再热蒸汽及旁路系统

1、华润电力湖北有限公司主、再热蒸汽及旁路系统主、再热蒸汽及旁路系统 1000MW超超临界火电机组技术探讨二一一年二月二十日二一一年二月二十日华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨z 主蒸汽、再热蒸汽系统主蒸汽、再热蒸汽系统z 汽轮机旁路汽轮机旁路系统系统主主 要要 内内 容容华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨1 1、参数设计原则、参数设计原则一、主蒸汽、再热蒸汽系统一、主蒸汽、再热蒸汽系统 主蒸汽、再蒸汽系统是按汽轮发电机组VWO工况时的热平衡蒸汽量设计，主蒸汽系统管道的设计压力为锅炉过热器出口额定主蒸汽压力，设计温度为锅炉过热器出口额定主蒸汽温度锅炉正常

2、运行时的允许温度正偏差5。 冷再热蒸汽系统管道的设计压力为机组VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽压力的1.15倍，设计温度为VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽参数等熵求取在管道设计压力下相应温度。热再热蒸汽系统管道的设计压力为机组VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽压力华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨的1.15倍，设计温度为锅炉再热器出口额定再热蒸汽温度锅炉正常运行时的允许温度正偏差5。2 2、系统特点、系统特点 主蒸汽、冷再热蒸汽和热再热蒸汽系统采用“双管-单管-双管”或“多管-双管（联络）-多管”的单元制系统（布置方式优点：降低管道的投资；充分混合，减少双管间的

3、压差和温差）。 主蒸汽管道上不设任何截止阀门，也不设置主蒸汽流量测量装置，主蒸汽流量根据主蒸汽压力与高压第五级后的蒸汽压力之差确定。这样可减小主蒸汽压损，即可靠性，又提高经济性。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨3 3、保护装置、保护装置 设置两级串联旁路系统。 锅炉过热器出口及再热器的进、出口管道上设置水压试验堵板，在锅炉水压试验时以便与汽轮机隔离，防止汽轮机进水。 过热器超压保护措施：锅炉过热器出口支管上各有1只弹簧安全阀及消音器(共2只) ，在过热器出口主汽管上设置2只电磁泄放阀及消音器(共2只)；在二只启动分离器蒸汽引出管的连通管中各有3只过热器进口弹簧安全门及消

4、音器(共6只) 。 再热器超压保护措施：锅炉再热器进口集箱前的两根冷再热蒸汽支管上，分别装有4只弹簧安全阀及消音器(共8只)。在锅炉再热器出口的支管上各装有1只弹簧安全阀及消音器(共2只)。 。 在汽机高缸排汽口冷再热支管道上，各装有一个气动逆止阀(共2只)。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨1 1、旁路系统的功能、旁路系统的功能二、汽轮机旁路系统二、汽轮机旁路系统 在各种启动工况，冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动中，使蒸汽温度和金属温度相匹配。(启动次数较少，故冷态启动中因旁路容量较小导致的启动时间长的负面影响并不显著) 当汽轮机发生故障时，能维持锅炉稳定燃烧，

5、可采用停机不停炉的运行方式(可实现。一级大旁需停机停炉)；或电网故障时，机组带厂用电运行，有利于尽快恢复供电，缩小事故范围(不实现FCB功能)。 能使锅炉独立运行，因而减少了大修及主要设备维修以后整个调试时间和缩短试验周期。(可实现)华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨 有效地冷却锅炉所有受热面，特别是可以很好地保护再热器，防止再热器干烧以至损坏。(可实现，一级大旁路不能实现此功能) 启动时，使蒸汽中的固体小颗粒通过旁路进入凝汽器，从而防止汽轮机调速汽门、进汽口及叶片的硬粒侵蚀。据资料介绍，以往美国超临界机组一般不设旁路，由于固体颗粒侵蚀高压进汽口、静叶片，不到两年就得更换

