主、再熱蒸汽及旁路系統(tǒng)

1、華潤電力湖北有限公司主、再熱蒸汽及旁路系統(tǒng)主、再熱蒸汽及旁路系統(tǒng) 1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討二一一年二月二十日二一一年二月二十日華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討z 主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)z 汽輪機旁路汽輪機旁路系統(tǒng)系統(tǒng)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討1 1、參數(shù)設(shè)計原則、參數(shù)設(shè)計原則一、主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)一、主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng) 主蒸汽、再蒸汽系統(tǒng)是按汽輪發(fā)電機組VWO工況時的熱平衡蒸汽量設(shè)計，主蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計壓力為鍋爐過熱器出口額定主蒸汽壓力，設(shè)計溫度為鍋爐過熱器出口額定主蒸汽溫度鍋爐正常

2、運行時的允許溫度正偏差5。 冷再熱蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計壓力為機組VWO工況熱平衡圖中汽輪機高壓缸排汽壓力的1.15倍，設(shè)計溫度為VWO工況熱平衡圖中汽輪機高壓缸排汽參數(shù)等熵求取在管道設(shè)計壓力下相應溫度。熱再熱蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計壓力為機組VWO工況熱平衡圖中汽輪機高壓缸排汽壓力華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討的1.15倍，設(shè)計溫度為鍋爐再熱器出口額定再熱蒸汽溫度鍋爐正常運行時的允許溫度正偏差5。2 2、系統(tǒng)特點、系統(tǒng)特點 主蒸汽、冷再熱蒸汽和熱再熱蒸汽系統(tǒng)采用“雙管-單管-雙管”或“多管-雙管（聯(lián)絡(luò)）-多管”的單元制系統(tǒng)（布置方式優(yōu)點：降低管道的投資；充分混合，減少雙管間的

3、壓差和溫差）。 主蒸汽管道上不設(shè)任何截止閥門，也不設(shè)置主蒸汽流量測量裝置，主蒸汽流量根據(jù)主蒸汽壓力與高壓第五級后的蒸汽壓力之差確定。這樣可減小主蒸汽壓損，即可靠性，又提高經(jīng)濟性。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討3 3、保護裝置、保護裝置 設(shè)置兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。 鍋爐過熱器出口及再熱器的進、出口管道上設(shè)置水壓試驗堵板，在鍋爐水壓試驗時以便與汽輪機隔離，防止汽輪機進水。 過熱器超壓保護措施：鍋爐過熱器出口支管上各有1只彈簧安全閥及消音器(共2只) ，在過熱器出口主汽管上設(shè)置2只電磁泄放閥及消音器(共2只)；在二只啟動分離器蒸汽引出管的連通管中各有3只過熱器進口彈簧安全門及消

4、音器(共6只) 。 再熱器超壓保護措施：鍋爐再熱器進口集箱前的兩根冷再熱蒸汽支管上，分別裝有4只彈簧安全閥及消音器(共8只)。在鍋爐再熱器出口的支管上各裝有1只彈簧安全閥及消音器(共2只)。 。 在汽機高缸排汽口冷再熱支管道上，各裝有一個氣動逆止閥(共2只)。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討1 1、旁路系統(tǒng)的功能、旁路系統(tǒng)的功能二、汽輪機旁路系統(tǒng)二、汽輪機旁路系統(tǒng) 在各種啟動工況，冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動和極熱態(tài)啟動中，使蒸汽溫度和金屬溫度相匹配。(啟動次數(shù)較少，故冷態(tài)啟動中因旁路容量較小導致的啟動時間長的負面影響并不顯著) 當汽輪機發(fā)生故障時，能維持鍋爐穩(wěn)定燃燒，

5、可采用停機不停爐的運行方式(可實現(xiàn)。一級大旁需停機停爐)；或電網(wǎng)故障時，機組帶廠用電運行，有利于盡快恢復供電，縮小事故范圍(不實現(xiàn)FCB功能)。 能使鍋爐獨立運行，因而減少了大修及主要設(shè)備維修以后整個調(diào)試時間和縮短試驗周期。(可實現(xiàn))華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討 有效地冷卻鍋爐所有受熱面，特別是可以很好地保護再熱器，防止再熱器干燒以至損壞。(可實現(xiàn)，一級大旁路不能實現(xiàn)此功能) 啟動時，使蒸汽中的固體小顆粒通過旁路進入凝汽器，從而防止汽輪機調(diào)速汽門、進汽口及葉片的硬粒侵蝕。據(jù)資料介紹，以往美國超臨界機組一般不設(shè)旁路，由于固體顆粒侵蝕高壓進汽口、靜葉片，不到兩年就得更換

