蒸汽旁路在聯合循環電廠的應用

　　摘要：筆者近幾年參加了一些國內新建聯合循環電廣的DCS工程，工程中采用了蒸汽旁路裝置，初步積累了一些聯合循環電廠汽旁路方面的認識和經驗，供國內同行借鑒。
　　
　　設有蒸汽旁路減溫減壓系統的燃氣／蒸汽聯合循環機組典型熱力系統圖如圖1所示。（聯合循環電廠稱CCPP）

　　
　　1．國內CCPP電廠蒸汽旁路使用現狀：
　　
　　筆者調研了深圳三個CCPP電廠蒸汽旁路使用情況，目的是為了在國內新建的聯合循環電廠DCS中，編制適用的CCPP旁路控制程序，更好的發揮旁路裝置在CCPP的機組啟停時作用。
　　
　　深圳南山電廠109型CCPP機組每次啟爐將煙門擋板一次開到30％，旁路自動或手動投入運行，旁路zui大開啟到75％。
　　
　　旁路采用西門子的雙級電動旁路裝置和西門子的旁路控制技術，啟動余爐時旁路投入，汽機發電時旁路關閉，快開快關功能用于保護。
　　
　　深圳美視電廠24MW的ABB公司的CCPP機組未設煙門擋板，100％氣動蒸汽旁路裝置，旁路的調節門和快速門分別由兩個氣動門實現。在擴容器中一次注入0．8Mpa凝結水完成減溫減壓。
　　
　　美視電廠曾經發生凝結水泵故障跳閘，汽機緊停，旁路系統無減溫水無法運行，迫使燃機緊停的事故。該廠因無煙門擋板多次失掉簡單循環發電機會。
　　
　　深圳月亮灣電廠206型CCPP機組，設有兩套100％液壓式蒸汽旁路，每套旁路設有液式調節汽門和液壓快速截止門，一次注入0．8M,,a凝結水在擴容器中完成減溫減壓。
　　
　　該套聯合循環機組的煙門擋板轉軸嚴重磨損，已長期將煙門擋板固定在開足位置，機組的啟停時熱平衡均靠旁路裝置完成。
　　
　　以上三個CCPP電廠的蒸汽旁路不是設不設的問題，聯合循環電廠的率，發電快，長壽命，低噪音，節水，安全等均與旁路設備有關。
　　
　　國內新建少數聯合循環電廠沒有設置旁路設備，對于構成聯合循環運行不是致命的。主要影響全套聯合循環機組啟停時間和安全以及鍋爐對空排汽污染，而我國新建CCPP電廠多數是城市調峰電廠，不設旁路裝置不能滿足快速性、安全性和低噪音的要求。
　　
　　目前國內聯合循環電廠旁路設置的流量有60％和100％兩種。筆者認為100％流量旁路運行工況很少，旁路設備主要任務是調節主汽壓力和主汽壓保護，有60％旁路流量調節和泄壓能力是足夠的。特殊故障可以采用燃機降負荷或單循環方式解決。但是，對于不設煙門擋板的聯合循環電廠需要100％流量的旁路設備。
　　
　　2．CCPP應用蒸汽旁路的主要目的：
　　
　　設置蒸汽旁路設備的主要目的是為了解決在保持燃機發電負荷不變時，維持余熱鍋爐與汽輪機熱力系統負荷平衡。
　　
　　根據余爐的設計資料和有關報導，余爐啟爐時的zui小汽水循環量為15％—30％。余爐的對空排汽閥的設計流量一般為10％，其主要作用是用于余爐的壓力保護，如果將排汽閥的設計流量一般為10％，其主要作用是用余爐的壓力保護，如果將排汽閥用于建立汽水循環，一則流量不夠，二則浪費補水，三則電廠會出現噪音污染。要確保過熱器不干燒和長期的使用壽命，需要依靠蒸汽旁路保證充足的汽水循環量。同時可以克服暖爐暖機和帶負荷時間長，實現自動主汽壓保護。
　　
　　另一方面，余爐的煙門擋板的有效使用壽命僅有幾年，修理和更換價格昂貴。在實踐中，擋板常常會發生動作不靈活或損壞，這時人們往往將煙門擋板固死在常開位置，聯合循環機組采用滑參數的方法運行，余爐負荷隨燃機負荷而定。要對汽機負荷進行調整需要依靠旁路裝置，旁路承擔了汽水循環的重任。
　　
　　煙門擋板功能的喪失，對聯合循環和簡單循環的切換帶來不便，甚至導致簡單循環功能的喪失。減少了聯合循環電廠發電的靈活性。所以設有煙門擋板的電廠應盡可能的延長煙門擋板壽命，建議在重要工況下使用煙門擋板。平時使用易于調節的蒸汽旁路進行運行。
　　
　　100％流量蒸汽旁路，在任何工況下具有停汽機不停余爐功能。易于再次啟動汽機，調峰靈活。
　　
　　總體而言，我們總結出在CCPP旁路裝置的幾種重要作用：
　　
