Лекція №19 робота барабанних і прямотечійних котлів на часткових навантаженнях

1. Методичні вказівки по організації та дослідженню надійності роботи котлів на часткових навантаженнях.

2. Мінімальні навантаження енергоблоків 150-200 МВт з барабанними котлами.

1. Енергоблоки 150 МВт з котлами ТГМ-94.

2. Енергоблоки 150 МВт з котлами ТП-92.

3. Енергоблоки 200 МВт з котлами ТП-100.

3. Мінімальні навантаження енергоблоків 300МВт з прямотечійними котлами на ковзному тиску середовища.

3.1 Енергоблоки 300 МВт з котлами ТГМП-114.

1. Методичні вказівки по організації та дослідженню надійності роботи котлів на часткових навантаженнях

Одніим з основних завдань при експлуатації котлів є забезпечення їх тривалої і надійної роботи з максимально можливою економічністю в широкому діапазоні навантажень. Діапазон навантажень котлів блоків 150-800 МВт при проектуванні обирався, як правило, з розрахунку на їх роботу в базовій частині навантажень, що вимагало надалі додаткових досліджень по виявленню можливості розширення регулювального діапазону їх навантажень як при ковзному, так і при номінальному тиску середовища. До об'єму робіт по організації досліджень слід віднести:

- ознайомлення з технічною документацією котла, тепловим і гідравлічним розрахунком, зняття експлуатаційної характеристики;

- повний огляд котла і його допоміжного устатковання з метою оцінки їх стану, оснащеності засобами регулювання, контроль вимірювальними приладами і автоматикою;

- складання і передача ТЕС переліку робіт по усуненню виявлених недоліків, складання і узгодження з керівництвом цеху і ТЕС технічної програми випробувань, об'єму і методів вимірювань, об'єму аналізів і виду звітності за наслідками випробувань;

- виявлення розрахунковим шляхом поверхонь нагріву, що потрапляють при зниженні тиску в режим роботи на пароводяній суміші;

- розробка схеми вимірювань для визначення теплових нерівномірностей в поверхнях нагріву і перевірки гідравлічної стійкості топкових екранів, складання креслень і ескізів на окремі вузли вимірювань (термопар, температурних вставок, напірних трубок і т. д.);

- складання і передача ТЕС завдання по підготовчих роботах до випробувань-на виготовлення і установку пристосувань, пристроїв, апаратури;

- комплектування експериментальної бригади фахівців;

- технічний нагляд за монтажем пристосувань, налагодження переносних приладів, навчання спостерігачів.

Експериментальні дослідження енергоблоку, у тому числі і котла, включають наступні заходи:

- визначення мінімального навантаження котла і енергоблоку, а також діапазону тиску середовища за умов надійності роботи поверхонь нагріву котла в стаціонарних, змінних і аварійних режимах;

- визначення статистичних характеристик котла по температурах і тиску в досліджуваному діапазоні навантажень;

- виявлення діапазону навантажень енергоблоку при роботі на живильній турбопомпі;

- зняття динамічних характеристик ділянок регулювання котла при типових збурюючих діях;

- отримання даних для оцінки водно-хімічного режиму енергоблоку в умовах глибокої зміни навантаження з ковзним тиском;

- визначення приємістості енергоблоку при роботі на номінальному і ковзному тиску;

- визначення об'єму необхідних змін теплових захистів і автоматики енергоблоку стосовно режиму роботи на ковзному тиску;

- визначення об'єму необхідних змін теплових захистів і автоматики енергоблоку стосовно режиму роботи на ковзному тиску при часткових навантаженнях.

Відповідно до задань випробувань до штатних вимірювань по одному потоку пароводяного тракту необхідно передбачити додаткове вимірювання температур металу поверхонь нагріву котла в обігрівній та в не обігрівній зонах відповідно температурними вставками і поверхневими термопарами і витрат середовища в колекторах і на вході в змійовики витратомірними трубками.

Для зняття динамічних характеристик ділянок регулювання котла і оцінки приємістості енергоблоку виконується спеціальна схема вимірювання.

Для контролю за водно-хімічним режимом роботи енергоблоку (переміщення відкладень по пароводяному тракту) слід використовувати відбірники проб по пароводяному тракту.

Дослідження барабанних котлів енергоблоків при часткових навантаженнях проводиться з метою виявлення можливості розширення регулювального діапазону навантажень при збереженні найбільшої економічності їх роботи.

Перевірку надійності робіт поверхонь нагріву барабанних котлів здійснюють за наступними параметрами: вільному рівню (для труб, виведених в паровий простір); застою і перекиданню циркуляції (для труб, виведених у водяний об'єм барабана); допустимому температурному режиму труб, що обігріваються; режиму опускної системи; надійності циркуляції при нестаціонарних режимах котла.

Режим розвантаження барабанного котла на ковзному тиску пов'язаний з необхідністю дотримання критеріїв надійності барабана. Швидкість зниження температури насичення в барабані за умовами появи в ньому додаткових напружень внаслідок зростаючої різниці температур по товщині і периметру стінки не повинна перевищувати 2°С/хв для барабанів з товщиною стінки 92 мм і 1,5°С/хв при товщині 115 мм.

