燃气—蒸汽联合循环机组汽轮机旁路系统特点分析

M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组主蒸汽旁路系统控制策略介绍及优化发布时间：2021-03-25T02:24:39.647Z 来源：《河南电力》2020年9期作者：黄永昆[导读] 随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。

本文主要介绍的是M701F4型燃气轮机联合循环机组的旁路系统，该机组主要由M101F4型燃气轮机以及配套的燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机以及配套的汽机发电机等主设备组成，采用 “一拖一，双轴”的布置方式，单套机组装机容量为460MW。

（广东粤电中山热电厂有限公司广东中山 528445）摘要：旁路系统是蒸汽轮机主蒸汽系统的重要组成部分，它在燃气-蒸汽联合循环机组启停过程以及甩负荷时起着十分重要的作用。

本文主要介绍了M701F4型燃气轮机联合循环机组的主蒸汽旁路系统的主要作用，通过对主蒸汽旁路系统几种控制模式的介绍，描述旁路系统在机组运行过程中的控制过程，并通过介绍机组运行过程中一次特殊工况，分析现有旁路系统控制逻辑存在的问题，并提出解决方案。

关键词：M701F4燃气轮机；联合循环；旁路系统；控制模式随着当前环保压力不断加大，燃气-蒸汽联合循环电厂在当前形势下有了长足的发展。

本文主要介绍的是M701F4型燃气轮机联合循环机组的旁路系统，该机组主要由M101F4型燃气轮机以及配套的燃机发电机、余热锅炉、蒸汽轮机以及配套的汽机发电机等主设备组成，采用 “一拖一，双轴”的布置方式，单套机组装机容量为460MW。

在燃气-蒸汽联合循环机组中，旁路系统在机组启停过程以及甩负荷时起着重要作用，它的功能是，当余热锅炉产生的主蒸汽不满足蒸汽轮机运行需求时，这部分主蒸汽会通过旁路系统回到凝汽器，从而防止余热锅炉蒸汽管路超温、超压；另外，在汽轮机跳闸或甩负荷时，旁路系统可以联锁快开从而有效抑制主蒸汽压力、温度参数波动，防止汽包水位波动，维持余热锅炉及燃汽轮机正常运行，从而缩小事故范围，减少机组损失。

汽轮机旁路系统一、旁路系统技术和结构特点#3、#4机组采用高、低压两级串联旁路系统。

高压旁路容量为额定参数下40%BMCR的流量（Boiler Maximun Continuous Rating）；低旁旁路容量是高旁容量加上高旁减温水的流量。

正常启停均采用中压缸启动方式，在旁路系统故障不能投运的情况下，也可采用高压缸启动方式。

1.旁路系统的主要功能汽机旁路系统的型式、容量和控制水平与汽机及锅炉的型式、结构、性能及电网对机组运行方式的要求密切相关。

根据本机组的负荷性质、启动特点，该旁路系统主要有以下几方面功能要求：（1）调整主蒸汽、再热蒸汽参数，协调蒸汽压力、温度与汽机金属温度的匹配，保证汽轮机各种工况下中压缸启动方式的要求，缩短机组启动时间。

（2）协调机炉间不平衡汽量，旁路掉负荷瞬变过程中的过剩蒸汽。

由于锅炉的实际降负荷速率比汽机小，剩余蒸汽可通过旁路系统排至凝汽器。

使机组能适应频繁起停和快速升降负荷，并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内。

（3）在机组启动和甩负荷时，保护再热器不干烧和超温。

（4）回收工质，减少噪音。

在机组突然甩负荷（全部或部分负荷）时，旁路快开，回收工质至凝汽器，改变此时锅炉运行的稳定性，减少甚至避免安全门动作。

2．旁路系统的设计原则本工程采用高、低压两级串联旁路系统。

由于该旁路系统是不兼带安全门功能的，即装设的旁路系统并不替代锅炉过热器出口的弹簧安全门和动力释放阀（PCV）的功能，且无停机不停炉或带厂用电的功能要求，因此确定旁路系统容量的因子，主要是根据各个工况的启动曲线来核算所需的旁路容量。

