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

Особенности АЭС - 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

Атомные электростанции. На протяжении по меньшей мере первой половины предстоящего этапа основу атомной энергетики будут по-прежнему составлять АЭС с реакторами корпусного и канального типов на тепловых нейтронах [65]. Преимущественное применение на них найдут турбины, работающие на насыщенном паре. Влияние начального давления пара на эффективность блоков такого типа неоднозначно (см. гл. 4). С одной стороны, с повышением начального давления в определенной мере возрастает термический к. п. д. цикла ПТУ. С другой стороны, при этом уменьшается (при прочих неизменных условиях, в том числе начальном обогащении топлива) глубина выгорания топлива. Кроме того, с повышением начального давления пара увеличиваются капитальные затраты на сооружение АЭС, а также возрастает опасность снижения надежности. Поэтому для каждого уровня единичной мощности блока и начального обогащения топлива существует технико-экономический оптимум начального давления пара [3, 41]. Принятые в настоящее время значения (6—7 МПа) близки к оптимальным и, по-видимому, сохранятся в предстоящий период для вновь создаваемых блоков этого типа. Однако с учетом выявленных возможностей продления рабочей кампании энергоблоков и повышения за счет этого интегрального к. п. д. блока (см. гл. 4) может оказаться рентабельным некоторое повышение начального давления пара.
Большинство энергоблоков с канальными реакторами типа РБМК будет работать на насыщенном паре. Вместе с тем некоторая часть реакторов этого класса (реакторы типа РБМК-П [65]) может быть выполнена в варианте с ядерным перегревом пара в специальных перегревательных каналах. Давление пара сохранится на том же уровне (6,5 МПа), что и для других реакторов этого класса. Температура перегрева пара 723 К. Ядерный перегрев пара позволит повысить тепловую экономичность ПТУ, уменьшить затраты на ее сооружение и повысить ее надежность. Турбоустановки энергоблоков типа РБМК-П существенно приблизятся к ПТУ ТЭС, но промперегрев пара в них будет осуществляться насыщенным паром, отобранным из барабана-сепаратора, а питательные насосы будут иметь электропривод или сочетание турбинного и электрического привода. В тепловой схеме рассматриваемых турбоустановок будут отсутствовать регенеративные подогреватели высокого давления.
В соответствии с Энергетической программой СССР будут ускорены темпы строительства АЭС с реакторами на быстрых нейтронах [48, 65]. Длительное время в атомной энергетике будут в определенной пропорции сочетаться АЭС с реакторами на быстрых нейтронах и АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, причем первые займут место в базовой области графика нагрузок энергосистем, постепенно вытесняя АЭС с реакторами на тепловых нейтронах в область полупиковых нагрузок.
Наиболее перспективными по современным представлениям типами первого контура энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах являются жидкометаллический и газовый контуры [3, 41]. В перспективе некоторое применение найдут также пароохлаждаемые реакторы [30]. В начальный период строительства АЭС с реакторами на быстрых нейтронах для них будет применяться паротурбинный цикл с начальными параметрами пара, обычными для ТЭС, но с промперегревом, производимым насыщенным паром. Пример турбоустановок этого типа — агрегат К-800-130. В дальнейшем, по-видимому, уже за пределами рассматриваемого периода могут найти применение высокотемпературные реакторы [41, 651. В принципе для них может быть использован паротурбинный цикл сверхвысоких параметров. Однако рациональность этого не очевидна, по меньшей мере для блоков с жидкометаллическими и газовыми реакторами. Наличие в тепловых схемах таких блоков первого жидкометаллического или газового контура приводит к мысли о целесообразности применения для них комбинированных энергетических установок с газовыми турбинами, турбинами на парах металлов или с МГД-генераторами. Можно ожидать, что в паровой части таких установок найдут применение турбины с начальными параметрами, не превышающими их освоенных значений для обычных ТЭС [33].
