李毅+李大为
汽机的旁路系统对于调整蒸汽参数、改善机组启动性能和防止再热器干烧有重要作用,旁路系统中的旁路阀是其中的核心部件。本文分析汽机旁路系统的结构和功能,对旁路阀的结构和主要零部件材料进行了研究。针对旁路阀存在的问题提出了改善措施,有助于提升旁路阀的性能,促进火力发电厂机组安全经济运行。
【关键词】旁路系统 旁路阀 性能改进
随着国民对电的需求越来越高,火力发电厂为了提高发电效率,在机组中设计采用了中间再热系统。在机组中设置汽机旁路系统,旁路阀是汽机旁路系统的核心组成。因此,对汽机旁路阀进行研究,明确旁路阀的结构和功能,并针对现存问题提出改进措施,对于改善旁路阀的性能、提升旁路系统的功能和保证火力发电厂安全经济运行有重要意义。
1 汽机旁路系统的结构和功能
1.1 汽机旁路系统的结构
汽机旁路系统,是在基础汽机管路系统外并联的蒸汽减压减温装置,从而使高压高温蒸汽不从汽机的通流部分。汽机旁路系统的形式主要有三种:一级大旁路系统、两级串联旁路系统和三级旁路系统,具体采用何种形式的旁路系统要根据火电机组的实际需要而定。
高低压两级串联旁路是目前广泛采用的形式,其组成如图 1 所示。
1.2 汽机旁路系统的功能
1.2.1 满足机组在冷态、热态、事故投运下启动的需求
当机组冷态启动时,旁路系统在主蒸汽未达到汽机冲转参数前,组成蒸汽通路;当机组热态启动时,蒸汽先在旁路系统中多次循环再才进入汽机;当事故投运时,减压减温阀迅速开始工作。
1.2.2 改善机组起动性能
在机组起动初始,蒸汽参数还没有达到汽机冲转条件时,蒸汽经旁路系统流到凝汽器,达到系统储能和暖管的目的。
1.2.3 保护作用
旁路系统的保护作用主要体现在两个方面,一是保护再热器不干烧;二是在蒸汽压力超过规定值时,旁路阀迅速排放介质,实施超压保护。
2 汽机旁路阀研究
2.1 旁路阀的结构
旁路阀的结构如图 2所示,主要包括控制系统、蒸汽减压系统和喷水减温系统。
2.1.1 阀体
阀体作为旁路阀的一个主要受压部件,由三部分组成,上部阀体(即入口阀体)、中部阀体和下部阀体(即出口阀体)。为了保证阀门有足够的强度,实现和蒸汽管道的对接焊,采用高温高强度材料。上部阀体采用 SA182-F92,中部阀体采用SA182-F91,下部阀体采用 SA182-F22 CL3。
2.1.2 阀盖
作为旁路阀的另一个主要受压部件,为了满足高温强度和低重量的要求,旁路阀阀盖采用的材料为高温高强度SA182-F92。
2.1.3 阀瓣
当阀门打开的时候,阀瓣和节流套筒配合以调节介质压力;当阀门关闭的时候,阀瓣和阀座配合以切断介质。阀瓣的材料为耐高温不锈钢材料X19CrMoVNbN111。
2.2 旁路阀的原理
旁路阀工作的基本原理为:先进行蒸汽减压,再进行蒸汽减温。
蒸汽减压过程如下:利用执行机构调节阀体内阀瓣的开度,将介质压力调整到指定值;高压旁路阀返回阀后的压力信号,并传到控制系统;控制系统将获取的压力信号与设定值对比,对应给执行机构发送控制指令。
蒸汽减温过程:利用阀后压力的作用调节阀瓣的开度,喷入冷却水,把介质的温度降到指定值;低压旁路阀的返回温度信号,并传入控制系统;控制系统将获取的温度信号与设定值对比,对应给执行机构发送控制指令。
3 汽机旁路阀的性能改进
汽机旁路阀在汽机旁路系统中起着重要作用,而目前汽机旁路阀在应用时还会产生很多问题,针对这些问题需要采取改进措施以完善汽机旁路阀的性能。
3.1 减小噪声,改善振动
设计时,使阀门进出口尺寸和管道尺寸相匹配,降低介质流速。
3.2 增强抗热冲击能力
各关键零部件采用抗高温强度的锻造材料,阀体内外精密加工、厚薄均匀。
3.3 提高响应速度和调节比
采用可调节的辅助蒸汽设计;加入内置减温水比例调节设计;执行机构采用双作用气动或液动。
4 結语
为提高火电机组的发电效率,火电机组往往采用中间再热系统。由于中间再热时,机组启动和低负荷下锅炉会产生过剩蒸汽,机组中间再热器容易发生干烧现象。本文通过分析汽机旁路系统的结构和功能,对旁路阀的结构和主要零部件材料进行了研究,分析了旁路阀蒸汽减压和蒸汽减温的工作原理。最后,针对旁路阀需要改善的问题提出了控制措施,对于改善旁路阀的性能、提升旁路系统的功能、保证火力发电厂安全经济运行有重要作用。
参考文献
[1]仲学兰.火力发电厂汽机旁路阀的探讨与研究[J].中国水运:下半月,2009(07): 137-138.
[2]陈宇.汽轮机旁路系统与阀门选用[J].阀门,2009(03).
作者简介
李毅(1985-),女,贵州省大方县人。大学本科学历。现为西北电力设计院有限公司工程师,主要从火力发电厂设计工作。
李大为(1981-),男,内蒙古自治区通辽市人。大学本科学历。现为西安协力能源科技有限公司工程师,主要从事火力发电厂设计工作。
作者单位
1.西北电力设计院有限公司 陕西省西安市 710075
2.西安协力能源科技有限公司 陕西省西安市 710075