Стартовая >> Архив >> Генерация >> Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах

Применение суперкритических параметров пара на промышленных энергоблоках - Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах

Оглавление
Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах
Исследования для использования суперкритических параметров пара
Применение суперкритических параметров пара на промышленных энергоблоках
Особенности новейших угольных энергоблоков ТЭС
Разработка ПГУ с КСД

В табл. 5 представлены основные угольные энергоблоки большой мощности, которые были построены в Японии в последние годы. Некоторые из них уже работают при температурах пара 593°С и выше, т.е. при суперкритических параметрах.
На электростанциях, эксплуатируемых EPDC, энергоблок № 2 электростанции Мацуура и недавно введенные в эксплуатацию энергоблоки №1,2 электростанции бухты Татибана успешно работают с суперкритическими параметрами пара. Далее описываются особенности энергоустановок этих двух электростанций.

Таблица 5
Новейшие мощные энергоблоки углесжигающих ТЭС Японии


Энергоблок

Энергетическое
предприятие

Номинальная выходная мощность, МВт

Давление в главном паропроводе, МПа

Температура пара, °С

Дата введения в эксплуатацию

Рэйхоку № 1

Kyusyu Electric Power Co

700

24,1

566/566

Июль 1995

Хараномати № 1

Tohoku Electric Power Co

1000

24,5

566/593

Июль 1997

Мацуура № 2

EPDC

1000

24,1

593/593

Июль 1997

Нанао-Оота № 2

Hokuriku Electric Power Co

740

24,1

593/593

Июль 1998

Хараномати № 2

Tohoku Electric Power Co

1000

24,5

600/600

Июль 1998

Мисуми № 1

Tyugoku Electric Power Co

1000

24,5

600/600

Июль 1998

Бухта Татибана

Kyusyu Electric Power Co

700

24,1

566/593

Июль 2000

Бухта Татибана № 1

EPDC

1050

25

600/610

Июль 2000

Цуруга № 2

Hokuriku Electric Power Co

700

24,1

593/593

Октябрь 2000

Рэйхоку № 2

Kyusyu Electric Power Co

700

24,1

593/593

Июль 2001

Бухта Татибана № 2

EPDC

1050

25

600/610

Июль 2001

Общие сведения об энергоблоках с суперкритическими параметрами.

В табл. 6 сопоставлены суперкритические параметры пара энергоблока № 2 электростанции Мацуура и энергоблоков №1,2 электростанции бухты Татибана со сверхкритическими параметрами пара энергоблока № 1 электростанции Мацуура. За счет применения материалов с высокотемпературной стойкостью и охлаждения турбин температуры пара на энергоблоке № 2 электростанции Мацуура и на энергоблоках
№1,2 электростанции бухты Татибана повышены до 593/593°С и 600/610°С соответственно.

Таблица 6
Энергоблоки углесжигающих ТЭС EPDC, работающих с суперсверхкритическими параметрами пара


Параметр

Бухта Татибана №1,2

Мацуура № 2

Мацуура № 1*

Номинальная мощность, МВт

700/1050

1000

1000

Давление пара, МПа

25,0

24,1

24,1

Температура пара, °С

600/610

593/593

538/566

Снижение удельного расхода тепла, %

+4

+3

База

Год начала эксплуатации

2000

1997

1990

* Сверхкритические параметры пара.

Повышение параметров пара до суперкритических позволило снизить удельные расходы топлива на выработку электроэнергии на энергоблоке № 2 электростанции Мацуура на 3%, а на энергоблоках №1,2 электростанции бухты Татибана - на 4%.
В г. Иокогама планируется ввести в эксплуатацию энергоустановку мощностью 600 МВт с такими же, как на электростанции бухты Татибана, параметрами пара.
Далее более подробно рассмотрены технические решения, большинство которых применено для реализации суперкритических параметров пара на энергоблоках №1,2 электростанции бухты Татибана, являющихся новейшими в данный момент установками, работающими в наиболее тяжелых условиях.
Меры, принятые для обеспечения работы котлов с суперкритическими параметрами пара. Теплопередающие поверхности котлов усовершенствованы для обеспечения необходимых параметров пара. Их увеличение при повышении температуры пара минимизировано путем оптимизации компоновки основного и промежуточного пароперегревателей и модификации вторичного пароперегревателя.
Система управления температурой пара изменена. Применены трехступенчатая каскадная система впрысков для регулирования температуры пара в главном паропроводе, а также системы вторичной циркуляции газов и параллельной задвижки газа в задней теплопередающей зоне для регулирования температуры пара при вторичном перегреве.
Для узлов, работающих при высоких температурах, выбраны оптимальные материалы. Для труб высокотемпературной зоны перегрева применены аустенитные нержавеющие стали 18Cr9Ni и 18Cr10Ni с дробеструйной обработкой внутренних поверхностей, обладающие высокой стойкостью к высокотемпературной коррозии, окислению водяными парами и высокой жаропрочностью.
Система охлаждения ротора турбины высокого давления
Рис. 4. Система охлаждения ротора турбины высокого давления: - охлаждающий пар; протекающий пар высокой температуры; 1 - реактивная ступень высокого давления; 2 - рабочая лопатка регулирующей ступени; 3 - обратный паровой канал; 4 - сопловая коробка; 5 - сопло регулирующей ступени; 6 - канал для подвода охлаждающего пара

 

Система охлаждения ротора турбины среднего давления
Рис. 5. Система охлаждения ротора турбины среднего давления:
1 - термоэлектрический термометр; 2, 4, 6 - направляющая лопатка № 3, 2, 1 соответственно; 3, 5 - рабочая лопатка № 2, 1 соответственно; 7 - рабочая лопатка первой и второй ступени; 8 - ротор турбины среднего давления; 9 - зазор для охлаждения; 10 - охлаждающий пар; 11 - ротор турбины

