大容量汽轮机旁路选型
Selection of the bypass of high—capacity steam turbine
张新春，李迎春，李祥苓
(华电国际邹县发电厂四期工程管理处，山东邹城273522)
摘要：介绍了大型火力发电厂机组汽机旁路系统的作用和旁路系统的设置方案。在此基础上，论述了大容
量汽轮机旁路系统选型时需要注意的问题，以实用可靠、投资少为原则进行了优化设计。
关键词：超超临界机组；汽轮机；旁路；选型
中图分类号：TK263，7 2 文献标识码：B 文章编号：1006—6446(2005)06—0001—02

0 引言
汽机旁路系统的主要作用是协调锅炉和汽机用
汽量之间的不平衡，并在机组启动期间，对过热器和
再热器系统预热，来加快机组的启动速度，在机组甩
负荷时，将剩余蒸汽通过旁路系统，使锅炉瞬变过渡
工况运行稳定，达到改善启动和带负荷特性、减少机
组的寿命消耗、提高运行的安全性和经济性的目的。
对大容量超超临界压力机组来说，影响运行灵活性
的一项重要因素是汽压汽温变化时锅炉、汽轮机和
管道等厚壁部件中的热应力问题，又以锅炉在启动
及甩负荷工况下适应变化的灵活性较差更为明显。
采用汽机旁路系统可以使机炉汽压汽温在启动和负
荷变化过程中达到最佳，大大提高超超临界机组运
行的灵活性。
1 大容量超超临界机组旁路设置情况
目前，国际上超临界和超超临界机组的可靠性
已达到相当高的水平，超超临界机组在欧洲和El本
得到了广泛应用，从欧洲和日本在大容量超超临界
机组旁路系统的应用情况来分类，主要分为三用阀
旁路系统、一级大旁路系统、三级旁路系统和两级串
联旁路系统4种类型。欧洲大容量超超临界机组一
般采用三用阀旁路系统，如Siemens主机的大部分旁
路，Alstom主机的Lippendorf超超临界机组亦采用三
用阀旁路系统。El本多数电厂超超临界机组旁路容
量的选择参照美国ASME规定，不采用三用阀旁路
系统，因此，旁路类型较多，且有的机组不配旁路，如
日立公司主机已运的超超临界1000MW 机组多配
10％ ～20％一级旁路，三菱主机的超超临界1 000 MW
机组旁路采用30％两级串联旁路等。
1．1 三用阀旁路系统
采用三用阀旁路系统的机组通常设有100％锅
炉最大蒸发量汽机高压旁路及65％锅炉最大蒸发量
低压旁路系统。高压旁路阀替代了过热器安全阀，
也起到主汽压力调节阀的作用，故将这种旁路系统
称为“三用阀”旁路系统。
采用三用阀旁路系统的机组在冷态、温态、热态
和极热态启动条件下启动，蒸汽温度和金属温度相
匹配，启动时间缩短。在机组甩部分负荷或全部负
荷时，能维持锅炉稳定燃烧，实现停机不停炉或带厂
用电运行。能够保证对再热器的足够冷却，防止再
热器干烧损坏。由于高压旁路阀替代了过热器安全
阀，又作为主汽压力调节阀，该旁路装置还能跟踪运
行压力，只要压力超过设定值阀门就打开。三用阀
旁路系统能够满足电网对机组各种负荷的要求，特
别是在低于锅炉最低稳燃负荷时。
低压旁路阀不具有安全阀功能，再热器出口装

大容量汽轮机旁路选型.pdf
有2只大容量的安全阀，一旦机组甩负荷，再热器安
全阀将动作，排掉低旁系统无法输送的多余蒸汽。
华能石洞口z)-一2×600MW超临界机组(锅炉由
瑞士SUIZER和ABB—CE合作设计并供货，汽轮机
由ABB公司制造)，采用100％容量三用阀旁路系统。
1．2 一级大旁路系统
一级大旁路系统是指主蒸汽通过旁路系统排入
凝汽器。旁路系统的功能只是为了冷、热态启动和回
收工质。旁路容量为35％锅炉最大蒸发量左右，在机
组甩负荷时，由于旁路容量不能满足安全门动作容量
(约为42％锅炉最大蒸发量)，安全阀要动作。
一级大旁路系统简单，一次性投资少，但在启动
及甩负荷时必须严格控制锅炉的燃烧率；另外，再热
管道的暖管升温十分困难，对机组热态启动不利；同
时，由于再热汽温和中压缸壁温不匹配，这将损耗中
压缸的寿命。
邹县电厂四期工程2×1 000 MW超超临界机