6、，后增設(shè)旁路侵蝕明顯減小。（可實現(xiàn)） 對配有安全功能的100容量的高壓旁路三用閥系統(tǒng)，既能在保證汽輪機壽命的前提下縮短啟動時間，又能在汽機快速降負荷時取代鍋爐過熱器安全門的作用，且可實現(xiàn)FCB功能，便于極熱態(tài)工況下恢復運行和快速升負荷。但低壓旁路閥不具有安全閥功能，再熱器出口需裝有華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討兩只大容量的安全閥，一旦機組甩負荷，再熱器安全閥將動作，排掉低旁系統(tǒng)無法輸送的多余蒸汽。（先進旁路配置：能實現(xiàn)啟動調(diào)節(jié)閥、安全閥和截止閥的功能） 滿足電網(wǎng)對機組各種負荷的需求，特別當電網(wǎng)要求機組負荷低于鍋爐穩(wěn)定燃燒的負荷時。（能適用于基本負荷機組，也能適用于調(diào)峰

7、負荷機組。而一級大旁和兩級并聯(lián)旁路只適用于帶基本負荷、不經(jīng)常熱態(tài)啟動的機組，原因系再熱器暖管升溫受限） 啟動或甩負荷時回收工質(zhì)，降低對空排汽噪聲。（可實現(xiàn)）2 2、旁路系統(tǒng)的型式、旁路系統(tǒng)的型式 目前國際上已運行的大容量超超臨界機組主要分布在歐洲和日本，這些機組的旁路可分為：三用閥旁路系統(tǒng)、一級大旁路系統(tǒng)、三級旁路系統(tǒng)和兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。其功能比較如下：華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討特點二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)一級大旁路一級大旁路二級并聯(lián)旁路系二級并聯(lián)旁路系統(tǒng)統(tǒng) 三級旁路系統(tǒng)三級旁路系統(tǒng)三用閥旁路系三用閥旁路系統(tǒng)統(tǒng)描述描述兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)由高壓旁路和低壓旁路串

8、聯(lián)組成一級大旁路系統(tǒng)又稱單級整機旁路，新蒸汽繞過汽輪機的高、中、低壓缸，經(jīng)整機大旁路排入凝汽器。兩級并聯(lián)旁路系統(tǒng)由高壓旁路和整機旁路并聯(lián)組成三級旁路系統(tǒng)由高壓旁路、低壓旁路和整機旁路組成仍屬 二 級 串 聯(lián)旁路 系 統(tǒng) ， 但配置了三用閥特點特點優(yōu)點：系統(tǒng)較簡單，適應工況較多。缺點：相對一級大旁路結(jié)構(gòu)復雜，投資較大。優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，投資少，操作方便。缺點是由于旁路后的蒸汽未流過再熱器系統(tǒng)，對再熱器系統(tǒng)的暖管升溫受到限制，不利于機組熱態(tài)啟動，適應工況少。管道直徑和長度相同時，通流量大于二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。機組啟動時為保護再熱器需向空排汽功能最全，系統(tǒng)最復雜高壓 旁 路 容 量為100%。同時，三用

9、 閥 能 實 現(xiàn)啟動 調(diào) 節(jié) 閥 、安全 閥 和 截 止閥的功能應用應用典型旁路配置再熱器不需要保護的機組已被二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)取代。已被二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)取代先進旁路配置啟動方式啟動方式中壓缸啟動或高中壓缸聯(lián)合啟動高壓缸啟動高壓缸啟動中壓缸啟動或高中壓缸聯(lián)合啟動中壓 缸 啟 動 或高中 壓 缸 聯(lián) 合啟動鍋爐特性鍋爐特性再熱器不允許干燒再熱器允許干燒再熱器允許干燒或不允許干燒再熱器不允許干燒再熱 器 不 允 許干燒華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討特點二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)一級大旁路一級大旁路二級并聯(lián)旁路系二級并聯(lián)旁路系統(tǒng)統(tǒng) 三級旁路系統(tǒng)三級旁路系統(tǒng)三用閥旁路系三

10、用閥旁路系統(tǒng)統(tǒng)負荷特性負荷特性能適用于基本負荷機組，也能適用于調(diào)峰負荷機組。只適用于帶基本負荷，不經(jīng)常熱態(tài)啟動的機組只適用于帶基本負荷，不經(jīng)常熱態(tài)啟動的機組能適用于基本負荷機組，也能適用于調(diào)峰負荷機組。能適 用 于 基 本負荷 機 組 ， 也能適 用 于 調(diào) 峰負荷機組。設(shè)計容量設(shè)計容量旁路系統(tǒng)一般容量為3040BMCR。旁路設(shè)計容量一般為35BMCR 左右設(shè)計容量為100BMCR（高旁425BMCR 閥組 成 ） 高 壓旁路+80BMCR 或65BMCR低壓旁路(低旁2套)汽機故障汽機故障時，停機時，停機方式方式可實現(xiàn)停機不停爐停機停爐停機不停爐或停機停爐可實現(xiàn)停機不停爐可實 現(xiàn) 停 機 不