Теплофикация. Как и на предшествующих этапах, существенную роль на предстоящем этапе энергетики будет играть комбинированное производство тепловой и электрической энергии. Доля теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) будет сохраняться примерно такой же, как и ранее. Основная часть ТЭЦ будет сосредоточена в Европейской части СССР, в районах крупных промышленных центров.
Для ТЭЦ, работающих на органическом топливе, в течение большей части рассматриваемого этапа будут использоваться преимущественно турбоагрегаты мощностью от 80 до 250 МВт. Большинство этих агрегатов предназначено для работы на докритических параметрах пара (давление 12,7 МПа); для сверхкритических параметров (23,5 МПа) спроектирован лишь один из них — турбоагрегат Т-250/300-240, имеющий промперегрев пара. Большинство турбоагрегатов ТЭЦ на докритические параметры (кроме турбины Т-180/210-130) будет выполняться без промперегрева пара. Блочная компоновка будет применена практически для всех вновь вводимых ТЭЦ, как с промперегревом пара, так и без него. Для теплофикационных турбин, как и в настоящее время, будет широко применяться ступенчатый подогрев сетевой воды и перевод агрегатов на работу с ухудшенным вакуумом при использовании конденсатора для подогрева подпиточной (реже сетевой) воды.
Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ) будут создаваться на базе реакторов на тепловых нейтронах. Вопрос о путях развития атомной теплофикации является в настоящее время предметом дискуссии.
Некоторые специалисты [8, 46 и др.] считают наиболее перспективными АТЭЦ на базе специализированных теплофикационных влажнопаровых турбин типа ТК-450/500-60(68) или Т-500-60 (68), работающих в блоке с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР-1000. По мнению других специалистов [9], в ряде случаев эффективно теплоснабжение потребителей за счет пара нерегулируемых отборов конденсационных турбин АЭС. Это позволит использовать для теплофикации энергоблоки с реакторами как корпусного, таки канального типа и турбоустановками мощностью до 1000 МВт. Сопоставляя эти мнения, отметим, что каждое из них можно считать правомерным для определенных условий теплоснабжения. Поэтому можно полагать, что в ближайшей перспективе для атомной теплофикации найдут применение как специализированные теплофикационные турбины типа Т или ТК, так и обычные влажнопаровые турбины с нерегулируемым отбором пара. Будут строиться также атомные станции теплоснабжения (ACT), предназначенные только для производства тепловой энергии [65].
Наряду с вводом новых мощностей на ТЭЦ определенную роль в покрытии тепловых нагрузок сыграет также проводимая по инициативе Харьковского филиала ЦКБ Главэнергоремонта модернизация конденсационных паровых турбин с устройством на них регулируемых отборов пара [26]. Эта модернизация, связанная с реконструкцией проточной части и системы регулирования, установкой регулирующих органов перед ЧНД, изменением тепловой схемы, охватывает широкий круг конденсационных паровых турбин мощностью от 25 до 300 МВт. В результате модернизированные турбины становятся агрегатами типа ТК. Такая модернизация, общий объем которой уже превысил 15 млн. кВт установленной мощности, оказывается экономически весьма эффективной, поскольку позволяет организовать теплоснабжение развивающихся промышленных районов от ранее построенных КЭС в очень короткие сроки без существенных капитальных затрат, связанных со строительством новых ТЭЦ, и без использования для них дополнительного дефицитного топлива. К тому же перевод в теплофикационный режим, уменьшая пропуск пара в конденсатор, повышает тепловую экономичность модернизированных электростанций. В ряде случаев модернизация позволяет сделать рентабельной дальнейшую работу и этим увеличить срок службы оборудования, отработавшего нормативный ресурс и имевшего до модернизации низкие технико-экономические показатели.
