книги из ГПНТБ / Вайсман М.Д. Режимы и способы пуска блоков сверхкритического давления учеб. пособие

пар от станционного РОУ. Установленный перед КСН на тру­

Избыток пара, выделяющегося в растопочном расшири­ теле при давлении 12—15 кгс/см2, отводится через автомати­ ческий сбросной клапан в конденсатор.

При нагружении турбины в периоде пуска постепенно прикрываются клапаны на линии отвода среды из встроен­ ных сепараторов в расширитель. В связи с этим после при­ ема турбиной нагрузки в 10% номинальной питание паром деаэраторов переводится на холодные нитки промперегрева.

Конвективная шахта парогенератора разделена вдоль

устанавливаются последовательно (по ходу газов) выходной - конвективный пакет перегревателя первичного пара и пере­ греватель промперегрева. Такая «расщепленная» компоновка конвективного газохода позволяет регулировать температуру промперегрева, как в эксплуатационных режимах, так и при пуске, изменением расходов газа через боковые отсеки. В слу­ чае необходимости могут быть включены аварийные впрыски.

Таким образЬм, показанные на схеме рис. 3 байпасы про­ межуточных перегревателей служат лишь дополнительным средством регулирования температуры горячего вторичного пара. Байпасы можно использовать также в интервале нагру­ зок корпуса, не превышающих 30% поминальной. Основным средством регулирования служит перераспределение газов между параллельными газоходами конвективной шахты.

Весьма перспективным средством снижения общей метал­ лоемкости парогенератора, упрощения тепловой схемы и коммуникаций блока, уменьшения количества арматуры, а следовательно и снижения стоимости энергетической уста­ новки фиксированной мощности является переход к однокорпусиым парогенераторам, так называемым моноблокам.

Упрощенная пусковая схема моноблока 500 МВт, заим­ ствованная из [8], приведена на рис. 4. Там же дан перечень элементов схемы.

Цусковая схема моноблока разработана в соответствии с общими принципами типовой системы пуска: отводом среды во встроенные сепараторы, сбросом в растопочный расшири­ тель и обводом всей турбины одним байпасом.

Пароводяной тракт котла разделен на два автономных потока. Увеличенный, по сравнению с дубль-блоком, расход среды по потоку приводит к увеличению сечений сбросных

20

трубопроводов. В частности, диаметр и толщина стенки тру­ бопровода перед ВЗ составляют 426/50 мм, против 325/45 у дубль-блоков 300 МВт. В моноблоках 500 МВт при чисто прямоточной циркуляции в экранах растопочная нагрузка котла может быть принята согласно [8] равной 20% номи­ нальной, т. е. 330 т/ч.

тельный трубопровод; 6 — шайбовый набор; / —трубопровод к пусковому впрыску; S —кла­ пан на трубопроводе рециркуляции воды в деаэратор; 9 — регулирующий питательный кла­

40, 41 — горячий паропровод промперегрева и пусковой впрыск; 42 —сброс пара в конден­ сатор; 43 — Ц С Д и Ц Н Д \ 44 —конденсатор; 45 —конденсатный насос I ступени; 46 — кои- \ денсатоочнстка; 47 —конденсатный насос И ступени; 48 — группа ПН Д\ 49 — общестанци­ онная магистраль 13 кгс/см'-, 300350 °С; 50 — подвод стороннего пара

Давление в растопочном расширителе предусматривается на уровне 5—6 кгс/см2. В этом интервале давлений удельный объем насыщенного пара примерно в 300 раз превышает удельный объем жидкости. При сбросе среды из сепаратора через дроссельные клапаны (15, 16) (рис. 4) часть жидкости

21

будет испаряться непосредственно у входа в сбросной трубо­ провод, что повлечет за собой резкое возрастание удельного объема образующейся парожидкостной смеси. В указанном

условиях для пропуска тех количеств среды; которые отво­ дятся из сепараторов, требуются большие проходные сечения; это затрудняет компоновку и усложняет всю систему сброс­ ных трубопроводов.

