大型再热汽轮发电机组均为单元制布置，为满足机组启停、事故处理及特殊运行方式的要求，解决低负荷运行时机炉特性不匹配的矛盾，基本上均设有旁路系统。

汽轮机旁路系统最基本的功能是协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡，提高运行的安全性和适应性。具体来说，汽轮机旁路具有如下功能：①在汽轮机冲转前，使主蒸汽和再热蒸汽压力、温度与汽轮机金属壁温相匹配，以满足汽轮机冷态、温态、热态和极热态启动的要求，缩短启动时间，减少汽轮机金属的疲劳损伤。②在启动和甩负荷时，能有效地冷却锅炉所有受热面，特别是保护布置在烟温较高区域的再热器，防止再热器干烧以致破坏。③平衡负荷瞬变过渡工况的剩余蒸汽。由于锅炉的允许降负荷速率比汽轮机小，而其允许的最低负荷又比汽轮机大，故将剩余蒸汽通过旁路系统，能改善瞬变过渡工况时锅炉运行的稳定性，减少甚至避免锅炉安全阀动作。④如果旁路容量选择得当，当汽轮发电机发生故障时，可采用停机不停炉的运行方式，或者电网故障时，机组带厂用电运行，有利于尽快恢复供电，缩小事故范围，提高电网的稳定性和机组的可用率。⑤对配有通流能力为100%容量的高压旁路三用阀系统，既能在保证汽轮机寿命的前提下缩短启动时间，又能在汽轮机快速降负荷时取代过热器安全阀的作用。⑥机组启、停时或甩负荷时回收工质，降低对空排汽的噪声。⑦设备和管道停运后会有一些杂质及颗粒物产生，当机组启动时，这些杂质及颗粒物随蒸汽带入汽轮机。采用旁路系统后，启动初期蒸汽可通过旁路绕过汽轮机进入凝汽器，防止固体颗粒对汽轮机调速汽门、进汽口、喷嘴及叶片的硬粒侵蚀。⑧可以使汽轮机采用中压缸启动，加快机组带负荷的速率。⑨能使锅炉独立运行，因而减少了大修及主要设备维修以后整个调试时间和缩短调试周期。

旁路种类包括高压旁路（Ⅰ级旁路）、低压旁路（Ⅱ级旁路）、整机旁路（大旁路）。主蒸汽绕过汽轮机高压缸，经减温减压后直接进入再热器冷段蒸汽管道的系统称为高压旁路。再热后的蒸汽绕过汽轮机中低压缸，经减温减压后直接排入凝汽器的系统称为低压旁路。主蒸汽绕过整个汽轮机经减温减压后直接排入凝汽器的系统称为整机旁路。任何再热机组的旁路系统都是上述三种旁路的组合。常见的旁路系统如下：①两级串联旁路系统。由高压旁路和低压旁路组成（图1），这种系统应用广泛，特点是高压旁路容量为锅炉额定蒸发量的30%～40%，对机组快速启动特别是热态启动更有利。②两级并联旁路系统。由高压旁路和整机旁路组成（图2），高压旁路容量设计为10%～17%，机组启动时保护再热器；整机旁路容量设计为20%～30%，其目的是将各运行工况（启动、电网甩负荷、事故）的多余蒸汽排入凝汽器，锅炉超压时可减少安全阀动作或不动作。③三级旁路系统。由高压旁路、低压旁路和整机旁路组成（图3），其优点是能适应各种工况的调节，运行灵活性高。大旁路采用电动快速排放装置，由主蒸汽经减温减压后排至凝汽器。小旁路寻用厂用电动快速排放装置，在快速排放装置处并联装设厂用快速启动排放装置，在机组甩负荷时，将蒸汽送入厂用蒸汽联箱，供给给水泵汽轮机、除氧器、轴封等用汽。低压旁路由再热热段排泄至凝汽器。此类旁路能在负荷突降或甩负荷时，将大量的蒸汽迅速排泄，以免锅炉超压，安全阀动作。缺点是设备多、系统复杂、金属耗量大、布置困难等。④大旁路系统。采用一级大旁路系统的机组，其旁路系统投入时，锅炉来的新蒸汽绕过汽轮机高、中、低压缸经减温减压后排入凝汽器（图4）。锅炉再热器通常用不锈钢合金钢制造，耐温程度高，可以干烧，不需要介质冷却。旁路功能只是为了冷、热态启动和回收工质。旁路容量为35%锅炉最大连续出力（boiler maximum continuous rating；BMCR），在机组甩负荷时，由于旁路容量不能满足安全门动作容量，安全门要动作。其优点是系统简单、投资少、方便布置、便于操作；缺点是当机组启动或甩负荷时，再热器内没有新蒸汽通过，得不到冷却，处于干烧状态。此类旁路只适用带基本负荷，不经常热态启动的机组。⑤三用阀旁路系统。采用三用阀旁路系统的机组通常设有100%BMCR汽机高压旁路及65%BMCR低压旁路。高压旁路阀替代了过热器安全阀，又作为主汽压力调节阀，俗称三用阀系统（图5）。高压旁路阀（图6）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，只要压力超过了设定值，阀门就开启。其低压旁路阀不具有安全阀功能，再热器出口装有二只大容量的安全阀，一旦机组甩负荷，再热器安全阀动作，排泄掉低压旁路系统无法输送的多余蒸汽。

