Раздел 3

РАБОТА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В РАБОЧЕМ ДИАПАЗОНЕ НАГРУЗОК

1. Режимы работы оборудования

В период эксплуатации блоки ( котлы и турбины) работают с изменяющейся нагрузкой. Наиболее удобный и экономичный режим – номинальный (по заводским характеристикам и мощности). Следовательно, при понижениях и повышениях нагрузок блок имеет худшие показатели. Необходимо установить предел этих нагрузок, чтобы показатели надежности и экономичности не снижались ниже допустимых.

Согласно Правилам технической эксплуатации на основе испытаний устанавливаются оптимальные графики подъёма и спада нагрузок.

На пониженных нагрузках. Ограничения минимальных нагрузок зависит только от котла, так как для турбины таких ограничений практически нет.

Ограничения устанавливаются по экономическим принципам и по гидротермическому режиму котла. По гидротермическим показателям снижать нагрузку допустимо для малошлакующихся топлив до 40% и для сильношлакующихся топлив всего до 70 % от номинальной нагрузки, так как при низких нагрузках процесс горения становится нестабильным.

Практика работы барабанных котлов показывает, что опасными являются режимы, при которых паросодержание в подъёмных трубах превышает 30 – 50%, что соответствует кратности циркуляции 2-3 ( при нормальной работе кратность циркуляции для котлов с давлением 10 МПа составляет 6 – 14, для котлов с давлением 14 МПа составляет 5 – 8 ).

Для прямоточных котлов изменение нагрузки надежность по гидротермическим показателям ограничивается до 60-75 % от номинальной нагрузки. Это связано с понятием гидравлической и тепловой развёртки поверхностей нагрева и опрокидывания циркуляции рабочей среды. Промежуточным режимом до опрокидывания циркуляции рабочей среды является застой циркуляции.

Минимальная нагрузка парового котла связана с устойчивостью факела. Существуют две причины его неустойчивости: неустойчивость подачи топлива при малых нагрузках; общее понижение температуры в топке.

По экономическим показателям снижать нагрузку можно до 50-60 % от номинальной. Поэтому в среднем на котлах не рекомендуется снижать нагрузку более, чем до 50% для пылеугольных и до 40% для газомазутных).

Технический минимум нагрузки турбины с конденсатором связан с надежностью её работы и экономичностью при этих условиях. Это в основном определяется вентиляционным расходом пара в конденсатор для охлаждения выхлопной части турбины. Обычно минимальная нагрузка допускается до 15-20 % от номинальной нагрузки.

На повышенных нагрузках ( режимы перегрузок). Возможность перегрузки заложена в самой конструкции оборудования блоков. Паропроизводительность котлов выбрана по максимальному пропуску свежего пара через турбину, у которой обычно проточная часть рассчитана на пропуск пара на 10 – 15 % больше номинального расхода пара. На некоторых блоках возможность перегруза ограничивается возможностью вспомогательного оборудования и механизмов.

При перегрузе турбины следят за давлением в контрольных ступенях, температурой упорного подшипника, осевым сдвигом, вибрацией подшипников, давлением в регенеративных отборах. При надёжной работе в режиме перегруза не должно быть сильного увеличения температуры рабочих частей турбины.

Максимальная нагрузка паровой турбины может быть получена путём увеличения располагаемого теплоперепада за счет увеличения давления свежего пара.

Критериями надежности для котлов является обеспечение его работы тягой и дутьём, температура среды пароводяного тракта, отсутствие шлакования поверхностей. Длительность максимальных нагрузок для пылеугольных блоков ограничивается 4 часами. Для газомазутных длительность перегруза не ограничена.

Работа блоков на скользящием давлении. Иногда при частичных нагрузках используют снижение давления, но сохранение номинальной температуры. Для надежности снижение давления не опасно, а сточки зрения экономичности снижение давления снижает затраты на привод питательных насосов, поэтому КПД блока даже повышается.

На практике расширение эксплуатационного диапазона нагрузок осуществляется двумя путями: 1. увеличением предельной мощности путем отключения ПВД и 2. снижением нижней допустимой границы нагрузок эксплуатацией на скользящем давлении среды.

При отключении ПВД котел переходит на работу с пониженной температурой питательной воды, а чтобы это компенсировать, надо увеличивать расход топлива. Температура металла обычно при этом остаётся в норме за счет более низкой температуры воды.

2. Контроль и поддержание основных показателей работы блока

Основными показателями и параметрами, характеризующими работу блока в рабочем диапазоне нагрузок, являются:

1. Температура и давление свежего пара;

2. Нагрузка блока;

3. Число оборотов ротора турбоагрегата;

4. Вакуум в конденсаторе турбины.

Рассмотрим, в каких пределах должны поддерживаться эти показатели и с чем это связано.

Параметры свежего пара – это температура и давление.

Температура должна поддерживаться с точностью +5, - 10 ⁰С от номинальной температуры.

Повышение температуры выгодно с экономической точки зрения, так как чем выше начальная температура праа, тем больше располагаемый теплоперепад турбины, а значит увеличивается и мощность при тех же самых затратах тепла. С точки зрения надежности увеличение начальной температуры усложнит и без того тяжелые условия работы металла оборудования, то есть это не выгодно.

Понижение температуры приводит к уменьшению работоспособности пара, снижению мощности, то есть это снижает экономичность работы. С точки зрения надежности работы оборудования, то для котла снижение температуры пара не страшно. А вот на турбине это может привести к некоторому увеличению влажности пара в части низкого давления (ЧНД), возрастет износ рабочих лопаток.

Давление пара должно поддерживаться с точностью 5 кг/см² .

Повышение давления может привести к тому, что температура перегрева может возрасти, так как при большем давлении больше и температура кипения. Также при этом повышается расход топлива. Повышенное давление опасно для надежности работы оборудования.

Снижение давления понижает мощность, то есть не экономично. С точки зрения надежности оно не опасно.

Нагрузка блока выдерживается согласно диспетчерских графиков. Нагружение и разгружение блока надо вести с определенной скоростью, так как это связано с изменением расхода топлива и питательной воды. На дополнительное увеличение расхода пара требуется время, поэтому увеличение нагрузки надо делать плавно со скоростью приблизительно 1% в минуту (от номинальной мощности). Разгружение тоже надо делать плавно за определенное время. Число оборотов ротора обеспечивает частоту вырабатываемой электроэнергии. Поддерживается с точностью 0,5 об/сек, то есть 0,5 герц. Это регламентируется тем, что электрооборудование рассчитано на частоту 50 герц, отклонение от эталонной значит ухудшение качества вырабатываемой продукции – электрического тока.

Вакуум в конденсаторе считается допустимым для эксплуатации, если температура выхлопной части цилиндра низкого давления (ЦНД) не превышает 55⁰С. Если температура будет повышаться, значит выход пара из турбины затруднителен из-за плохого вакуума.