组，锅炉采用东方锅炉厂一BHK生产的(DG3000／
26．15一II1型)超超临界参数变压直流炉，最大连续
出力3033t／h，额定工况过热器出口压力26．25MPa，
锅炉最低稳燃负荷(不投油)为30％锅炉最大蒸发
量。汽轮机采用东方汽轮机厂一日立生产的汽轮机
(N1000—25．0／600／600型)，为超超临界、一次中间
再热、四缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机。在
旁路系统选型上，最后选用了一级大旁路，保证机组
在各种工况下(冷态、温态、热态和极热态)启动时，
能通过旁路系统控制锅炉蒸汽温度，使之与汽机汽
缸金属温度较快地相匹配，从而缩短机组启动时间
和减少蒸汽向空排放，实现机组的最佳启动。
1．3 三级旁路系统
这种旁路系统由3部分组成。大旁路采用电动
快速排放装置，主蒸汽经减压降温后排至凝汽器。
小旁路选用厂用电动快速排放装置，在机组甩负荷
时，蒸汽通过小旁路排入厂用蒸汽联箱供给给水泵、
汽轮机、除氧器、轴封等用汽。再热蒸汽通过低压旁
路排至凝汽器。
盘山电厂一期2 X 500MW超临界机组，伊敏电
厂一期2 X 500MW超临界机组是从原苏联和俄罗斯
引进的设备，采用三级旁路系统。
1．4 两级串联旁路系统 。
两级串联旁路系统一般容量为30％ ～40％锅
炉最大蒸发量。采用两级串联旁路系统的机组，在
冷态、温态、热态和极热态启动条件下启动时，蒸汽
温度和金属温度相匹配较快，启动时间缩短，能有效
回收工质，对布置在烟温较高区域的再热器起到保
护作用。
华能玉环电厂一期工程新建2×1 000 MW超超
临界机组和邹县电厂四期工程2×1 000 MW超超临
界机组是我国目前正在建设的单机容量最大、参数
最高的大型燃煤火力发电机组，分别由华东电力设
计院和西北电力设计院承担电厂的总体设计。
华能玉环电厂2×1 000 MW超超临界机组，锅
炉选用哈尔滨锅炉厂有限责任公司根据三菱技术支
持制造的超超临界变压运行直管水冷壁直流锅炉，
锅炉最大连续出力2 952 t／h，额定工况过热器出口
压力27．46MPa。锅炉本体系统配25％锅炉最大蒸
发量容量的启动循环泵，锅炉最低稳燃负荷为35％
锅炉最大蒸发量。汽轮机为上海汽轮机有限公司根
据Siemens技术支持联合设计制造的汽轮机，型号为
N1000—25．0／600／600。汽轮机采用带有补汽阀的
定一滑压运行方式。旁路系统选用了高、低压两级
串联旁路。
2 超超临界机组旁路系统选型应注意的问题
2．1 旁路系统设置与启动方式相匹配
大容量超超临界机组的启动方式按带旁路和不
带旁路的启动分为带旁路的高中压缸联合启动、中
压缸启动、高压缸启动和不带旁路的高压缸启动方
式。为适应电网对机组快速启动的要求并减少汽轮
机本体金属寿命的消耗，现在的大容量、高参数机组
基本都采用带旁路的启动方式，旁路系统为适应不
同的启动方式又分为高、低压两级串联旁路和高压
一级大旁路。高、低压两级串联旁路适用于高中压
缸联合启动和中压缸启动方式，高压一级大旁路适
用于高压缸启动方式。每种启动方式均有其优缺
点，不同的制造厂家在选用启动方式上也各有偏重。
设置一级大旁路系统的只能采用高压缸启动方式，
设置高中压两级旁路的既可以采用高压缸启动，也
可以采用中压缸启动。采用哪种启动方式，配置哪
一种旁路系统应通过经济技术比较后决定。
2．2 旁路系统设置应考虑特殊运行工况
在额定参数下汽轮机跳闸，旁路系统还可以维
持锅炉不投油最低稳燃负荷运行。由于主蒸汽压力
的降低，蒸汽体积流量增大，而使高压旁路的通流能
力降低。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，以保证机组随时可以启
动并网。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，(下转第5页)