CN102359401A - 燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，至少包括再热蒸汽管道、中压旁路管道、中压旁路控制阀和中压旁路喷水调节阀；中压旁路管道中的中压旁路减温水经再热蒸汽管道接出，通过中压旁路控制阀减压，并经中压旁路喷水调节阀减温后排入凝汽器；中压旁路控制阀后的减温水通过焓值控制；中压旁路控制阀的减压级数为四级；中压旁路管道的出口管道具有一水平直管段；中压旁路控制阀减温水控制采用焓值计算控制减温水量。本发明由于采用了上述结构和控制策略，在机组启动过程中，旁路及管道运行稳定，未发生现有同类型电厂中出现的中压旁路控制阀及出口管道高频振动及噪音超标问题，具有显著的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及燃气发电技术领域，尤其涉及一种燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统。
背景技术
在国内的同类型的西门子燃机机型电厂中，均存在中压旁路阀及其出口管道高频振动及噪音超标的问题。在燃机机组启动过程中，中压旁路阀出口管道存在严重的高频振动，噪音高达110分贝，导致管道上安装的仪表管也多次被振断，旁路管与凝汽器的接口处也因为高频振动出现裂纹，有时还发生严重的水击现象。
分析中压旁路出口处高频振动的原因，主要有以下几种：
一、中压旁路出口流速过高
根据进入“凝汽器旁路蒸汽排入装置”入口处的旁路蒸汽参数的设计要求，中压旁路经过减温减压后的出口参数应满足如下要求：
压力4~6bar；温度＜210℃；比焓＜2908kJ/kg；流速＜120m/s；噪音＜85db（A）。
而在同类型电厂的原有设计中，中压旁路进入凝汽器入口的压力小于2.4bar，温度小于120℃，流速高达300m/s，使中压旁路出口管道不仅受到高流速冲刷，更带来了高频振动。这也是其他同类型电厂一直存在中旁阀出口管道高频振动及噪音的最主要原因。
二、 中压旁路阀减压级数不够
现有的中压旁路的减压仅设计了两级笼罩减压，压力需要从2.958Mpa减压至0.3Mpa。阀门仅设置两级减压的设计，不仅难以达到如此大的减压效果，而且会给旁路阀门自身的笼罩孔板带来了很大的冲击，也因此增加了旁路阀门自身的振动。而减压若未按凝汽器排入装置入口的设计要求进行，也导致凝汽器入口压力偏高，对凝汽器又产生冲击，并带来振动。这也是引起其他同类型电厂中旁阀出口管道高频振动及噪音的另一个主要原因。
三、 中压旁路阀出口管道布置不合理
常见地，GE公司燃机的旁路阀至凝汽器接口的管路有35~40m，西门子公司的燃机因厂房布置太紧凑，中压旁路、低压旁路至凝汽器入口的距离仅3~5m，并且非直线布置，有24.6°的抬升弯头，因此旁路减压后的蒸汽会对该部分弯曲管道部分带来冲击，也会导致振动。
现有的旁路制造商也提出了一些解决上述问题的建议，例如在中压旁路阀出口再增加节流孔板以进一步减压。但根据上述振动原因的分析，这一改进并不能根本解决振动问题。因为节流孔板仅是补偿旁路阀门减压级数不够带来的问题，并不能因此降低进入凝汽器入口的流速。而且在这样高流速的情况下，流量孔板很容易被冲刷损坏。而且实际应用后的效果也证明，增加节流孔板对振幅略有改善，但噪音仍很大，尤其是振动加速度仍高达92.4 米/平方秒时，如下表所示为某电厂的中压旁路阀门出口处增加节流孔板技改前后的比较数据：
| 参数名称 | 单位 | 技改前 | 技改后 |
| 负荷 | MW | 150 | 150 |
| 中旁阀前压力 | MPa | 1.84 | 1.75 |
| 中旁阀后压力 | MPa | 0.51 | 0.37 |
| 中旁阀前温度 | ℃ | 490 | 459.14 |
| 蒸汽流量 | Kg/s | 64.38 | 58.91 |
| 中旁阀开度 | % | 100 | 68.09 |