11、停爐典型實例典型實例玉環(huán)電廠、泰州電廠1000MW采用35BMCR高低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)國外的美國若干超超臨界機組，英國的若干配直流爐的機組，前蘇聯(lián)某些300MW和500MW超超臨界機組。國內(nèi)有山東鄒縣電廠、海門電廠的1000MW超超臨界機組已被二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)取代。已被二級串聯(lián)旁路系統(tǒng)取代。外高 橋 電 廠 三期工 程 、 浙 江國華 寧 海 電 廠二期 、 彭 城 電廠三期1000MW機組采用100BMCR高壓+60BMCR低壓三用閥串 聯(lián) 旁 路 系統(tǒng)華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討 根據(jù)歐洲環(huán)保標準的要求，歐洲大容量超超臨界機組一般采用三用閥旁路系統(tǒng)，如德國西門子（

12、上汽的技術(shù)支持方）機組和法國阿爾斯通（北京北重的技術(shù)支持方）汽輪機組（其中采用Siemens主機的旁路系統(tǒng)）。日本多數(shù)電廠超超臨界機組旁路容量的選擇參照美國機械工程師學會（ASME）標準規(guī)定，不允許用旁路系統(tǒng)中的三用閥代替安全閥，因此旁路類型較多，且有的機組不配旁路。采用日本東芝（哈汽的技術(shù)支持方）和日本日立公司（東汽的技術(shù)支持方）汽輪機組已投運的超超臨界1000MW機組大多設(shè)置1020的一級大旁路；采用日本三菱公司（哈汽、東汽均有合作，主要生產(chǎn)燃氣輪機和核電汽輪機）汽輪機組的超超臨界1000MW機組旁路采用30兩級串聯(lián)旁路。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討表5-3 采

13、用Siemens 主機的旁路電廠國家容量MW啟動方式旁路配置(高、低)SCHWAR ZE PUMPE 1德國874高中壓100/100SCHWARZE PUMPE 2德國874高中壓100/100BOBER BLOCK Q德國910高中壓100/100ISOGO日本600高中壓0NIEDERAUSSEM德國1025高中壓100/100玉環(huán)電廠中國980高中壓35BMCR 高、低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)外高橋二期中國900高中壓100/50外高橋三期中國1000高中壓100/65華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討3 3、旁路系統(tǒng)型式的選擇、旁路系統(tǒng)型式的選擇 我公司二期機組的鍋爐采用

14、上鍋引進法國阿爾斯通公司技術(shù)生產(chǎn)的型直流爐，玉環(huán)電廠、泰州電廠1000MW機組的鍋爐均采用哈鍋引進日本三菱技術(shù)生產(chǎn)的型直流爐。我公司二期、玉環(huán)電廠汽機均采用上汽引進德國西門子公司技術(shù)生產(chǎn)反動式汽輪機，泰州電廠汽機采用哈汽引進日本東芝技術(shù)生產(chǎn)沖動式汽輪機。由于三個電廠再熱器均不允許干燒，且汽機均采用高中壓缸聯(lián)合啟動方式，另外三個電廠根據(jù)負荷性質(zhì)（承擔基本負荷，并具有一定的調(diào)峰能力）和鍋爐特點，旁路無需具有安全閥和FCB功能，這就決定三個電廠的旁路系統(tǒng)不能采用一級大旁路(啟動方式：高壓缸啟動；鍋爐特性：再熱器允許干燒；負荷特性：只適用于帶基本負荷，不經(jīng)常熱態(tài)啟動的機組，因再熱器暖管升溫受限；汽機故

15、障華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討停機方式：停機停爐)，也沒有必要采用三用閥等旁路系統(tǒng)(先進旁路，但投資較大)。所以我公司二期、玉環(huán)電廠和泰州電廠1000MW機組均采用40BMCR容量的高、低壓串聯(lián)液控旁路系統(tǒng)，即40BMCR高壓旁路和40BMCR+高旁噴水量的低壓旁路。旁路系統(tǒng)型式：每臺機組設(shè)置1套40BMCR容量的高壓旁路裝置和2套20BMCR容量的低壓旁路裝置（共40BMCR流量）。 山東鄒縣發(fā)電廠和海門電廠1000MW超超臨界機組鍋爐均采用東鍋引進日本日立公司技術(shù)生產(chǎn)的型直流爐，汽機均采用東汽引進日本日立公司技術(shù)生產(chǎn)沖動式汽輪機。由于兩個電廠再熱器允許干燒，且汽