6、，后增设旁路侵蚀明显减小。（可实现） 对配有安全功能的100容量的高压旁路三用阀系统，既能在保证汽轮机寿命的前提下缩短启动时间，又能在汽机快速降负荷时取代锅炉过热器安全门的作用，且可实现FCB功能，便于极热态工况下恢复运行和快速升负荷。但低压旁路阀不具有安全阀功能，再热器出口需装有华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨两只大容量的安全阀，一旦机组甩负荷，再热器安全阀将动作，排掉低旁系统无法输送的多余蒸汽。（先进旁路配置：能实现启动调节阀、安全阀和截止阀的功能） 满足电网对机组各种负荷的需求，特别当电网要求机组负荷低于锅炉稳定燃烧的负荷时。（能适用于基本负荷机组，也能适用于调峰

7、负荷机组。而一级大旁和两级并联旁路只适用于带基本负荷、不经常热态启动的机组，原因系再热器暖管升温受限） 启动或甩负荷时回收工质，降低对空排汽噪声。（可实现）2 2、旁路系统的型式、旁路系统的型式 目前国际上已运行的大容量超超临界机组主要分布在欧洲和日本，这些机组的旁路可分为：三用阀旁路系统、一级大旁路系统、三级旁路系统和两级串联旁路系统。其功能比较如下：华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨特点二级串联旁路系统二级串联旁路系统一级大旁路一级大旁路二级并联旁路系二级并联旁路系统统 三级旁路系统三级旁路系统三用阀旁路系三用阀旁路系统统描述描述两级串联旁路系统由高压旁路和低压旁路串

8、联组成一级大旁路系统又称单级整机旁路，新蒸汽绕过汽轮机的高、中、低压缸，经整机大旁路排入凝汽器。两级并联旁路系统由高压旁路和整机旁路并联组成三级旁路系统由高压旁路、低压旁路和整机旁路组成仍属 二 级 串 联旁路 系 统 ， 但配置了三用阀特点特点优点：系统较简单，适应工况较多。缺点：相对一级大旁路结构复杂，投资较大。优点是系统简单，投资少，操作方便。缺点是由于旁路后的蒸汽未流过再热器系统，对再热器系统的暖管升温受到限制，不利于机组热态启动，适应工况少。管道直径和长度相同时，通流量大于二级串联旁路系统。机组启动时为保护再热器需向空排汽功能最全，系统最复杂高压 旁 路 容 量为100%。同时，三用

9、 阀 能 实 现启动 调 节 阀 、安全 阀 和 截 止阀的功能应用应用典型旁路配置再热器不需要保护的机组已被二级串联旁路系统取代。已被二级串联旁路系统取代先进旁路配置启动方式启动方式中压缸启动或高中压缸联合启动高压缸启动高压缸启动中压缸启动或高中压缸联合启动中压 缸 启 动 或高中 压 缸 联 合启动锅炉特性锅炉特性再热器不允许干烧再热器允许干烧再热器允许干烧或不允许干烧再热器不允许干烧再热 器 不 允 许干烧华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨特点二级串联旁路系统二级串联旁路系统一级大旁路一级大旁路二级并联旁路系二级并联旁路系统统 三级旁路系统三级旁路系统三用阀旁路系三

10、用阀旁路系统统负荷特性负荷特性能适用于基本负荷机组，也能适用于调峰负荷机组。只适用于带基本负荷，不经常热态启动的机组只适用于带基本负荷，不经常热态启动的机组能适用于基本负荷机组，也能适用于调峰负荷机组。能适 用 于 基 本负荷 机 组 ， 也能适 用 于 调 峰负荷机组。设计容量设计容量旁路系统一般容量为3040BMCR。旁路设计容量一般为35BMCR 左右设计容量为100BMCR（高旁425BMCR 阀组 成 ） 高 压旁路+80BMCR 或65BMCR低压旁路(低旁2套)汽机故障汽机故障时，停机时，停机方式方式可实现停机不停炉停机停炉停机不停炉或停机停炉可实现停机不停炉可实 现 停 机 不