| 减温水流量 | Kg/s | 26.65 | 23.25 |
| 真空 | KPa | 10.87 | 21.047 |
| 振动 | μm | 140 | 39 |
| 噪音 | db | 114 | 102 |
因此，本领域的技术人员致力于开发一种旁路管道振动小的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，以对现有技术的上述缺陷进行改进。
为实现上述目的，本发明提供了一种燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，所述中压旁路系统至少包括再热蒸汽管道、中压旁路管道、中压旁路控制阀和中压旁路喷水调节阀；所述中压旁路管道中的中压旁路减温水经所述再热蒸汽管道接出，通过所述中压旁路控制阀减压，并经所述中压旁路喷水调节阀减温后排入凝汽器；所述中压旁路控制阀后的减温水通过焓值控制；所述中压旁路控制阀的减压级数为四级；所述中压旁路管道的出口管道具有一水平直管段。
较佳地，所述中压旁路控制阀后的减温水通过焓值控制，即所述中压旁路控制阀后的蒸汽总焓等于所述中压旁路控制阀前的蒸汽总焓与减温水总焓之和。
较佳地，通过计算减温水总焓得到需要的减温水流量设定值，所述减温水流量设定值与现场安装的减温水孔板流量计测得的实际流量值进行比较，两者的偏差量用于控制减温水调门开或关。
较佳地，所述中压旁路管道的出口压力取决于所述出口管道的直径与设定的中压旁路管道蒸汽出口流速值，所述中压旁路管道蒸汽出口流速值的限制值小于120m/s。
较佳地，所述出口管道采用高温用无缝铁素体合金钢管。
较佳地，所述水平直管段包括中压排气装置的长度。
较佳地，所述水平直管段的长度为5米以上。
本发明的有益效果是：
本发明由于采用了上述结构设计和控制策略，燃气蒸汽联合循环机组在启动过程中，旁路及管道运行稳定，未发生现有技术中同类型电厂出现的旁路振动尤其是中旁阀高频振动的技术问题，具有显著的技术效果。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明一具体实施例的结构示意图。
图2为本发明中的中压旁路控制阀的控制流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统一具体实施例，中压旁路管道5经再热蒸汽管道1接出，通过中压旁路控制阀6减压和中压旁路喷水调节阀7减温后排入凝汽器4。
该中压旁路系统包括再热蒸汽管道1、中压旁路管道5及中压旁路控制阀6和中压旁路喷水调节阀7，本实施例中，中压旁路控制阀6的减压级数为四级。
中压旁路管道5经中压旁路控制阀6后，通过出口管道51与凝汽器4直接连通。出口管道51具有一5米以上的水平直管段（包括中压排入装置10），出口管道51（包括该水平直管段）采用高温用无缝铁素体合金钢管（即P22）。本实施例中，该水平直管段的长度在5米以上。
中压旁路管道5通过中压旁路控制阀6减压和中压旁路减温水控制阀7减温后，中压旁路管道出口蒸汽流速小于120m/s。
中压旁路的出口管道51的压力取决于出口管道51的直径与设定的中压旁路管道5蒸汽出口流速值限制值小于120m/s。例如，出口管道51的直径为Φ840×30时，为保证中压旁路管道5蒸汽出口流速小于120m/s，中压旁路的出口压力不能小于4bar。
本发明的特别之处还在于，如图2所示，中压旁路控制阀6后的减温水通过焓值控制，即中压旁路控制阀6后蒸汽总焓等于中压旁路控制阀6前蒸汽总焓与减温水总焓。通过计算减温水总焓可以得到需要的减温水流量设定值，此减温水流量设定值与现场安装的减温水孔板流量计测得的实际流量值进行比较，两者的偏差量用于控制减温水调门开或关。
以下详述本发明的上述改进的原理及技术效果：
根据中压旁路管道振动原因的分析，为保证进入凝汽器入口的蒸汽流速＜120m/s，本发明将中压旁路控制阀6减压后压力由现有技术中的2.4bar提升到4bar。基于以上计算，对本发明的中压旁路系统的结构做了以下的改进：
