燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统及控制特点
陈海富
（广东大唐国际肇庆热电有限责任公司，广东 肇庆 526000）
摘要：介绍某联合循环热电厂旁路系统在实际运行操作中应该注意的事项。论述联合循环机组旁路系统的压力及温度控制特点，并对旁路系统存在的问题提出优化建议。 关键词：联合循环；旁路系统；控制
Control Characteristics of Bypass System in Gas
- steam Combined Cycle Unit
CHEN Hai-fu
（Guangdong Zhaoqing Datang International Thermal Power Co.Ltd., Guangdong
Zhaoqing 526000,China）
Abstract: Introduces the bypass system of a combined cycle and matters should be paid attention to in actual operation. Discusses the characteristics of bypass system of combined cycle unit about the pressure and temperature control. Puts forward to the Suggestions given on optimization of the bypass control system .
Key words:combined cycle; bypass system ;control
0前言
随着我国经济快速向前发展，以及对节能环保要求的提高，燃气-蒸汽联合循环发电机组逐步替代低效率、高污染、小容量燃煤机组成为新世纪必然趋势。典型联合循环机组中，为每台余热锅炉均配备了可满足100%工况要求的旁路系
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统，当汽轮机出现设备问题时，可通过旁路系统来保证机组联合运行中燃气轮机的运行安全。由于联合循环机组余热锅炉通常没有设计旁路烟囱， 因而旁路系统在机组启、停、跳闸或甩负荷过程中具有十分重要的作用。本文详细阐述某联合循环热电厂高、中、低压蒸汽旁路在机组启、停、跳闸或甩负荷过程中压力和温度的控制方式，提出在实际运行操作中应该注意的事项， 对旁路系统存在的问题提出建议， 供设计修改参考。
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1旁路系统介绍
该热电厂“一拖一”机组为哈尔滨/GE生产的PG9371FB.03型重型燃气轮机及哈尔滨汽轮机厂生产的 LNCB157/75-10.2/0.500/565/565型三压再热两缸两排汽，汽轮机高中压模块和低压模块采用SSS离合器连接，蒸汽轮发电机位于高压侧，低压模块可通过SSS离合器脱开，实现供热工况下蒸汽轮机既可抽凝运行也可背压运行，非供热工况纯凝运行；余热锅炉为卧式、三压、再热、无旁通烟筒、无补燃、自然循环、全封闭布置；旁路系统阀门由德国霍尔特调节技术两合有限公司（HORA）制造，控制系统集成在DCS中，具备自动启动控制、自动停机控制、超温保护控制、事故工况下的快开控制等功能。旁路系统由高压蒸汽旁路、中压蒸汽旁路、低压蒸汽旁路组成，各自容量均为100% BMCR。其中高、中压蒸汽旁路采取串联布置方式，即高压主蒸汽通过高压蒸汽旁路排至再热蒸汽冷段，与中压过热器出口蒸汽混合，然后经再热器、中压蒸汽旁路排至凝汽器或在汽轮机全切状态下排至热网；低压蒸汽旁路则直接将低压主蒸汽排往凝汽器。为了降低压蒸汽旁路路调节阀后的蒸汽温度、保护旁路装置，高、中、低压蒸汽旁路调节阀后均设有喷水减温隔离阀和喷水减温调节阀。机组的旁路系统布置见图1。
旁路控制系统可在燃气轮机启动、蒸汽暖管、汽轮机冲转、并网、停机过程中全程投入自动。
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图1 机组旁路系统布置图
2联合循环电站旁路系统的运行要求