11、停炉典型实例典型实例玉环电厂、泰州电厂1000MW采用35BMCR高低压串联旁路系统国外的美国若干超超临界机组，英国的若干配直流炉的机组，前苏联某些300MW和500MW超超临界机组。国内有山东邹县电厂、海门电厂的1000MW超超临界机组已被二级串联旁路系统取代。已被二级串联旁路系统取代。外高 桥 电 厂 三期工 程 、 浙 江国华 宁 海 电 厂二期 、 彭 城 电厂三期1000MW机组采用100BMCR高压+60BMCR低压三用阀串 联 旁 路 系统华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨 根据欧洲环保标准的要求，欧洲大容量超超临界机组一般采用三用阀旁路系统，如德国西门子（

12、上汽的技术支持方）机组和法国阿尔斯通（北京北重的技术支持方）汽轮机组（其中采用Siemens主机的旁路系统）。日本多数电厂超超临界机组旁路容量的选择参照美国机械工程师学会（ASME）标准规定，不允许用旁路系统中的三用阀代替安全阀，因此旁路类型较多，且有的机组不配旁路。采用日本东芝（哈汽的技术支持方）和日本日立公司（东汽的技术支持方）汽轮机组已投运的超超临界1000MW机组大多设置1020的一级大旁路；采用日本三菱公司（哈汽、东汽均有合作，主要生产燃气轮机和核电汽轮机）汽轮机组的超超临界1000MW机组旁路采用30两级串联旁路。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨表5-3 采

13、用Siemens 主机的旁路电厂国家容量MW启动方式旁路配置(高、低)SCHWAR ZE PUMPE 1德国874高中压100/100SCHWARZE PUMPE 2德国874高中压100/100BOBER BLOCK Q德国910高中压100/100ISOGO日本600高中压0NIEDERAUSSEM德国1025高中压100/100玉环电厂中国980高中压35BMCR 高、低压串联旁路系统外高桥二期中国900高中压100/50外高桥三期中国1000高中压100/65华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨3 3、旁路系统型式的选择、旁路系统型式的选择 我公司二期机组的锅炉采用

14、上锅引进法国阿尔斯通公司技术生产的型直流炉，玉环电厂、泰州电厂1000MW机组的锅炉均采用哈锅引进日本三菱技术生产的型直流炉。我公司二期、玉环电厂汽机均采用上汽引进德国西门子公司技术生产反动式汽轮机，泰州电厂汽机采用哈汽引进日本东芝技术生产冲动式汽轮机。由于三个电厂再热器均不允许干烧，且汽机均采用高中压缸联合启动方式，另外三个电厂根据负荷性质（承担基本负荷，并具有一定的调峰能力）和锅炉特点，旁路无需具有安全阀和FCB功能，这就决定三个电厂的旁路系统不能采用一级大旁路(启动方式：高压缸启动；锅炉特性：再热器允许干烧；负荷特性：只适用于带基本负荷，不经常热态启动的机组，因再热器暖管升温受限；汽机故

15、障华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨停机方式：停机停炉)，也没有必要采用三用阀等旁路系统(先进旁路，但投资较大)。所以我公司二期、玉环电厂和泰州电厂1000MW机组均采用40BMCR容量的高、低压串联液控旁路系统，即40BMCR高压旁路和40BMCR+高旁喷水量的低压旁路。旁路系统型式：每台机组设置1套40BMCR容量的高压旁路装置和2套20BMCR容量的低压旁路装置（共40BMCR流量）。 山东邹县发电厂和海门电厂1000MW超超临界机组锅炉均采用东锅引进日本日立公司技术生产的型直流炉，汽机均采用东汽引进日本日立公司技术生产冲动式汽轮机。由于两个电厂再热器允许干烧，且汽