当然还需考虑机组的负荷变动率及锅炉的燃烧率能以多快的速度减少而不危及火焰的稳定性等因子，以满足快速升降负荷等功能要求。

3．旁路容量的选择旁路容量的选择对中压缸启动非常重要。

若高压旁路容量不够，势必会逼高主汽压力，此时锅炉很难保证主汽温度，而过高的主汽温度对高压缸及其转子极为不利，本机组当高排温度达420℃时即报警，435℃时即跳机；若低压旁路容量不够，势必会逼高再热汽压力，此时防止高压缸末级叶片过热的最小流量值增大，即必须提高此时的目标负荷值（即阀切换负荷值），否则高压缸调节级压力与高排压力比有可能过低而导致停机（为限制高压缸出现小流量高背压现象，防止高压缸末级叶片过热，汽机通常有如下保护：高压缸调节级压力与高排压力比为1.8时报警，为1.7时即跳机）。

燃气轮机联合循环机组旁路控制说明王铭东方电气自动控制工程有限公司四川德阳618000摘要:本文对燃气轮机联合循环机组汽机旁路控制系统的调节方式、控制方式及其作用进行了简单的介绍和分析。

国内投 运的M 701F 型燃气轮机肩负着电网要求的日起停、调峰、调频需求。

其中旁路系统起到极其重要的功能性作用。

关键词：燃气轮机联合循环机组；旁路系统机械化工_________________________________________________________________________________科技风2〇17年8月上D 01：10.19392/j . cnki . 1671-7341.201715118燃气轮机联合循环机组由以下三部分构成:燃气轮机、蒸 汽轮机、发电机，机组的主要做功部分是燃气轮机和余热锅炉。

燃气轮机在做功的同时，将高温度的排气排人余热锅炉进行二 次利用，加热余热锅炉中的除盐水，进行蒸汽输出。

蒸汽进人 蒸汽轮机进行做功，旁路控制阀和主蒸汽调节阀用于调节气包 压力及控制蒸汽品质。

旁路控制参数的设定关系着机组的优 化运行。

本文着重介绍、分析了我公司联合循环燃机旁路系统 的逻辑和工作状况。

1旁路控制系统分析M 701F 型燃气轮机配置的旁路系统为100%流量阀门。

随着燃机的启动，旁路系统可以让余热锅炉出口蒸汽的温度、压 力快速提升，让汽机尽快进汽做功。

旁路系统还兼具着保护汽 轮机的功能，当机组发生跳机或甩负荷时，旁路系统迅速将主 蒸汽隔离，避免汽机超压。

旁路控制系统功能介绍：(>燃气轮机启动时，排气温度低，锅炉出口蒸汽温度、压 力不达标，旁路系统将这些蒸汽排人凝汽器，并尽快让蒸汽品 质达到进气要求提升汽机启动时间。

(d )燃气轮机运行时，旁路控制阀跟踪主蒸汽压力设定，配 合主蒸汽调节阀进行压力控制，避免蒸汽压力波动。

(,燃气轮机处于跳闸、甩负荷等极端状态时，旁路阀将蒸 汽隔离，避免汽机超压，确保机组安全。

M701F燃气—蒸汽联合循环旁路系统控制1 汽轮机旁路阀控制模式介绍汽轮机旁路阀控制有三种模式，分别为最小压力模式、实际压力跟踪模式、备用压力控制模式。

最小压力控制模式主要用于燃气轮机启机情况下，保证汽轮机主汽阀前压力大于最小压力设定值。

在机组启动阶段，每一个旁路阀（高压、中压、低压）的最小压力设定值与燃机负荷存在一定的的函数关系。

2 高、中、底压旁路阀开度控制当主蒸汽实际压力大于高于旁路阀压力设定值时，高压旁路就会自动打开，当高压旁发出开度指令大于0%时，高压旁路阀最小位置控制条件成立，旁路会直接开至8%（最小开度），启动过程中，当旁路关小至8%时，会保持至实际与旁路阀压力设定值差值小于-0.3MPa时，直接关闭。

2.1 启动过程，高压旁路系统控制方式的切换。

机组在启动过程时，高压旁路在实际压力跟踪模式，高压旁路阀的压力设定值为上次停机，切换至实际压力跟踪模式的压力设定值，此值一直保持至下次燃机启动点火，高压旁路阀最小压力值输出：通过根据燃机负荷计算出来的值与一个常数（5.3MPa）比较，其高值为最小压力设定值。

