Стартовая >> Архив >> Генерация >> Режимы мощных паротурбинных установок

Скользящее давление - Режимы мощных паротурбинных установок

Оглавление
Режимы мощных паротурбинных установок
Переход к блочной компоновке электростанций
Особенности тепловых схем мощных энергоблоков
Характерные особенности предстоящего этапа энергетики
Особенности АЭС
Режимы работы современных энергосистем
Паротурбинный блок как единый энергетический агрегат
Требования к маневренности паротурбинных установок
Расчеты тепловых схем
Характеристики турбинных отсеков
Дроссельное парораспределение
Идеальное сопловое парораспределение
Реальное сопловое парораспределение
Обводное парораспределение
Турбообводное парораспределение
Компрессорно-обводное парораспределение
Выбор типа парораспределения
Работа системы регенеративного подогрева питательной воды
Отключение ПВД как источник пиковой мощности
Скользящее начальное давление пара
Тепловая экономичность работы энергоблоков при скользящем давлении
Комбинированное регулирование
Полиблочный принцип регулирования
Влияние паро-парового промперегрева на к.п.д. турбоустановки
Программы регулирования влажнопаровых турбоустановок
Скользящее давление
Работа турбоустановок при продлении рабочей кампании энергоблока
Эрозионная надежность лопаточного аппарата последних ступеней при работе турбины в переменных режимах
Графики тепловых нагрузок теплофикационных турбоустановок
Диаграмма режимов теплофикационных турбоустановок
Основные типы характерных режимов теплофикационных турбоустановок
Скользящее начальное давление пара для теплофикационных ПТУ
Теплофикационные полиблоки с параллельным соединением турбоагрегатов
Полиблочный принцип регулирования тепловой нагрузки
Влажнопаровые теплофикационные турбоустановки
Пути повышения маневренности теплофикационных турбоустановок при больших тепловых нагрузках
Уменьшение мощности турбины с частичной передачей тепловой нагрузки на ПВК
Скользящее противодавление
Список литературы

Скользящее давление оказывает серьезное влияние также на эксплуатационные характеристики реакторов. Наиболее существенным фактором, влияющим на характеристики водо-водяных реакторов при переходе к скользящему давлению пара во втором контуре, является изменение средней температуры теплоносителя в первом контуре Τι. Водо-водяной реактор имеет отрицательный температурный коэффициент реактивности [24], т. е. его реактивность р и нейтронная мощность Nр увеличиваются с понижением температуры, если нет никаких воздействий на управляющие органы реактора. В свою очередь, средняя температура теплоносителя в первом контуре определяется балансом между подводом теплоты к теплоносителю в активной зоне реактора и ее отводом Q из первого контура во второй в парогенераторе, причем для горизонтальных парогенераторов
(4-21)
где F — суммарная площадь поверхности теплообмена парогенераторов; k — коэффициент теплопередачи; Ts — температура насыщения во втором контуре, однозначно определяемая давлением пара.
Для вертикальных парогенераторов, в которых имеется экономайзерный участок, в уравнение (4-21) должна вместо Ts войти средняя температура рабочего тела в парогенераторе ТII, меньшая Тs. С понижением давления р0 средняя температура ТII будет также снижаться, хотя в отличие от температуры насыщения Тs зависимость ТII=f(p0) будет в общем случае разной для различных типов парогенераторов.
Если понизить давление р0 во втором контуре, то в· соответствии с формулой (4-21) изменится значение Q, что нарушит тепловой баланс первого контура. Если при этом отсутствуют управляющие воздействия на реактор, то увеличение отвода теплоты из первого контура вызовет понижение средней температуры теплоносителя в нем ТI. Это выведет реактор в надкритический режим и будет увеличивать нейтронный поток в активной зоне до тех пор, пока не восстановится исходная температура теплоносителя. Совместным изменением в той или иной пропорции давления пара во втором контуре, перемещением управляющих стержней реактора и изменением концентрации растворенной в теплоносителе борной кислоты может быть реализован любой закон изменения мощности реактора. Это позволяет рассматривать изменение давления р0 во втором контуре как дополнительный способ управления реактором [49]. При этом следует иметь » виду, что влияние изменения давления на мощность реактора и турбины противоположно. Так, понижение давления р0 без использования других регулирующих воздействий увеличивает мощность реактора и уменьшает мощность турбины. Возникающее противоречие может быть разрешено двумя способами. Первый из них связан с повышением мощности турбины открытием ее регулирующих клапанов. Так реализуется рассмотренная выше программа регулирования с постоянной средней температурой теплоносителя в первом контуре. Поскольку давление р0 во втором контуре при этой программе изменяется в зависимости от режима работы (см. рис. 1-6, а), то эту программу можно рассматривать как разновидность скользящего давления в широком смысле этого понятия.
Второй способ разрешения отмеченного выше противоречия — уменьшение мощности реактора опусканием управляющих стержней или повышением концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура.