旁路系统在机组启动时回收工质，降低噪音，这是因为该厂GE 9FB级燃气轮机定速后锅炉蒸发量远高于汽轮机启动冲转蒸汽流量，这些不平衡流量如果排在大气中将造成很大的工质损失和热损失，因此采用旁路系统予以回收；在机组启动或停机不停炉工况时通过旁路系统保证再热器有一定的冷却蒸汽流量，避免干烧；在机组启动时通过旁路系统控制蒸汽参数，满足汽轮机冲转要求。当发生汽轮机跳闸事故（非凝汽器真空低引起）时，余热锅炉的负荷能迅速稳定下来，将其安全阀的起跳可能性减至最小，将锅炉蒸汽排入凝汽器 （即所谓停机不停炉工况），以维持燃气轮机正常运行。
区别于燃煤机组30%旁路系统，联合循环机组100%旁路系统主汽压力控制必须由汽轮机电液调节系统（DEH）和旁路系统压力控制共同完成。对于三压锅炉而言，高压、中压蒸汽旁路控制是控制的核心，控制方式和控制精度要求很高；对于低压蒸汽旁路，由于低压汽包的主要作用为为高、中压汽包供水，其汽包蒸汽需在汽轮机投入低压补汽后方使用，所以控制要求不高，仅完成定压控制需要即可。
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如在二拖一联合循环机组中，旁路压力控制除常规的功能外，还担任多台炉母管并汽的压力控制功能，它调节待并锅炉的蒸汽压力、温度，使其与母管参数相匹配，以满足并汽需要。
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3汽轮机旁路系统控制
汽轮机旁路系统应具有完善的调节、控制和保护功能，与机组的控制水平和安全经济运行相适应。常见功能如下： 3.1调节、控制功能 3.1.1压力控制
控制主蒸汽和再热蒸汽所需的压力，高、中压蒸汽旁路阀设有启动模式（最小压力控制、压力爬升模式）、定压模式、压力跟踪模式，以适应机组各种启动状态(冷、温、热、极热态)和运行方式。 3.1.2温度控制
高、中、低压蒸汽旁路喷水减温阀通过高、中、低压蒸汽旁路出口温度设定值信号，自动控制进入高、中、低压蒸汽旁路阀的喷水量，以控制再热冷段蒸汽温度及限制进入凝汽器的蒸汽温度过高，并实现不同蒸汽流量时的变参数调节。 3.2保护功能
旁路系统在维持正常运行控制的基础上，更为重要的是满足当重要设备发生故障或机组控制条件发生变化时的控制要求，因此高、中、低压蒸汽旁路的超驰开、快开、快关条件的设定异常重要。
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旁路阀快开、超驰开、快关功能：为了维护机组及设备运行的安全，快关优先于快开；由于高压蒸汽旁路与中压蒸汽旁路串联布置，故高压蒸汽旁路快开时，中压蒸汽旁路快开，中压蒸汽旁路快关时，高压蒸汽旁路快关。超驰开与快开的区别主要在于阀门开启的速度和阀门开启的开度。旁路阀超驰开，将以正常控制阀门的速度开到规定开度，此时压力先小幅度上升再回调至设定压力。旁路阀快开，快速全开控制阀防止主、再热蒸汽超压，此时压力下降后根据滑压曲线再回调至燃气轮机负荷对应设定压力。
A快开、超驰开：当电网和机组故障，机组跳闸甩负荷时，旁路系统装置应快速动作，开启泄压，实现空转或停机功能，使机组能随时恢复正常运行。
B快关：高压蒸汽旁路出口温度过高或中压蒸汽旁路快关均使高压蒸汽旁路快关，防止再热器超温超压；旁路出口温度超限、减温水压力低、凝汽器水位高、真空低等均使中、低压蒸汽旁路快关，防止凝汽器超温损坏。
C防止因误操作等原因，造成冷段再热蒸汽带水或中、低压蒸汽旁路排汽超温而设置的喷水阀联动或闭锁功能。 3.3联合循环旁路运行特点
联合循环机组中余热锅炉出来的蒸汽可通往主蒸汽管道，也可通往汽轮机的旁路，旁路调节阀和主蒸汽调节阀是汽包压力调节的主要手段。由于联合循环机组汽包容量小，主蒸汽压力波动较大，所以旁路的控制质量影响汽包水位的稳定性。若旁路阀在燃气轮机暖机或停机低负荷时开度变化较大，虚假水位很容易引起机组跳闸事件。在燃气轮机启动过程， 控制汽轮机旁路阀开度的目的是调节高、中、低压主蒸汽的汽压。旁路控制参数的设定也决定了机组启动时间的长短，关系着机组的优化运行。
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燃气-蒸汽联合循环机组旁路系统及控制特点