若点火时，高压主蒸汽压力低于4.8MPa，实际压力跟踪模式复归，处于近似实际压力跟踪的模式，高压旁路阀的设定值在斜率限制器的作用下，跟踪实际压力，只有主蒸汽压力上升较快，高压旁路阀才会开启泄压，满足以下3个条件之一，高压旁路切至最小压力模式。

（1）高压主蒸汽压力高于0.5MPa，且高压主蒸汽实际压力升高至高于点火时压力0.3MPa。

（2）高压旁路阀开度大于5%。

（3）高压主蒸汽压力升至4.8MPa。

2.2 停机过程，高压旁路系统控制方式的切换。

机组发停机令，机组荷低于50%额定负荷，低压主汽调阀已开始开小至冷却开度（20%），高压主蒸汽调阀开始程序关闭，此时，高压旁路由后备用压力切换至实际压力跟踪模式，高压旁路阀的压力设定值开始锁定，至到下次燃机点火时才释放。

若运行中，机组跳闸，高压旁路阀由备用压力模式切至实际压力跟踪模式。

燃气-蒸汽联合循环全程旁路系统分析和控制王燕晋;陈振山【摘要】以某发电厂燃气-蒸汽联合循环二拖一机组为例,介绍了全程旁路控制的控制特点和控制方法,并比对了同类型控制方案的优缺点,详细分析了控制过程的控制难点和关键因素.特别针对特殊工况,详细给出了应对方案.此控制方可以作为今后同类型机组控制系统设计的基础和参考.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P14-17)【关键词】旁路;燃气-蒸汽联合循环;控制策略【作者】王燕晋;陈振山【作者单位】华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045【正文语种】中文【中图分类】TM611.310 引言随着环境保护要求的日益发展，能源产业与环境问题的矛盾促使电力行业越来越关注清洁能源的可利用性。

在华北地区具体电力要求的政策环境下，越来越多的燃机-蒸汽联合循环电厂投入建设和生产，其装机容量也不断加大。

虽然在单发电机容量领域，多数机组维持在300 MW级，但考虑到其联合循环特性，整体运行的装机容量仅一台二拖一联合循环机组就可达到800 MW以上，机组的安全、稳定运行对电网安全具有重要意义。

在典型的二拖一联合循环机组中，为每台燃机均配备了可满足100%工况要求的旁路系统。

当燃机或汽轮机出现设备问题时，可通过旁路，来保证机组联合运行中的其他燃机或汽轮机的运行安全，为电网运行的安全、可靠提供保证。

由此，旁路控制的可靠性，是二拖一机组安全、稳定的基础。

由此全工况运行的全程旁路控制系统成为燃气-蒸汽联合循环二拖一机组控制系统的控制核心和控制难点。

本文以某发电厂燃气-蒸汽联合循环二拖一机组为例，介绍基于全程控制的旁路控制特点和在特殊工况下旁路的控制策略要点。

1 旁路系统特点某燃机发电厂二拖一燃气-蒸汽联合循环机组，燃机为两台GE 9FB级大型燃气轮机，最大发电量可达301 MW;汽轮机为哈汽自主研发三压再热两缸两排汽，高中压转子与低压转子间设置SSS离合器，可纯凝、抽凝或背压供热运行的蒸汽轮机，最大发电量320 MW;余热锅炉为哈锅自主生产三压、再热、无补燃、无旁通烟筒、自然循环、带除氧器、全封闭、卧式余热锅炉，与GE 9FB型燃气轮机匹配。

刍议燃气-蒸汽联合循环发电装置的特点及应用摘要：众所周知，燃气－蒸汽联合循环发电已成为当前火力发电的主要发展方向之一。

本文主要阐述了燃气-蒸汽联合循环发电装置的特点及应用，仅供参考。

关键词：燃气-蒸汽联合循环发电装置；特点；应用1燃气一蒸汽联合循环的概念一般来说燃气一蒸汽联合循环发电机组的核心设备包括：①燃气轮机；②余热锅炉；③汽轮机；④发电机；⑤凝汽器。