图1 两级串联旁路系统

图2 两级并联旁路系统

图3 再热机组三级旁路系统

图4 一级大旁路系统

图5 三用阀旁路系统

旁路系统容量是指额定参数时旁路系统的通流量与锅炉额定蒸发量的比值。旁路系统的容量应能满足机炉允许运行方式的要求，不同的机炉允许运行方式对旁路容量的要求是不同的。①启动要求。汽轮机在冷态、热态或温态启动时，汽缸金属温度分别在不同的温度水平上，为了满足汽轮机不同状态的启动要求，使蒸汽参数与汽缸金属温度匹配，避免过大的热应力，要求旁路系统满足一定的通流量，来提高主、再热蒸汽温度和压力。尤其是在热态启动时，汽缸金属温度很高，为提高蒸汽参数必须有很大的旁路容量。对于采用中压缸启动方式的机组，为保证负荷切换时稳定过渡，高压旁路容量还应选得大一些。因此，为满足机组启动要求，旁路系统容量应在30%～50%以上。②锅炉最低稳定负荷的要求。对于停机不停炉的运行工况，旁路应能排放锅炉最低稳定负荷的蒸汽量。在自然循环锅炉中，负荷降低，水冷壁中工质流量减小，其最低负荷受到水循环被破坏的限制；对于工质一次上升的直流炉，为了保证锅炉蒸发受热面、过热器和再热器受热面必要的冷却，锅炉最低负荷对旁路也有一定的要求。从满足锅炉最低负荷要求旁路系统容量按30%进行考虑。③甩负荷的要求。汽轮机甩负荷以后，可以选择不同的运行方式，如停机即停炉、停机不停炉、带厂用电运行或汽轮机维持空转等。若要求锅炉过热器安全阀不动作，则旁路系统的容量应足够大，通常设置为100%的高压旁路，若允许锅炉过热器安全阀瞬时动作，则旁路容量主要按锅炉最低稳燃负荷考虑，可选择30%～50%。

旁路系统采取向蒸汽中喷洒减温水的方式达到降低蒸汽温度的目的。旁路系统的减温水源根据其所需减温蒸汽的压力进行选择。为确保减温水能顺利进入旁路实施减温，其压力应略高于所需要减温的蒸汽的压力。通常高压旁路和整机旁路减温水来自给水泵出口，低压旁路减温水来自凝结水泵出口。一般经旁路减温减压后的蒸汽压力、温度还比较高，如果直接排入凝汽器，将造成凝汽器的温度升高、真空降低，因此在凝汽器喉部设Ⅲ级减温装置，以进一步降低蒸汽的压力和温度。此处采用的减温水仍是凝结水泵出口的主凝结水。

旁路装置由阀门及其控制系统两部分组成。包括旁路阀、喷水调节阀和喷水隔离阀。旁路阀是旁路的核心部件，使高温高压蒸汽先降压，再降温。其出口一般安装消声器，用于降低高压汽流通过所产生的噪声。喷水调节阀用于降低减温水的压力，调节减温水的流量，以满足降低蒸汽温度的要求。高压喷水隔离阀具有关断作用，在旁路停用时关闭减温水。旁路系统的控制操作机构主要有电动、液动和气动几种。液动和气动执行机构的力矩大，动作时间快，1～5秒内即可将阀门开启，调节器的可靠性高；但系统复杂，需专用液动、气动设备，投资和运行费用高，维护工作量大。电动执行机构力矩小，动作时间较长（10～40秒），但运行灵活，设备投资少，工作可靠性高且维修较简单。减温减压器由旁路来的蒸汽通过蒸汽管道进入减温减压器，通过蒸汽管末端开孔区上的多个小孔，进行膨胀降压；从凝结水系统来的减温水从喷嘴喷出，与蒸汽充分混合、汽化，达到减温的目的。蒸汽经过减温减压器进行减温减压后，其热负荷在凝汽器的可承受范围内。为防止减温减压器上的喷水孔堵塞，喷水应在先过滤后再接入减温减压器。当旁路系统投入时，减温减压器的喷水必须同时投入，否则将导致进入凝汽器内的蒸汽温度超过允许值，对减温减压器和凝汽器造成损害。因此，减温减压阀喷水系统中的喷水控制阀应与旁路阀动作信号联锁，当低压旁路阀（图7）动作时，喷水控制阀也应相应动作，喷入减温水。

图6 高压旁路阀

图7 低压旁路阀