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超超临界机组旁路系统选择需考虑的主要因素
旁路系统的选择包括连接型式、容量及其参数等各方面的选择,而这些选择主要与机组在电网中承担的负荷性质、锅炉特点、(燃料性质、锅炉型式、再热器材料及其布置、调温方式、锅炉启动方式和启动参数)、汽轮机特点(汽轮机的结构、冲转方式、冷热态冲转参数)、旁路系统设备特点(阀门结构、执行机构类型、自动控制及其联锁保护)等因素有关。旁路系统的容量随设置的目的(即要求实现的功能)不同而不同,旁路系统的功能就决定了其容量的大小。旁路系统的参数选择直接影响其功能的实现,甚至影响到机组的稳定运行。。从目前形势来看,旁路系统的简化是发展趋势。以节约投资。一般在选择旁路系统时主要考虑以下几方面因素:
(1)原则上,如果汽轮机采用中压缸启动方式,则必须设置旁路系统,以满足中压缸启动时的供汽循环需要,与此同时.可对布置于烟气高温区的再热器在点火或低负荷时进行通汽冷却保护若汽轮机不采用中压缸启动且再热器所用的材质较好或布置在烟气低温区.能允许干烧若干时间或不要求通汽冷却,则根据机组运行方式及功能要求等具体情况亦可不设置旁路系统,但不设旁路需采取以下措施:
a.加大最后一级过热器的疏水管径,使其通过的容量为锅炉蒸发量的5%~l5%,即设置启动疏水旁路,以此解决启动过程中汽温上升过慢的问题,从而缩短启动时间。
b.增加向空排汽PCV阀的容量,使过热器能快速向空排汽。
(2)负荷性质:国内1000MW 机组均承担基本负荷,启停次数较少,一般是冷态或温态启动,并且又采用滑参数启动,冲转压力低且锅炉蒸发量少,选择较小旁路容量已能基本满足要求。若偶尔采用热态启动,可通过提高冲转压力或向空少量排汽(PCV阀排汽)来弥补。因此一般可选择容量较小的旁路,来满足启动和保护再热器的需要。承担中间负荷特别是承担调峰任务的机组,启停频繁,常处于多种工况交替如低负荷运行、停机不停炉或带厂用电运行等状态.启动过程中通过向空排汽或延长启动时间,对于经常热态启动的机组,需容量较大的旁路.并适当投油助燃,以满足锅炉最低稳燃负荷的要求。目前国内百万超潮临界机组.主要承担基本负荷,适当承担系统内调峰任务,在汽机旁路系统的设计考虑中可在满足旁路系统基本功能的情况下尽量简化.达到优化设计、节省投资的目的。对于机组停机不停炉工况.即在额定参数下汽轮机跳闸,锅炉维持不投油最低稳燃负荷运行。由于国内1000MW 超超临界锅炉,最低稳燃负荷一般为30%BMCR左右,在此负荷时主蒸汽压力的降低,蒸汽体积流量增大,而使高压旁路的通流能力降低。停机不停炉的处理事故方法,人们应集中注意力在最必要、最重要的操作上,不希望在处理事故的紧张关头分出精力来投油枪助燃.而投油枪又需要严密监视以免发生爆炸扩展事故,而仅希望依靠联锁,在电气或汽机跳闸时,把燃料量切至保证稳定燃烧所需的最小值,同时依靠联锁把旁路系统投入,因此旁路容量应以不投油助燃尚能保证锅炉稳定燃烧的最低出力为依据。考虑到燃料发热量的波动,燃烧的稳定性.磨煤机运行的可靠程度、出事故时把燃料量降至最低是不妥的,再加5%余量,故最少需选用40%BMCR容量。根据电厂运行经验,由于煤种的变化,锅炉实际运行的最低稳燃负荷均大于锅炉设计最低稳燃负荷,故旁路的容量在5O%以上才能实现停机不停炉工况。随着电网容量增大,电网安全性不断提高,一旦汽轮机跳闸,根据电网负荷需要,其它机组将升负荷运行,电网调度一般不允许该机组几天内并网.因而该功能设置的必要性不大。
另外。如果机组带厂用电运行工况,即锅炉维持不投油最低稳燃负荷,汽机带厂用电运行,发电机快速减负荷至约5%厂用电工况,由于带厂用电运行工况是一个极恶劣的运行工况,是以牺牲机组寿命为代价的,且发生机率极少,运行时间短。带厂用电运行工况不单取决于旁路的设计,还取决于锅炉及辅机的可控性,控制和保护系统的正确性和可靠性.汽轮机的适应性和稳定性。对某一电网而言,只要其中有一台或两台机组有FCB的功能,就可以在电网解列时.使整个电网快速得到恢复,而不需要每个电厂都有这个功能。对于超超临界大容量机组.实现带厂用电运行功能,旁路系统容量增大,还需设置复杂的控制系统,投资增加,且利用率很低,另外1000MW 超超i临界机组在电网中宜带基本负荷,所以其旁路系统设置一般可以不考虑带厂用电运行功能。
(3)锅炉特点:机组正常运行时再热器进口烟温一般均在860oC以上,如果此时再热器不允许干烧,则必须考虑设置两级串联旁路或其他旁路型式保证蒸汽流经再热器,以此对再热器进行保护;如果再热器允许干烧,则可考虑只设置一级大旁路或不设旁路。旁路容量等则需考虑多种因素而定,但是若要满足锅炉最低稳燃负荷运行要求,旁路容量就需加大,投资也相应增大,对于带基本负荷且启停次数较少的机组是很不经济的。对1000MW 超超临界机组具体情况而言,锅炉不投油最低稳燃负荷一般为<~40%BMCR,如果选择容量为30%的旁路系统.可考虑用PCV阀向空排放或部分投油加旁路的方法来满足停机不停炉运行。
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