　　減少煙氣旁路裝置頻繁動作，充分利用利用蒸汽旁路可控性。
　　
　　聯合循環啟動時，加速汽水循環和減短暖爐暖機和帶負荷時間。
　　
　　實現主汽壓自動／手動伴自動靈活的全程提升控制。
　　
　　燃機低負荷運行時，實現停汽機不停余爐。
　　
　　可靠實現滑壓啟停和滑參數運行。
　　
　　當汽輪機甩負荷等突發事件發生時，包括機組啟．停時，進行泄壓保護，防止向空排汽閥動作，減少噪音污染。
　　
　　回收凝結水。
　　
　　3．蒸汽旁路在CCPP使用中的注意事項：
　　
　　旁路閥門的安裝要略高于兩側的管道，防止水沖擊，保護閥門和管道。在一級減溫減壓后的管道上直通冷凝器的疏水門，運行中需要常開，防止積水。
　　
　　旁路在剛啟爐時就要投入，而旁路投入必須在一定的真空條件下（約一70Koa）。但此時既無新蒸汽又無抽汽供軸封，需要從輔助汽源處引入汽封汽。如果沒有輔助汽源，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。
　　
　　當汽包汽壓<0．2Mpa時，鍋爐汽包要進行熱交換和建立汽水循環才能產汽，需要開啟對空排放閥。當汽包壓力<0．45Mpa時，可以向軸封系統供汽，開始抽真空。注意每天啟停的聯合循環機組，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。
　　
　　當真空初步建立時（—0．04Mpa），可采用旁路閥代替對空排放，當確認凝水，給水，循環水，真空正常時，蒸汽旁路閥由人工開啟到30％位置，替代對空排汽建立余爐汽水循環。投入蒸汽旁路自動控制，按照設定的升壓規律提升蒸汽壓力。
　　
　　對于引入汽包或新蒸汽，均需要調節到汽機規定的軸封壓力設計值（0．003—0．03Mpa）。南山電廠在汽機汽封三通調節閥前另外回了一套減壓調節裝置，將汽包汽降壓到0．2Ma壓力后，經汽機汽封三通調節閥調到設計值，使用效果較好。
　　
　　二級噴水閥啟閉跟隨一級旁路，只要一級旁路開始啟／閉，二級噴水閥就啟／閉，確保冷凝器喉部有足夠的冷卻水。
　　
　　如果機組采用滑參數啟動和運行，蒸汽旁路用法不變，它會隨著汽機的用汽量的增大自動關閉。運行人員只要控制汽機調門達90％開度或zui大開度即可。
　　
　　4．CCPP蒸汽旁路一般性的投用方法：
　　
　　運行人員檢查軸封供汽汽壓是否>0．2Mpa；
　　
　　軸封汽壓<0．2Mpa，需要開啟對空排放閥，等待汽包汽壓上升，達0．45Mpa時向軸封供汽。并開始抽真空。
　　
　　軸封汽壓>0．45Mpa，向汽封系統供汽，直接抽真空，使真空達—0．04Mm到—0．06Mpao
　　
　　檢查給水壓力正常，凝結水，循環水壓力正常。
　　
　　煙門擋板按照某種規律手動／自動開啟，或在常開位置（滑啟）。
　　
　　當給水，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開啟到30％開度，（V2，V1同時開）V3會隨動開啟，見圖1。利用旁路建立余爐初期的汽水循環。
　　
　　當蒸汽流量>15％或汽壓>0．45Mpa后，投入旁路自動調節功能：
　　
　　人工提升設定值，由運行人員根據工藝過程需要不斷調整壓力設定值，直到汽機帶負荷，蒸汽旁路關閉為止。
　　
　　自動提升設定值，汽壓設定值按照圖2規律升壓。直到汽機帶負荷，蒸汽旁路閥關閉為止。

　　
　　旁路快速保護功能，在蒸汽旁路投人自動時，投入快速功能：
　　
　　1）出現任一條件快開：
　　
　　超汽壓，
　　
　　壓力正偏差太大，
　　
　　汽機甩負荷，
　　
　　汽機緊停，
　　
　　人工命令。
　　
　　2）出現任一條件快關：
　　
　　真空低（-0．04Mpa），
　　
　　給水壓力低低，
　　
　　凝水壓力低低，
　　
　　人工命令。
　　
　　以上所述僅是國產聯合循環電廠蒸汽旁路使用中的一些經驗，每個聯合循環電廠的熱力系統不盡相同，蒸汽旁路的用法大同小異。有關CCPP旁路控制方案下篇文章介紹。