Швидкість навантаження барабанних котлів при роботі на ковзному тиску обмежується в основному надійною роботою поверхонь нагріву пароперегрівників . Тому в режимах мінімальних навантажень температурні перекоси в топці і далі по газовому тракту повинні бути мінімальні. Слід враховувати, що особливо небезпечні короткочасні підвищення температур змійовиків перших ступенів ширм пароперегрівників в початковий момент навантаження котла внаслідок відставання в цей період витрати пари через змійовики в порівнянні із зростанням теплового навантаження.

У режимі ковзного тиску економайзер може перейти в «киплячий» режим роботи. На низьких навантаженнях внаслідок газових перекосів можливі значні теплові та гідравлічні нерівномірності всередині окремих пакетів економайзерів і між пакетами, що супроводжуються значними «стрибками» температур середовища в окремих відвідних трубах. Теплові та гідравлічні нерівномірності можуть спричинюватись нестійким живленням, перемиканням пальників і іншими збуреннями . В результаті в барабан з економайзера може поступати навіть перегріта пара, під впливом потоку якої в експлуатації спостерігаються локальні підвищення температури стінки барабана на 30-60°С, а також підвищення температури стінок паровідвідних труб на виході з барабана.

Дослідження прямоточних котлів надкритичного тиску в режимі ковзного тиску (для тих енергоблоків, де він доцільний) обґрунтоване, як і для барабанних котлів, за інших рівних умов зменшенням зниження економічності роботи енергоблоку в порівнянні з його роботою при часткових навантаженнях на номінальному тиску. Цей режим повинен здійснюватися при навантаженнях нижче деякого рівня (приблизно 70% номінального ), при повністю відкритій частині регулюючих клапанів турбіни, а решта повинні бути закриті. Визначальним чинником для застосування режиму ковзного тиску на енергоблоках є надійність котла в стаціонарних і змінних режимах роботи.

В зв'язку з цим застосування режиму ковзного тиску вимагає, як правило, розрахункової, а потім і експериментальної перевірки. Розрахункова оцінка режиму роботи котла проводиться для визначення потенційно небезпечних поверхонь нагріву і для уточнення об'єму експериментального контролю. Розрахунком виявляються поверхні, що працюють на двофазному середовищі, виконується оцінка температур стінки труб з врахуванням наявних даних по температурних нерівномірностях на надкритичному тиску і за умови надходження на вхід в окремі змійовики пароводяної суміші з паровмістом , що вдвічі перевищує середнє на вході.

При зниженні тиску середовища в радіаційних поверхнях нагріву нижче за критичний в них можливі порушення гідравлічного і температурного режимів.

В процесі досліджень режимів роботи прямотечійних котлів на часткових навантаженнях оцінку надійності поверхонь нагріву здійснюють за наступними основними показниками: температурному режиму металу труб, а отже, і середовища; гідравлічними і тепловими нерівномірностями; відсутності пульсацій, нерівномірностей внаслідок багатозначності, застою і перекидання середовища, а також розшарування середовища.

За цілями та умовами проведення всі дослідження можна розділити на чотири групи. До 1-ї групи відносяться дослідження, при яких визначаються можливий діапазон навантажень енергоблоку в перехідних і стаціонарних режимах, статичні характеристики по тиску і температурах, попередня характеристика переміщення відкладень по пароводяному тракту енергоблоку в діапазоні навантажень 70-30% номінального для енергоблоків з газомазутовими котлами і 70-50% для енергоблоків з пиловугільними котлами з підсвічуванням мазутом або природним газом і переходом на сухе шлаковидалення . Досліди проводяться як з включеними, так і з відключеними ПВТ.

Для отримання оціночних даних по водно-хімічному режиму потрібно перед початком кожного досліду забезпечити стабільний режим роботи на протязі приблизно 8 год.

До другої групи відносяться дослідження, при яких визначається надійність роботи поверхонь нагріву в аварійних режимах, тобто найбільш несприятливих. Перевірці підлягають наступні режими: різкі коливання тиску середовища в тракті шляхом зміни положення регулювальних клапанів турбіни, різкі короткочасні збільшення витрати палива та зниження витрати живильної води від 5 до 30 % початкового рівня, перемикання пальників, зміна степені рециркуляції димових газів, аварійний перехід живлення котла з турбопомпи на живильну електропомпу та інш.

До 3-ї групи відносять дослідження, що визначають динамічні характеристики ділянок регулювання котла. Досліди проводяться на трьох навантаженнях (70 % номінального і двох менших в межах регулювального діапазону) при роботі енергоблоку на ковзному і номінальному тиску.

Досліди 4-ї групи проводяться з метою визначення приємистості енергоблоку при роботі на номінальному і ковзному тисках. Досліди проводяться на навантаженні 55–60 % номінального. Збільшення потужності в дослідах здійснюється шляхом подачі відповідної команди на електрогідравлічну приставку (ЕГП) системи регулювання турбіни з одночасним збільшенням на еквівалентне значення навантаження котла.

В результаті проведення дослідів як на барабанних, так і на прямотечійних котлах при ковзному тиску будуються відповідні графічні залежності, аналіз яких дозволяє визначити можливість застосування перевірених режимів в умовах експлуатації.

Далі розглядаються результати експериментальних досліджень по забезпеченню надійності роботи енергоблоків 150–1200 МВт з барабанними і прямотечійними, з пиловугільними і газомазутними котлами при переведенні їх на часткові навантаження з постійним або ковзним тиском середовища.