16、機均采用高壓缸啟動方式，另外兩個工程根據(jù)負荷性質(zhì)和鍋爐特點，旁路無需具有安全閥和FCB功能，所以具有采用一級大旁路的條件。從華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討技術(shù)和經(jīng)濟性方面出發(fā)，兩個電廠分別采用美國控件有限公司（簡稱CCI）提供的25和35BMCR的液壓控制一級大旁路系統(tǒng)，只能滿足機組啟動需要，不具備保護功能。 外高橋電廠三期工程、浙江國華寧海電廠二期工程、彭城電廠三期工程的1000MW機組鍋爐均采用上鍋引進法國阿爾斯通技術(shù)生產(chǎn)的塔式爐，汽機均采用上汽引進德國西門子公司技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界汽輪機。上鍋塔式爐的最大特點是其沒有過熱器安全閥，必須要配備的旁路具有過熱器安全閥的

17、功能，且再熱器不允許干燒；同時，汽輪機采用高壓缸啟動方式。因此，三個電廠均采用100BMCR高壓+60BMCR低壓三用閥串聯(lián)液控旁路系統(tǒng)。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討4 4、二期旁路系統(tǒng)簡介、二期旁路系統(tǒng)簡介 我公司二期1000MW機組采用德國博普-羅依特（Bopp&Reuther）公司生產(chǎn)的40BMCR容量的高、低壓串聯(lián)液控旁路系統(tǒng)。& 安裝運行條件 高壓旁路安裝布置情況如下： 高壓旁路裝置：每臺機組1個高壓旁路閥，布置在汽機房8.6m層上。 閥門形式為角式：水平進下出，執(zhí)行機構(gòu)垂直布置。 低壓旁路安裝布置情況如下：華潤電力湖北有限公司1000MW

18、超超臨界火電機組技術(shù)探討 低壓旁路裝置：每臺機組2個低壓旁路閥，布置在汽機房約8.6m層上。 閥門形式為角式：水平進水平出，執(zhí)行機構(gòu)水平布置。& 旁路噴水減溫水源 高壓旁路：取自高壓加熱器前的高壓給水，水壓：設(shè)計39MPa(g)，工作34MPa，最低15MPa；水溫：196。 低壓旁路：取自凝結(jié)水，水壓：設(shè)計4.5MPa(g)，工作3.5MPa，最低1.5MPa(g)；水溫：正常34，最高50 。 減溫水調(diào)閥前最低的減溫水壓力要求為：高旁最低10MPa，低旁最低1MPa。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討& 液壓驅(qū)動裝置 每臺機組的旁路裝置液動執(zhí)行器的供油

19、裝置（油站）配供2套，其中高壓旁路配供1套；低壓旁路配供1套。供油裝置（油站）配供油溫自動控制裝置、在線自動凈化過濾裝置及沖洗裝置。每套油站備用裝置自動投人時間無延遲，投人后120秒鐘即可達到工作油壓。油站蓄能器所儲能量，應在其電源故障的情況下，仍能提供足夠的液壓動力，使旁路系統(tǒng)所有閥門完成12次全行程的開或關(guān)。液（油）動執(zhí)行器的工作介質(zhì)為DIN ISO VG46油，其油壓為1821MPa的控制油（驅(qū)動油）。華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討& 高、低壓旁路系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 高壓旁路裝置類 別汽輪機高壓旁路裝置旁路控制閥減溫水調(diào)節(jié)閥減溫水隔離閥型式角閥角閥直通閥驅(qū)動方

20、式液動液動液動故障后狀態(tài)關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉閥 前壓力MPa(a)27.5633.8135溫度605196196閥 后壓力MPa(a)6.317.3133.8溫度376.5196196關(guān)閉壓差MPa23.0931.695.2流 量額定值t/h1241167.16167.16最大值t/h1427192.23167.16額定容量40華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討 低壓旁路裝置類別汽輪機低壓旁路裝置旁路控制閥減溫水調(diào)節(jié)閥減溫水隔離閥型式角閥直通閥直通閥驅(qū)動方式液動液動液動故障后狀態(tài)關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉閥 前壓力MPa(a)5.671.942.0溫度60034.134.1閥 后壓力MPa(a)0.241.251.94溫度12734.134.1關(guān)閉壓差MPa73.252.56流 量額定值t/h1416.56380.56380.56最大值t/h1574437437額定流量40華潤電力湖北有限公司1000MW超超臨界火電機組技術(shù)探討& 旁路裝置的聯(lián)鎖、保護 高壓旁路裝置項 目條 件高壓旁路調(diào)節(jié)閥快開（或門）1.手動快開按鈕（DCS）2.汽輪機跳閘，主