Для уменьшения размеров трубопроводов в схеме пре­ дусмотрены подпорные устройства 19, расположенные у вхо­ да в расширитель 20. Их установка вызывает повышение давления в сбросных линиях, а следовательно уменьшение как степени испарения поступающей в них жидкости, так и удельного объема протекающего влажного пара. Применение подпорных устройств позволяет ограничиться [8] двумя сброс­ ными трубопроводами 18 сіу = 200 мм.

Перегреватель промперегрева размещается в зоне относи­ тельно пониженных температур продуктов горения. При но­ минальной нагрузке температура газов перед промперегревателем не превышает 850° С. Это позволяет выдерживать пром- 'перегреватель в безрасходном режиме вплоть до 30% произ­ водительности котла [8].

В пусковом периоде и частичных нагрузках турбины, при фиксированном расходе топлива тепловосприятие распреде­ ляется между поверхностями нагрева моноблока иначе, чем в одном работающем корпусе дубль-блока. В топочной камере моноблока, при одинаковом расходе топлива и одинаковых избытках воздуха, критерий Во меньше, чем в камере одного корпуса дубль-блока. Уменьшению, Во сопутствует, как изве-

. стно, снижение температуры газов на выходе из топки, а зна­ чит и во всем конвективном тракте. Это способствует повы­ шению устойчивости в процессе пуска температуры промпе­ регрева. Исследования ВТИ привели к заключению, что в рас­ сматриваемой схеме можно отказаться от паровых байпасов системы промперегрева и регулировать температуру пара од­ ними пусковыми впрысками, вмонтированными в. горячие нитки промперегрева.

Пропускная способность БРОУ (33) составляет 30% номи­ нальной производительности парогенератора, при давлении свежего пара 160 кгс/см2. При глубоких провалах нагрузки давление свежего пара возрастает и на протяжении до 30 с может сохраняться на уровне срабатыванияпредохранитель­ ных клапанов (270 кгс/см?). В этих условиях пропускная спо­ собность пуско-сбросного устройства" (включая расход ох­ лаждающей воды) достигает 60% номинальной производи-

22

тельности котла. На этот расход должны рассчитываться бай­ пасный 'обвод турбины и пароприемное устройство конденса­ торов.

Сепараторный режим пуска со скользящими параметрами пара принят и на зарубежных станциях. В качестве примера на рис. 5 приведены принципиальная тепловая (а) и упро­ щенная пусковая (б) схемы блока 600 МВт станции Тэннере Крик в США [9]. Цикл с двумя промежуточными перегрева­ ми; производительность парогенератора и параметры пара высокого давления, а также после первого и второго промпе­ регрева указаны на схеме. Турбина блока двухвальная, ско­

ПВД № 8 направляется пар, прошедший первые шесть сту­

в ПВД № 3 и № 2 от турбины питательного насоса; отрабо­ тавший в ней пар поступает в ПНД № 1.

Встроенная задвижка (на схеме она названа «клапан раз­ деления котла») отключает экономайзер и топочную часть пароводяного тракта котла от перегревателей / и II ступени. Судя по схеме, сепаратор выносной, в начальном периоде пуска прокачиваемая через него среда сбрасывается в кон­ денсатор. Образующийся в сепараторе пар (при соответ­ ствующем повышении температуры среды перед ВЗ) направ­ ляется в перегреватели, а затем обогревает паропроводы и стопорные клапаны турбины. Вода из сепаратора поступает в ПВД № 8 и № 7, где подогревает питательную воду, и по­ том отводится в конденсатор. С помощью байпаса ВЗ посте­ пенно повышается давление в пароперегревателях, паропро­ водах и перед регулирующими клапанами турбины.

