Эксплуатация энергетических блоков - Работа блоков в диапазоне допустимых нагрузок

Разгрузка блока связана со снижением его экономичности, зависящей от нижнего предела нагрузки (рис. 2.3). Так, если при разгрузке блока 300 МВт до 70 % номинальной его экономичность снижается всего на 2,2%, то при разгрузке до 50% снижение экономичности составляет 7,5%, а до 100 МВт — 15%. Несколько меньше (на 2—3%) снижается экономичность при эксплуатации блока в режиме скользящего давления [2.14].

Рис. 2.3. Снижение экономичности газомазутного блока 300 МВт (К-300-240 ЛМЗ+ +ТГМП-114 ТКЗ) при снижении нагрузки:
1 и 2 — при номинальном и скользящем давлении и пароводяном тракте соответственно
В пределах диапазона допустимых нагрузок изменение температур среды и металла по тракту котла относительно невелики и практически не сказываются на показателях его надежности. Изменение теплового состояния элементов турбины СКД больше, чем котла, что связано с дросселированием пара в регулирующих клапанах ЦВД и изменением температуры пара промежуточного перегрева. Изменение нагрузки в диапазоне допустимых нагрузок допускается со скоростью не более 4% номинальной в минуту на блоках с газомазутными котлами и не более 2% в минуту на блоках с пылеугольными котлами. В аварийных случаях допускается изменение нагрузки со скоростью до 7% номинальной в минуту. В этом плане благоприятнее сказывается эксплуатация блоков СКД в режиме скользящего давления, при котором изменение теплового состояния элементов турбины, связанное с переменной нагрузкой, существенно уменьшается.
Согласно ПТЭ на основе испытаний для каждого типа блоков СКД устанавливаются оптимальные по условиям надежности и экономичности графики снижения и подъема нагрузки, режимы работы при минимальных нагрузках. Расширение эксплуатационного диапазона нагрузок блоков СКД осуществляется двумя путями: увеличением предельной мощности путем отключения ПВД и снижением нижней допустимой границы разгрузки при эксплуатации в режиме скользящего давления среды во всем пароводяном тракте.
Работа блоков на пониженных нагрузках.
На основании опыта эксплуатации и анализа надежности работы оборудования на пониженных нагрузках ВТИ и ПО «Союзтехэнерго» разработаны «Нормы минимальных допустимых нагрузок блоков 160— 800 МВт». В Нормах все блоки сгруппированы по общим признакам, таким, как мощность, вид сжигаемого топлива, способ удаления шлака и др. Уровень минимально допустимой нагрузки блоков различных типов определен по условиям работы котлов, так как ограничений по работе турбин в рассматриваемом диапазоне нагрузок практически нет. Наряду с этим установлено также, что гидравлический и температурный режимы поверхностей нагрева котлов не лимитируют снижение нагрузки ниже 0,7, вплоть до 0,4 номинальной, за исключением пылеугольных котлов на сильношлакующих углях.  Температура пара промежуточного перегрева при скользящем давлении также не ограничивает глубину разгрузки, находясь во всем указанном диапазоне на уровне, допускаемом по условию эрозии лопаток последних ступеней турбины.
В соответствии с разделением блоков по виду сжигаемого топлива на пылеугольные и газомазутные, а по способу удаления шлака на жидкое или твердое шлакоудаление установлены различные пределы их допустимой разгрузки, при этом для пылеугольных блоков основным фактором, ограничивающим диапазон разгрузок, является топочный режим, надежность которого зависит от вида сжигаемого топлива и конструктивных особенностей топочных устройств. Вместе с тем расчетами надежности гидравлических схем котлов пылеугольных блоков, предназначенных для работы на сильношлакующих углях, установлено, что уменьшение нагрузки до 0,4 номинальной и ниже может дополнительно ограничиваться надежностью гидравлики парогенерирующих элементов по условиям возникновения застоя или чрезмерно низких массовых скоростей в зашлакованных трубах [2.2]. Как показывает опыт эксплуатации пылеугольных котлов с жидким шлакоудалением, надежность топочного режима в условиях пониженных нагрузок может быть обеспечена подсветкой мазутом в количестве до 8—10 %. Работа этих котлов в течение не более 2—4 ч с подсветкой мазутом допускается, как исключение, при особых затруднениях в прохождении минимума электрической нагрузки энергосистемы.
Таблица 2.2. Пределы нагрузок пылеугольных блоков с жидким шлакоудалением

1. Допускается ограниченная подсветка 8—10% по теплоте.
2. Обязательна ограниченная подсветка 8—10% по теплоте,

В табл. 2.2 приведены пределы нагрузок, продолжительность работы и характер поддержания давления при работе блоков с жидким шлакоудалением на сниженной нагрузке. Для пылеугольных блоков с твердым удалением шлака устойчивость горения топлива при понижении нагрузки является тем фактором, который лимитирует диапазон их нагрузки. Для блоков, работающих на низкореакционных топливах, надежности режимов при пониженных нагрузках может дополнительно способствовать ограниченная подсветка мазутом или газом. Диапазон нагрузки этих блоков существенно шире, чем для блоков с жидким шлакоудалением, о чем свидетельствуют данные табл. 2.3.

Таблица 2.3. Пределы нагрузок пылеугольных блоков с твердым удалением шлака

Таблица 2.4. Пределы нагрузок газомазутных блоков

Блоки, работающие на жидком и газообразном топливах, позволяют существенно расширить диапазон разгрузок по сравнению с пылеугольными блоками. Устойчивость горения топлива в котлах этих блоков остается достаточно высокой при их глубокой разгрузке. Пределы разгрузок для газомазутных блоков приведены в табл. 2.4. Приведенные в таблицах значения минимально допустимых нагрузок блоков не охватывают работы дубль-блоков в однокорпусном режиме, который, как указывалось, может быть допущен лишь в исключительных случаях. При этом для дубль-блоков, разгружаемых на номинальном давлении, при работе в однокорпусном режиме устанавливается нагрузка, составляющая 50 % значения, указанного в упомянутых таблицах, но не менее 30 % номинальной нагрузки блока.
Для дубль-блоков 300 МВт при их работе на скользящем давлении устанавливаются минимальные нагрузки: с котлами П-50, ТПП-210А— 120 МВт; с котлами ПК-39, ПК-39-1, ПК-39-11-140 МВт.
На дубль-блоках с котлами ПК-41, ПК-41-1, ТГМП-114 и П-50 при работе на газе, разгружаемых на скользящем давлении до 40 % номинальной нагрузки, однокорпусный режим не допускается.
Приведенные пределы разгрузок блоков СКД в течение ряда лет реализуются электростанциями с определенным снижением надежности в работе оборудования. Следует лишь отметить, что для газомазутных блоков, учитывая широкий диапазон разгрузок, необходимо уделить особое внимание поддержанию максимальной температуры воздуха при частичных нагрузках (см. табл. 2.1).
В связи с опережающим вводом новых мощностей на АЭС требуется дальнейшее расширение регулировочных диапазонов блоков СКД, особенно газомазутных. Опыт эксплуатации и результаты исследований показывают, что котлы ТГМП-114, ТГМП-314, ТГМП-324, ПК-41 могут устойчиво работать при мощности, равной 25—-30 % номинальной, и скользящем давлении. Для этого потребуются лишь незначительные изменения в отдельных автоматических регуляторах (замена датчиков расходов, корректировка настройки и др.) и в схемах отбора пара от турбин на покрытие привязанных тепловых нагрузок.