關(guān)于火力發(fā)電廠汽機旁路閥的研究

李毅+李大為

汽機的旁路系統(tǒng)對于調(diào)整蒸汽參數(shù)、改善機組啟動性能和防止再熱器干燒有重要作用，旁路系統(tǒng)中的旁路閥是其中的核心部件。本文分析汽機旁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對旁路閥的結(jié)構(gòu)和主要零部件材料進行了研究。針對旁路閥存在的問題提出了改善措施，有助于提升旁路閥的性能，促進火力發(fā)電廠機組安全經(jīng)濟運行。

【關(guān)鍵詞】旁路系統(tǒng) 旁路閥 性能改進

隨著國民對電的需求越來越高，火力發(fā)電廠為了提高發(fā)電效率，在機組中設(shè)計采用了中間再熱系統(tǒng)。在機組中設(shè)置汽機旁路系統(tǒng)，旁路閥是汽機旁路系統(tǒng)的核心組成。因此，對汽機旁路閥進行研究，明確旁路閥的結(jié)構(gòu)和功能，并針對現(xiàn)存問題提出改進措施，對于改善旁路閥的性能、提升旁路系統(tǒng)的功能和保證火力發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行有重要意義。

1 汽機旁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 汽機旁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

汽機旁路系統(tǒng)，是在基礎(chǔ)汽機管路系統(tǒng)外并聯(lián)的蒸汽減壓減溫裝置，從而使高壓高溫蒸汽不從汽機的通流部分。汽機旁路系統(tǒng)的形式主要有三種：一級大旁路系統(tǒng)、兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)和三級旁路系統(tǒng)，具體采用何種形式的旁路系統(tǒng)要根據(jù)火電機組的實際需要而定。

高低壓兩級串聯(lián)旁路是目前廣泛采用的形式，其組成如圖 1 所示。

1.2 汽機旁路系統(tǒng)的功能

1.2.1 滿足機組在冷態(tài)、熱態(tài)、事故投運下啟動的需求

當機組冷態(tài)啟動時，旁路系統(tǒng)在主蒸汽未達到汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)前，組成蒸汽通路；當機組熱態(tài)啟動時，蒸汽先在旁路系統(tǒng)中多次循環(huán)再才進入汽機；當事故投運時，減壓減溫閥迅速開始工作。

1.2.2 改善機組起動性能

在機組起動初始，蒸汽參數(shù)還沒有達到汽機沖轉(zhuǎn)條件時，蒸汽經(jīng)旁路系統(tǒng)流到凝汽器，達到系統(tǒng)儲能和暖管的目的。

1.2.3 保護作用

旁路系統(tǒng)的保護作用主要體現(xiàn)在兩個方面，一是保護再熱器不干燒；二是在蒸汽壓力超過規(guī)定值時，旁路閥迅速排放介質(zhì)，實施超壓保護。

2 汽機旁路閥研究

2.1 旁路閥的結(jié)構(gòu)

旁路閥的結(jié)構(gòu)如圖 2所示，主要包括控制系統(tǒng)、蒸汽減壓系統(tǒng)和噴水減溫系統(tǒng)。

2.1.1 閥體

閥體作為旁路閥的一個主要受壓部件，由三部分組成，上部閥體（即入口閥體）、中部閥體和下部閥體（即出口閥體）。為了保證閥門有足夠的強度，實現(xiàn)和蒸汽管道的對接焊，采用高溫高強度材料。上部閥體采用 SA182-F92，中部閥體采用SA182-F91，下部閥體采用 SA182-F22 CL3。

2.1.2 閥蓋

作為旁路閥的另一個主要受壓部件，為了滿足高溫強度和低重量的要求，旁路閥閥蓋采用的材料為高溫高強度SA182-F92。

2.1.3 閥瓣

當閥門打開的時候，閥瓣和節(jié)流套筒配合以調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力；當閥門關(guān)閉的時候，閥瓣和閥座配合以切斷介質(zhì)。閥瓣的材料為耐高溫不銹鋼材料X19CrMoVNbN111。

2.2 旁路閥的原理

旁路閥工作的基本原理為：先進行蒸汽減壓，再進行蒸汽減溫。

蒸汽減壓過程如下：利用執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)閥體內(nèi)閥瓣的開度，將介質(zhì)壓力調(diào)整到指定值；高壓旁路閥返回閥后的壓力信號，并傳到控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)將獲取的壓力信號與設(shè)定值對比，對應(yīng)給執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制指令。

蒸汽減溫過程：利用閥后壓力的作用調(diào)節(jié)閥瓣的開度，噴入冷卻水，把介質(zhì)的溫度降到指定值；低壓旁路閥的返回溫度信號，并傳入控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)將獲取的溫度信號與設(shè)定值對比，對應(yīng)給執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制指令。

3 汽機旁路閥的性能改進

汽機旁路閥在汽機旁路系統(tǒng)中起著重要作用，而目前汽機旁路閥在應(yīng)用時還會產(chǎn)生很多問題，針對這些問題需要采取改進措施以完善汽機旁路閥的性能。

3.1 減小噪聲，改善振動

設(shè)計時，使閥門進出口尺寸和管道尺寸相匹配，降低介質(zhì)流速。

3.2 增強抗熱沖擊能力

各關(guān)鍵零部件采用抗高溫強度的鍛造材料，閥體內(nèi)外精密加工、厚薄均勻。

3.3 提高響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)比

采用可調(diào)節(jié)的輔助蒸汽設(shè)計；加入內(nèi)置減溫水比例調(diào)節(jié)設(shè)計；執(zhí)行機構(gòu)采用雙作用氣動或液動。

4 結(jié)語

為提高火電機組的發(fā)電效率，火電機組往往采用中間再熱系統(tǒng)。由于中間再熱時，機組啟動和低負荷下鍋爐會產(chǎn)生過剩蒸汽，機組中間再熱器容易發(fā)生干燒現(xiàn)象。本文通過分析汽機旁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對旁路閥的結(jié)構(gòu)和主要零部件材料進行了研究，分析了旁路閥蒸汽減壓和蒸汽減溫的工作原理。最后，針對旁路閥需要改善的問題提出了控制措施，對于改善旁路閥的性能、提升旁路系統(tǒng)的功能、保證火力發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行有重要作用。

參考文獻

[1]仲學(xué)蘭.火力發(fā)電廠汽機旁路閥的探討與研究[J].中國水運：下半月，2009（07）： 137-138.

[2]陳宇.汽輪機旁路系統(tǒng)與閥門選用[J].閥門，2009（03）.

作者簡介

李毅（1985-），女，貴州省大方縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為西北電力設(shè)計院有限公司工程師，主要從火力發(fā)電廠設(shè)計工作。

李大為（1981-），男，內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為西安協(xié)力能源科技有限公司工程師，主要從事火力發(fā)電廠設(shè)計工作。

作者單位

1.西北電力設(shè)計院有限公司 陜西省西安市 710075

2.西安協(xié)力能源科技有限公司 陜西省西安市 710075