16、机均采用高压缸启动方式，另外两个工程根据负荷性质和锅炉特点，旁路无需具有安全阀和FCB功能，所以具有采用一级大旁路的条件。从华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨技术和经济性方面出发，两个电厂分别采用美国控件有限公司（简称CCI）提供的25和35BMCR的液压控制一级大旁路系统，只能满足机组启动需要，不具备保护功能。 外高桥电厂三期工程、浙江国华宁海电厂二期工程、彭城电厂三期工程的1000MW机组锅炉均采用上锅引进法国阿尔斯通技术生产的塔式炉，汽机均采用上汽引进德国西门子公司技术生产的超超临界汽轮机。上锅塔式炉的最大特点是其没有过热器安全阀，必须要配备的旁路具有过热器安全阀的

17、功能，且再热器不允许干烧；同时，汽轮机采用高压缸启动方式。因此，三个电厂均采用100BMCR高压+60BMCR低压三用阀串联液控旁路系统。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨4 4、二期旁路系统简介、二期旁路系统简介 我公司二期1000MW机组采用德国博普-罗依特（Bopp&Reuther）公司生产的40BMCR容量的高、低压串联液控旁路系统。& 安装运行条件 高压旁路安装布置情况如下： 高压旁路装置：每台机组1个高压旁路阀，布置在汽机房8.6m层上。 阀门形式为角式：水平进下出，执行机构垂直布置。 低压旁路安装布置情况如下：华润电力湖北有限公司1000MW

18、超超临界火电机组技术探讨 低压旁路装置：每台机组2个低压旁路阀，布置在汽机房约8.6m层上。 阀门形式为角式：水平进水平出，执行机构水平布置。& 旁路喷水减温水源 高压旁路：取自高压加热器前的高压给水，水压：设计39MPa(g)，工作34MPa，最低15MPa；水温：196。 低压旁路：取自凝结水，水压：设计4.5MPa(g)，工作3.5MPa，最低1.5MPa(g)；水温：正常34，最高50 。 减温水调阀前最低的减温水压力要求为：高旁最低10MPa，低旁最低1MPa。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨& 液压驱动装置 每台机组的旁路装置液动执行器的供油

19、装置（油站）配供2套，其中高压旁路配供1套；低压旁路配供1套。供油装置（油站）配供油温自动控制装置、在线自动净化过滤装置及冲洗装置。每套油站备用装置自动投人时间无延迟，投人后120秒钟即可达到工作油压。油站蓄能器所储能量，应在其电源故障的情况下，仍能提供足够的液压动力，使旁路系统所有阀门完成12次全行程的开或关。液（油）动执行器的工作介质为DIN ISO VG46油，其油压为1821MPa的控制油（驱动油）。华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨& 高、低压旁路系统技术参数 高压旁路装置类 别汽轮机高压旁路装置旁路控制阀减温水调节阀减温水隔离阀型式角阀角阀直通阀驱动方

20、式液动液动液动故障后状态关闭关闭关闭阀 前压力MPa(a)27.5633.8135温度605196196阀 后压力MPa(a)6.317.3133.8温度376.5196196关闭压差MPa23.0931.695.2流 量额定值t/h1241167.16167.16最大值t/h1427192.23167.16额定容量40华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨 低压旁路装置类别汽轮机低压旁路装置旁路控制阀减温水调节阀减温水隔离阀型式角阀直通阀直通阀驱动方式液动液动液动故障后状态关闭关闭关闭阀 前压力MPa(a)5.671.942.0温度60034.134.1阀 后压力MPa(a)0.241.251.94温度12734.134.1关闭压差MPa73.252.56流 量额定值t/h1416.56380.56380.56最大值t/h1574437437额定流量40华润电力湖北有限公司1000MW超超临界火电机组技术探讨& 旁路装置的联锁、保护 高压旁路装置项 目条 件高压旁路调节阀快开（或门）1.手动快开按钮（DCS）2.汽轮机跳闸，主