Рис. 4-13. Максимальная допустимая разгрузка реактора δN, ограничиваемая нестационарным ксеноновым отравлением в различные моменты рабочей кампании т

1— постоянное давление; 2 — скользящее давление
Таким путем реализуется программа регулирования с постоянным положением регулирующих клапанов турбины. Обычно теплоэнергетики, говоря о скользящем давлении пара, имеют в виду именно этот частный случай его применения. Та же общепринятая в теплоэнергетике терминология принята в данной книге. При такой программе регулирования понижение давления во втором контуре создает дополнительный оперативный запас реактивности. В некоторых практически важных эксплуатационных ситуациях он может быть весьма эффективно использован для повышения экономичности и улучшения маневренных свойств энергоблока.
Один из примеров этого — преодоление нестационарного ксенонового отравления реактора при его разгрузке в конце рабочей кампании. При снижении мощности, связанном с уменьшением нейтронного потока, уменьшается выгорание ксенона-135, а его образование в результате радиоактивного распада иода-135, в свою очередь образовавшегося еще при работе реактора с большой мощностью, остается на прежнем уровне. Так как период полураспада ксенона-135 (9,2 ч) больше периода полураспада иода-135 (6,7 ч), при снижении мощности происходит избыточное накопление ядер ксенона-135, являющихся сильным поглотителем нейтронов [24]. Если не принять специальных мер, то в результате этого процесса через несколько часов после снижения мощности реактивность реактора станет отрицательной, количество нейтронов каждого последующего поколения будет уменьшаться, что приведет к самопроизвольной остановке реактора. Поглощение нейтронов ядрами ксенона-135 и обусловленная этим отрицательная реактивность возрастают с увеличением глубины разгрузки. В связи с этим допустимость той или иной разгрузки блока определяется имеющимся оперативным запасом реактивности для компенсации нестационарного ксенонового отравления. В конце рабочей кампании, когда управляющие стержни выдвинуты из активной зоны, а концентрация борной кислоты в теплоносителе понижена, суммарного запаса реактивности оказывается недостаточно для преодоления ксенонового отравления. Это ограничивает разгрузку блока при постоянном давлении во втором контуре в течение последней трети расчетной рабочей кампании [41]. Если же снижение мощности производить при скользящем давлении, то увеличение за счет этого оперативного запаса реактивности позволяет допустить более глубокую разгрузку энергоблока [49] в этот период (рис. 4-13).
Создание за счет скользящего давления дополнительного оперативного запаса реактивности важно в заключительной части рабочей кампании. На протяжении же большей части расчетной рабочей кампании тот оперативный запас реактивности, который заключен в управляющих стержнях и борной кислоте, вполне достаточен для маневрирования, так что нет необходимости в его увеличении в этот период. В то же время применение скользящего давления связано с наибольшими изменениями температуры теплоносителя в первом контуре по сравнению с другими программами регулирования (см. рис. 1-6). Этот побочный эффект, неблагоприятный для первого контура, является определенным минусом рассматриваемой программы регулирования.
Поскольку, однако, работа при скользящем давлении позволяет повысить тепловую экономичность турбоустановки, заслуживает внимания регулирование расхода теплоносителя в первом контуре. Это может быть достигнуто, например, тиристорным регулированием скорости электродвигателей главных циркуляционных насосов в сочетании с поочередным отключением насосов. За счет изменения расхода теплоносителя в первом контуре принципиально возможна реализация одновременно различных программ регулирования первого и второго контуров энергоблока, в том числе скользящего давления пара ро во втором контуре в сочетании с неизменной средней или выходной температурой теплоносителя в первом контуре. Так как с понижением нагрузки в этом случае возрастает разность температур, то в соответствии с формулой (4-21) уменьшение передачи теплоты Q из первого контура во второй может происходить лишь за счет снижения коэффициента теплопередачи k. При уменьшении расхода в первом контуре пропорционально ему изменяются скорость теплоносителя w и число Рейнольдса Re = wd/v, где d — диаметр трубок парогенератора; v — кинематическая вязкость теплоносителя. Пропорционально Ren уменьшается коэффициент теплоотдачи от теплоносителя первого контура к металлу поверхностей теплообмена в парогенераторах, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи k. Это показывает принципиальную реализуемость независимых программ регулирования первого и второго контуров, особенно при переходе к вертикальным парогенераторам. Однако для выдачи практических рекомендаций безусловно нужны детальные исследования характеристик оборудования в таких малоизученных режимах.
Работа кипящих канальных реакторов с графитовым замедлителем при скользящем давлении исследована в значительно меньшей мере. Переход к скользящему давлению изменяет условия работы канальных реакторов в большей мере, чем водо-водяных. Это обусловлено тем, что снижение давления и температуры теплоносителя непосредственно в каналах реактора понижает температуру топлива и графита, плотность пара и увеличивает объемное паросодержание. Отмеченные факторы оказывают противоречивое влияние на нейтронно-физические характеристики реактора, изменяя его реактивность. Экспериментальными исследованиями, проведенными на блоке РБМК-1000 [49], установлено, что по отношению к возмущению давлением реактор обладает отрицательным коэффициентом реактивности др/др, что делает его при скользящем давлении устойчивым объектом регулирования [24]. Неравномерность нейтронного потока в активной зоне при скользящем давлении, как показали испытания [49], оказывается меньшей, чем на таких же уровнях мощности при постоянном давлении.
Увеличение оперативного запаса реактивности принципиально может быть использовано для преодоления ксенонового отравления, получения пиковой мощности, а в некоторых случаях (например, при длительной работе с неполной нагрузкой) для увеличения степени выгорания топлива и сокращения частоты его перегрузок, хотя значение этих факторов для канальных реакторов будет меньшим, чем для водо-водяных. Переход к скользящему давлению позволяет также уменьшить число находящихся в работе циркуляционных и питательных насосов, что сокращает затраты энергии на собственные нужды.
Для окончательного ответа на вопрос о перспективах применения скользящего давления для блоков с канальными реакторами необходимо продолжить эти первые исследования с целью выяснить, не меняется ли отмеченный выше эффект в процессе эксплуатации, проанализировать температурные режимы каналов реактора, барабана-сепаратора, а также условия работы контура многократной принудительной циркуляции.



 
« Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт   Результаты внедрения разработок по повышению эффективности золоулавливания »
электрические сети