在燃气轮机运转时，压气机在外部吸进空气，并将空气进行压缩，空气温度也随之增加，再把空气输入到燃烧室和喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气，输入燃气轮机内进行作功，进而带动发电机予以发电。

燃气轮机的排气导入余热锅炉，进而产生高温高压，再利用蒸汽带动汽轮机进行发电。

汽轮机排汽再输入至凝汽器内进行放热，凝结水又输送到余热锅炉，进而推动蒸汽动力循环。

这样不仅提高了总输出功率，同时还利用了燃气轮机以及汽轮机的特性，促使循环的热效率增加。

2燃气-蒸汽联合循环发电原理燃气-蒸汽联合循环发电系统是由燃气轮机发电系统和锅炉-蒸汽轮机发电系统所组成。

燃气轮机发电系统是燃气在燃气涡轮机中经绝热膨胀作功的过程，这种热力循环又称布雷顿循环，它是由压气机将空气加压进入燃烧室，与燃料混合燃烧产生的高温高压烟气在透平中膨胀作功，将高温高压烟气的能量（通常烟气压力0.5～1.0MPa，温度1000～1300℃）转换成机械能，推动燃气轮机发电机发电。

经燃气透平做功后的烟气温度降至500℃左右，进入燃气余热锅炉回收热能。

锅炉-蒸汽轮机发电系统是利用燃气余热锅炉产生的高（中）压过热蒸汽（通常蒸汽压力为3.82～16.70MPa，温度450～550℃）在汽轮机中作功，将蒸汽的能量转换成机械能，推动蒸汽轮机发电机发电，完成联合循环过程。

燃气-蒸汽联合循环充分利用这两种热力循环的特点，把它们结合在一起，组成联合循环。

热力循环的理想热效率只取决于循环的吸热平均温度T1和放热平均温度T2，理想热机的循环热效率η可表达为：η=1-（T2/T1）由上式可见，提高吸热平均温度T1和降低放热平均温度T2都可以提高循环的热效率。

Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·79·文章编号：2095－6835（2015）02－0079－02解析燃气电厂汽轮机旁路系统王亚平（华北电力大学（北京），北京 102206；神华国华（北京）燃气热电有限公司，北京 100018）摘 要：在汽轮机旁路系统的运行过程中，因受到诸多因素的影响，造成燃气电厂运行出现了诸多问题，严重制约了电厂的健康发展。

为了进一步提高燃气电厂汽轮机运行的可靠性，必须严格控制和管理旁路系统，制订相关的解决措施，从而为在燃气电厂中更好地应用汽轮机旁路系统奠定基础。

关键词：燃气电厂；汽轮机；旁路系统；阀门中图分类号：TK263 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.02.079为了响应环境保护和节能减排等相关政策，我国逐渐引入了燃气蒸汽联合循环电厂，并取得了不错的成绩。

汽轮机旁路系统作为燃气电厂中的重要系统，其运行质量直接关系着机组能否安全运行。

无论是在机组启停中，还是在正常运行中，旁路系统都能确保相关主机设备运行的安全性和稳定性。

在机组启动时，为了避免出现干烧和超温等问题，可通过汽轮机旁路系统将余热锅炉产生的蒸汽排至凝汽器中，以实现蒸汽的升温和升压，从而确保蒸汽电厂的顺利运行。

1 燃气电厂汽轮机旁路系统的组成在燃气电厂中，汽轮机旁路系统与汽轮机并联设置成蒸汽减温减压系统，主要包括蒸汽旁路阀门及其控制系统、液动执行系统、喷水减温系统和旁路蒸汽管路等。

其功能主要是将锅炉余热中产生的蒸汽直接引至压力和温度较低的再热冷段和凝气器中。

为了更好地适应两班制运行和调峰机组快速启动和停止的要求，燃气电厂汽轮机旁路系统包括了低压、中压和高压旁路系统，容量分别为100%联合循环机组余热锅炉的最大产汽量。

高压一级燃气蒸汽联合循环机组如图1所示。

图1 高压一级旁路系统简图2 燃气电厂汽轮机旁路系统中的问题 2.1 旁路阀的布置位置不合理如果旁路阀的布置位置不合理，则可能会带来2方面的问题：①阀门与管路无法有效结合。