Основные проблемы предстоящего этапа. В соответствии с Энергетической программой СССР [48] главной стратегической задачей предстоящего этапа энергетики по-прежнему будет обеспечение опережающих темпов увеличения производства электрической энергии, необходимых для планового развития всего народного хозяйства и удовлетворения неуклонно растущего бытового потребления энергии. Эта задача будет решаться, во-первых, за счет ускорения строительства тепловых, атомных и гидравлических электростанций и освоения их в промышленной эксплуатации, а во-вторых, за счет повышения уровня эксплуатации ранее введенного энергетического оборудования. Основные проблемы предстоящего этапа будут определяться прежде всего ограничениями на материальные и трудовые ресурсы, которые могут быть использованы в энергетике. В первую очередь это относится к топливным ресурсам, особенно в Европейской части СССР. Важнейшей задачей предстоящего этапа энергетики будет сокращение до минимума потребления в энергетике становящегося все более дефицитным жидкого, а в дальнейшем и газообразного топлива. Главный путь решения этой задачи — наращивание энергетических мощностей за счет преимущественного строительства АЭС, а также ТЭС, работающих на дешевых твердых топливах (частично с их предварительной газификацией) [48]. Вместе с тем эта задача предопределяет, с одной стороны, сокращение числа часов использования агрегатов, работающих на жидком и газообразном топливе, за счет перевода их в полупиковый и, по возможности, даже в пиковый режим работы, а с другой — необходимость в повышении тепловой экономичности таких агрегатов как при номинальной мощности, так и при частичных нагрузках. Говоря о преимущественной роли повышения тепловой экономичности блоков при частичных нагрузках, не следует вместе с тем впадать в крайность и недооценивать роль пусть даже небольшого повышения экономичности номинального режима. Следует иметь в виду, что масса топлива, сэкономленного от повышения к. п. д. установки на 0,5 % при номинальном режиме за 1 ч работы, будет такой же, как масса топлива, сэкономленного от повышения к. п. д. при половинной нагрузке на 1 %.
К числу проблем, решение которых потребуется для развития АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, помимо вопросов, связанных с совершенствованием оборудования и повышением его надежности, снижением капитальных затрат и ускорением темпов строительства АЭС, относится выбор таких режимов эксплуатации, которые обеспечивали бы безусловную надежность работы АЭС и повышение их технико-экономических показателей в условиях неуклонного роста доли АЭС в общей установленной мощности энергосистем, а во второй половине рассматриваемого этапа — также в условиях сочетания в структуре энергосистем АЭС с реакторами на быстрых и на тепловых нейтронах [65].
Ограничения в трудовых ресурсах, обусловленные не только демографическими колебаниями, но, в первую очередь, быстрыми темпами развития всего народного хозяйства, что требует привлечения новых кадров во все отрасли и сферу обслуживания, требуют применительно к энергетике серьезной и планомерной работы по повышению производительности труда и сокращения за счет этого численности эксплуатационного и ремонтного персонала. Главные пути решения этой задачи — повышение средней единичной мощности энергетических агрегатов за счет ввода крупных блоков, а применительно к ранее построенным электростанциям — комплексная автоматизация всего технологического процесса производства электроэнергии. Эта проблема успешно решена на гидроэлектростанциях. Существенное продвижение вперед применительно к ТЭС и АЭС связано с обеспечением высокой надежности основного и вспомогательного оборудования, запорной и регулирующей арматуры, с отработкой оптимальных технологических режимов и созданием простых и надежных в производстве, наладке, эксплуатации и ремонте средств автоматизации. Важной научной и практической задачей, которую предстоит решить на наступающем этапе, является разработка и создание системы технической диагностики и прогнозирования состояния оборудования электростанций, которая должна стать базой для серьезного повышения уровня эксплуатации и изменения принципов организации ремонта оборудования.

Перечисленный круг вопросов, безусловно, не охватывает всех проблем, решение которых необходимо для успешного развития энергетики. Среди них автором выделены лишь те проблемы, которые имеют непосредственное отношение к тематике книги. Из краткого обзора их следует, что для решения главных стратегических задач энергетики на предстоящем этапе большое значение будут иметь проблемы, связанные с выбором и организацией рациональных режимов эксплуатации энергоблоков тепловых и атомных электростанций. Серьезной проблемой этого этапа, в частности, останется высокая неравномерность графиков нагрузок в энергосистемах.



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