Для высокотемпературных необогреваемых деталей выбрана ферритная нержавеющая сталь 9Cr1Mo, имеющая высокую стойкость к окислению водяными парами и жаропрочность.
В табл. 7 указаны материалы, примененные в высокотемпературных зонах котлоагрегата, и наиболее высокие давление и температура пара, которые испытывают соответствующие детали, а на рис. 1, 2 сопоставлены условия работы труб четвертого пакета промежуточного пароперегревателя и главного паропровода энергоблоков №1, 2 ТЭС Мацуура и энергоблока № 1 ТЭС бухты Татибана.
Примененные на новых энергоблоках материалы для труб обладают одинаковыми с традиционными или более высокими показателями стойкости против окисления водяными парами внутренних поверхностей труб. На рис. 3 показана зависимость толщины оксидной пленки, образующейся на внутренней поверхности труб, от времени воздействия на них пара при температуре 600°С.
Меры, принятые для обеспечения работы турбин с суперкритическими параметрами пара. Наряду с применением материалов с высокой жаропрочностью в конструкцию турбин внесены важные изменения.
В табл. 8 и 9 приведены данные о материалах деталей турбин высокого и среднего давления. В качестве материала роторов для турбины энергоблока № 2 электростанции Мацуура применили кованую сталь 12Cr, а для турбин электростанции бухты Татибана - усовершенствованную кованую сталь 12Cr. Суть усовершенствования заключается в повышении жаропрочности за счет добавок, в частности, вольфрама. Для высокотемпературных рабочих лопаток турбин ТЭС бухты Татибана также использована усовершенствованная сталь 12Cr.
Сталь 9Cr применена для ответственных клапанов и пароподводящих патрубков, а литая сталь 12Cr - для корпусов.
Турбины высокого давления энергоблока № 2 ТЭС Мацуура и энергоблока № 2 ТЭС бухты Татибана выполнены с охлаждением роторов. Для этого в пространство между ротором и сопловыми коробками регулирующей ступени предусматривается подвод охлаждающего пара из камеры регулирующей ступени через каналы, выполненные в теле диска. Этот пар циркулирует затем через обратный паровой канал и каналы в сопловых коробках в надбандажное пространство регулирующей ступени. Охлаждающий пар запирает протечки пара высокой температуры из осевого зазора регулирующей ступени и предотвращает повышение температуры ротора (рис. 4).
Турбины среднего давления энергоблока № 2 ТЭС Мацуура и энергоблоков №1,2 ТЭС бухты Татибана также выполнены с охлаждением ротора и хвостовика рабочей лопатки первой и второй ступени. Оно осуществляется отработавшим в турбине ВД паром, который подводится в пространство между ротором и паровпуском (рис. 5).
Пароподводящие патрубки турбин высокого и среднего давления энергоблока № 2 ТЭС Мацуура и энергоблоков №1,2 ТЭС бухты Татибана выполнены двухстенными. Внешние корпуса турбин отлиты из стали CrMo, свойства которой обеспечивают работу лишь при обычных сверхкритических параметрах пара. Внутренние пароподводящие патрубки, соприкасающиеся с высокотемпературным паром, изготовлены из стали 9Cr, а внешние - из стали CrMo. В пространство между внешними и внутренними патрубками подводится охлаждающий пар.
Сопловая коробка двухпоточной турбины высокого давления для предотвращения тепловых напряжений выполнена сборной, сварной, с центральной опорой, что уменьшило тепловые деформации.
Эта мера предотвращает возможные изнашивания или даже повреждения с пригоранием подшипников ротора. Шейки роторов, изготовленные из стали 12Cr или улучшенной стали 12Cr, выполнены с наплавкой из стали с низким содержанием хрома.

Для повышения КПД длина рабочих лопаток последней ступени ЦНД увеличена: для энергоблока № 1 ТЭС бухты Татибана до 1219, а для энергоблока № 2 - до 1168 мм.
Для энергоблока № 2 ТЭС Мацуура и энергоблока № 2 ТЭС бухты Татибана проточная часть и лопатки ЦНД спроектированы с применением трехмерных расчетов течения пара. Это позволило повысить КПД всего ЦНД более чем на 0,6% (по расчетной оценке).
На последней ступени ЦНД энергоблока № 2 ТЭС бухты Татибана укрупнили хвостовики лопаток и межлопаточные каналы в целях снижения возникающих напряжений, а также применили цельные бандажированные лопатки для снижения вибрационных напряжений. Все это привело к повышению надежности турбин.

Эксплуатация энергоблоков, работающих с суперкритическими параметрами пара.

Энергоблок № 2 ТЭС Мацуура и энергоблоки №1,2 ТЭС бухты Татибана эксплуатируются со скользящим давлением пара на частичных нагрузках. Это позволяет повысить маневренность, уменьшить время пусков и быстрее изменять нагрузки. Блоки обычно эксплуатируются непрерывно с изменением нагрузки по суточному графику, редкими остановами и последующими пусками (особенно для ТЭС бухты Татибана).
Энергоблок № 2 ТЭС Мацуура проработал более 32 тыс. ч после ввода в эксплуатацию в июле 1997 г., а энергоблоки №1,2 ТЭС бухты Татибана - соответственно более 9 и 6 тыс. ч после пуска в июле и декабре 2000 г.



 
« Эксплуатация генераторов   Электрогидравлический динамический генератор »
электрические сети