Так как питательный электронасос отсутствует, то в стар­ товом периоде пуска пар для работы турбины питательного турбонасоса подается либо от соседнего блока, либо от вспо­ могательных котлов станции. Следует полагать, что в режи­ ме холостого хода и при глубоких . провалах электрической нагрузки, когда давления в проточной части турбины и в па­ ропроводах промперегревов значительно снижены, может также потребоваться подача пара к турбине ПТН от посто­ роннего источника, либо должна быть проложена линия БРОУ—ПТН.

Еще одним примеров может служить схема моноблока 300 МВт, установленного на электростанции Герш в ФРГ [10]. В составе блока имеется прямоточный парогенератор производительнбетью 930 т/ч, вырабатывающий пар до критиче-

23

ского давления 210 кгс/см2; температуры пара 530/530°С (один промперегрев) также ниже принятых в СССР для бло­ ков такой же мощности.

Упрощенная схема установки приведена на рис. 6, заим­ ствованном из [10].

Рис. б. Схема трубопроводов, моноблока 300 МВт:

1 —котлоагрегат; 2 —турбоагрегат; 3 —конденсатные насосы; 4 — обессоливание конденса­ та; 5 — подогреватели низкого давления; 6 — деаэраторы; 7 — питательные насосы; 8 — по­ догреватели высокого давления

Парогенератор двухпотонный, со встроенным в каждый, поток сепаратором. Для поддержания необходимой по усло­ виям надежной работы радиационных поверхностей скорости движения парожидкостной среды при значительных сниже­ ниях нагрузки (до 20% номинальной) в системе парогенера­ тора предусмотрена рециркуляция среды, с помощью спе­ циальных перекачивающих насосов, из встроенных сепарато­ ров к приемным коллекторам радиационной части.

Своеобразной стороной схемы является отсутствие глав­ ных паровых задвижек у котла. Это может объясняться одно­ корпусной конструкцией парогенератора. Вообще, на паро­ проводах свежего пара единственными запорными устрой­ ствами служат быстрозапорные • клапаны' перед турбиной. Отсутствуют также предохранительные клапаны на линиях

25

пара высокого давления; их функции возлагаются на быстро­ действующие редукционно-охладительные установки, сбрасы-. вающие свежий пар в холодные нитки промперегрева.

К особенностям пуска относится вакуумирование системы

ном сепараторе и обводных устройствах. Так как котел за­ полняется горячей водой, то в условиях вакуума возникает самоиспарепие части жидкости, возрастающее после зажига­ ния горелок.

Образующийся пар движется в направлении к конденса­ тору, прогревая элементы схемы. Представляется, что под вакуумом можно производить пуск блока только из холод­ ного состояния. Хотя количество тепла, передаваемого обо* греваемым элементам установки, в конечном счете опреде­ ляется тепловыделением в топке парогенератора, возможно, что вакуумирование несколько сокращает продолжитель­ ность стартового периода пуска. Однако следует полагать, что на протяжении вакуумной фазы пуска должны быть за­ крыты дренажи вакуумированных полостей. При этом неиз­

§ 3. Характерные предпусковые состояния блока

Общая программа пуска дубль-блоков одинакова как для первых пусков вновь установленных агрегатов, так и дей­ ствующих, после остановки любой продолжительности, т. е. пуск из каких угодно начальных тепловых состояний может производиться по одной и той же программе..