1、中压旁路控制阀6的减压级数增加到四级，这使减压更稳定，对阀门及管道的冲击更小。
2、相应地改变了中压旁路凝汽器减压装置的设计，以满足中压旁路控制阀6出口处参数的要求。
3、本发明还在中压旁路、低压旁路连通凝汽器4的出口管道51中设置了5米以上的水平直管段（为实现这段直管段的结构设计，显然要同时对旁路钢平台承载、支吊架设计和旁路检修平台等做一系列调整）。由于中压旁路管道5进入凝汽器4的水平直管段仍较短，为避免对中压旁路管5冲刷严重，还将中压旁路管道5的出口管道51更换为P22（高温用无缝铁素体合金钢管）材料。
另外，结合上述结构方面的改进，本发明从控制方面也做了改进：
1、原现有技术中的中压旁路管道的减温水控制是将中压旁路控制阀后温度作为调节对象进行单回路调节，由于该温度测点为单点，如果该温度测点出现故障会影响到旁路减温水调节性能。而且，中压旁路管道温度控制的惯性较大，采用现有的单回路调节，调控性能较差。另外，中压旁路管道再经过中压旁路控制阀后直接连通凝汽器，温度测点在这一位置受真空影响较大，减温水容易过量喷水，造成对设备的损坏。
综合以上因素，本发明该自动回路进行了改进，改为采用焓值控制策略，即中压旁路控制阀后蒸汽总焓等于中压旁路控制阀前蒸汽总焓与减温水总焓，通过计算减温水总焓来得到需要的减温水流量设定值，此减温水流量设定值与现场安装的减温水孔板流量计测得的实际流量值进行比较，其偏差量用于控制减温水调门开或关。
修改后的控制逻辑对减温水控制非常稳定，中压旁路控制阀后温度达到控制要求，不会发生凝汽器超温和减温水过喷现象，可以满足机组运行要求。
在采取上述优化得结构和控制策略后，燃气机组在启动过程中，旁路及管道运行稳定，未发生同类型电厂出现的旁路振动尤其是中压旁路控制阀高频振动的技术问题。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，所述中压旁路系统至少包括再热蒸汽管道、中压旁路管道、中压旁路控制阀和中压旁路喷水调节阀；所述中压旁路管道中的中压旁路减温水经所述再热蒸汽管道接出，通过所述中压旁路控制阀减压，并经所述中压旁路喷水调节阀减温后排入凝汽器；其特征在于：所述中压旁路控制阀后的减温水通过焓值控制；所述中压旁路控制阀的减压级数为四级；所述中压旁路管道的出口管道具有一水平直管段。
2.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：所述中压旁路控制阀后的减温水通过焓值控制，即所述中压旁路控制阀后的蒸汽总焓等于所述中压旁路控制阀前的蒸汽总焓与减温水总焓之和。
3.如权利要求2所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：通过计算减温水总焓得到需要的减温水流量设定值，所述减温水流量设定值与现场安装的减温水孔板流量计测得的实际流量值进行比较，两者的偏差量用于控制减温水调门开或关。
4.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：所述中压旁路管道的出口压力取决于所述出口管道的直径与设定的中压旁路管道蒸汽出口流速值，所述中压旁路管道蒸汽出口流速值的限制值小于120m/s。
5.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：所述出口管道采用高温用无缝铁素体合金钢管。
6.如权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：所述水平直管段包括中压排气装置的长度。
7.如权利要求6所述的燃气蒸汽联合循环机组的中压旁路系统，其特征在于：所述水平直管段的长度为5米以上。
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