Программа пуска дубль-блоков 300 МВт включает сле­ дующие стадии:

а) растопку, первого корпуса котла, выработку в нем и подачу к турбине пара с параметрами, необходимыми для разворота ротора;

б) прогрев, вывод на номинальную скорость вращения и включение в сеть турбогенератора;

в) нагружение турбогенератора и повышение его мощно­ сти (путем увеличения производительности котла) на сколь­ зящих параметрах пара до 10 МВт, затем подъем давления свежего пара до 240 кгс/см2 и дальнейшее нагружение тур­ бины до 140—150 МВт;

г) растопку и подключение к работающей турбине вто­ рого корпуса котлаг

д) переход с ПЭМ па ПТН при . нагрузке блока — 180 — 200 МВт;

26

времени, в течение которого блок не работал, а следователь­ но, от его теплового состояния к началу пуска. На режим пуска в большой мере влияет различная скорость остывания составных элементов остановленного блока. Наиболее быстро остывает парогенератор, особенно если после его остановки

/

Рис. 7. Кривые изменения температуры главного паропровода и выходных камер при остывании котла

Температуря: / —хорошо изолированных зон главного паропровода при естественном остывании; 2 —участ­ ков вблизи предохранительных клапанов по термопа­ рам -температура пара за котлом“ при естественном остывании; 3 —выходных камер котла при вентили­

руемом топке

топка вентилируется; существенно медленнее остывают хоро­ шо изолированные участки главного паропровода; еще медленнее остывает массивный корпус турбины.

Различен также темп остывания отдельных узлов каждого из агрегатов, входящих в состав блока. Например, измере­ ния, проведенные на одном из блоков, показали [11]; что после 10 часов простоя температура змеевиков ширм при естествен­ ном охлаждении.снизилась до 170°С; температура же толсто­ стенного коллектора ширм сохранялась на уровне 370° С. Ход изменения температуры главного паропровода и выход­

сти довольно часто бывают в условиях пятидневной рабочей недели) температура паропровода превышает температуру

27

ивыше градусов, пар, направляемый в паропроводы высо­ кого давления и промперегрева, должен быть перегрет до сравнительно высокой температуры, во избежание расхолажи­ вания системы. Тем самым исключается подача в трубопро­ воды промперегрева пара из растопочного расширителя. Вообще же в организации стартового режима котла надо исходить не только из температуры паропроводов, но и из теплового состояния камер поверхностей нагрева, коллекто­ ров и соединительных турбопроводов, расположенных после ВЗ. В частности, в сепараторном периоде пуска при горячих камерах требуется выдерживать температуру среды перед ВЗ

идавление в сепараторе на таком уровне, чтобы пар, направ­ ляемый в перегревательную часть тракта, не вызывал рез­ кого охлаждения (теплового удара) разогретых толстостен­ ных деталей.

Опыты, поставленные на одном из блоков, показали [12], что подъем температуры среды, при сохранении на допусти­ мом уровне температуры металла ширм, мог быть достигнут лишь в результате включения только нижнего яруса горелок и больших избытков воздуха в топочной камере.

Специфичны пуски из иных начальных состояний, напри­ мер, при • сохранившемся избыточном давлении в тракте до ВЗ и др.

Значительной неравномерностью характеризуется также остывание элементов турбины. Наиболее медленно остывает верхняя часть корпусов ЦВД и ЦСД в сечении паровпуска; значительно интенсивнее — перепускные трубы, ведущие от регулирующих клапанов. Заметим, что после остановки кор­ пус ЦСД в течение некоторого времени сохраняет более вы­ сокую температуру, чем ЦВД. В последующем картина ме­ няется и температура ЦСД становится ниже, чем ЦВД. Изме­ рения температур металла турбоустановки К-300-240 ХТГЗ одного из'блоков показали [13], что после простоя ~40 часов температура верхней образующей ЦВД в сечении паровпуска, составляющая 360?С, превышала на 80° температуру корпуса стопорного клапана и на 180—200° температуру стенок пере­ пускных труб.

Разумеется, темп естественного остывания деталей зави­ сит от качества и состояния изоляции и не одинаков у раз­ ных турбоагрегатов, однако, как показывает опыт, величина различия при удовлетворительном качестве изоляции сравни­ тельно невелика.

Иллюстрацией могут служить представленные в табл. 1 результаты измерения температуры некоторых узлов другой турбоустаиовки того же типа, при простоях различной про­ должительности [14].

28