Энергоблоки 200 МВт с котлами ТП-100
Исследования надежности работы энергоблоков 200 МВт с котлами ТП-100 и турбинами К-200-130 ПО ЛМЗ проводились в диапазоне нагрузок 200—50 МВт. Основное топливо, сжигаемое в котле,— львовско-волынский уголь с добавкой донецких углей, растопочное мазут. Первоначальная минимальная нагрузка энергоблока, разрешенная заводом-изготовителем, составила 0,7 номинальной [93) В целях исследования возможности расширения диапазона нагрузок энергоблоков были выполнены на котле специальные измерения. Скорость циркуляции измерялась в диапазоне нагрузок энергоблока 150—50 МВт. До нагрузки 120 МВт котел работал на угле, в диапазоне 120 70 МВт — на смеси угля и мазута и ниже 70 МВт — на мазуте.
Как видно из рис. 3.5, скорость циркуляции в исследованном диапазоне нагрузок в небольшой степени зависит от давления. При нагрузке 50 МВт минимальная скорость воды зафиксирована в угловых трубах боковых экранов (кривые 1 и 8); как правило, она составляла 0,6-0,9 м/с. Если за допустимую скорость циркуляции принять 0,2 м/с, то экстраполяцией полученных зависимостей можно определить минимальную нагрузку энергоблока (35—40 МВт). Однако, учитывая большую неравномерность скоростей по трубам и возможные ухудшения топочного процесса при низких нагрузках, минимальной нагрузкой, при которой энергоблок может работать длительное время, следует считать 50 МВт [93, 94, 95].
Температурный режим пароперегревателей вполне надежный, переход на скользящее давление свежего пара повышает надежность работы первичного пароперегревателя вследствие увеличения скорости пара.
Рис. 3.5. Скорость циркуляции среды в опускных экранных трубах котла ΤΠ-Ι00 энергоблока 200 МВт:
а - давление постоянное; б — давление скользящее; 1 — скорость воды в 3-й экранной трубе l-й панели бокового экрана; 2 — то же в 1-н экранной трубе 1-й панели заднего экрана; 3 то же в опускной трубе 1-й панели заднего экрана; 4 — то же в 15-й экранной трубе 1-й панели фронтового экрана; 5 — то же в опускной трубе 1-й панели фронтового экрана; 6 —то же во второй экранной трубе l-й панели фронтового экрана; 7— то же в 1-й экранной трубе l-й панели фронтового экрана; 8 — то же в 5-й экранной трубе l-й панели правого бокового экрана; 9 —то же в 17-й экранной трубе 1-й панели правого бокового экрана; 10 — то же в 35-й экранной трубе 1-й панели правого бокового экрана; 11 — то же в l-й экранной трубе 1-й панели двухсветного экрана; 12 — давление в барабане котла
В режиме минимальных нагрузок температура металла змеевиков вторичного пароперегревателя становится близкой к температуре газов. В связи с этим температура газов в районе змеевиков, изготовленных из стали 20, а вместе с тем и температура свежего пара и пара промежуточного перегрева должны быть ограничены условиями допустимых температур для стали 20.
Установлено, что допустимые температуры в районе змеевиков, выполненных из стали 20, могут быть достигнуты при сниженной до 525- 530° С температуре перегретого пара за котлом, при этом впрыски должны быть закрыты, регулирующая ступень промежуточного пароперегревателя включена полностью. При номинальной температуре перегретого пара температура металла змеевиков из стали 20 составляет 480—500° С; температура газов в этом районе 560—580° С. Очевидно, что указанные ограничения будут сняты, если змеевики из стали 20 заменить на змеевики из стали 12ХМФ. В исследованиях было обнаружено резкое повышение температуры змеевиков как первых ступеней пароперегревателя свежего пара, так и промежуточного пароперегревателя в процессе нагружения энергоблока вследствие отставания увеличения расхода пара по сравнению с тепловой нагрузкой топки, особенно при работе энергоблока при скользящем давлении свежего пара.
Во избежание превышения допустимых температур змеевиков начальное нагружение энергоблока необходимо производить от нагрузки 50 МВт до 60—65 МВт за 20 мин со скоростью 0,5— 0,7 МВт/мин. От 60—65 МВт до 100 МВт нагрузку можно повысить за 30—40 мин, т. е. со скоростью 1—1,3 МВт/мин, а от 100 до 200 МВт — за 30—40 мин. Таким образом, нагружение энергоблока от 50 до 200 МВт должно продолжаться 1,5 ч и ограничиваться в основном условиями надежной работы поверхностей нагрева пароперегревателей.
Следует отметить, что в режимах минимальных нагрузок во избежание пережога труб пароперегревателей температурные перекосы по газовому тракту должны быть сведены к минимуму. В связи с этим особого внимания требует надлежащая организация топочного режима. Топочные камеры должны быть нагружены равномерно, с равномерным распределением воздуха по горелкам. Регулирование следует производить качественно, без отключения отдельных горелок. При полностью включенной регулировочной ступени пароперегревателя для поддержания требуемой температуры пара промежуточного перегрева коэффициент избытка воздуха в топке должен быть увеличен до 2,0—2,5.
Перевод энергоблока на сжигание в топке котла мазута при минимальной нагрузке необходим в связи с тем, что котлы предназначены для работы с жидким шлакоудалением. Устойчивый выход жидкого шлака обеспечивается только при нагрузке выше 130 МВт. При более низкой нагрузке из-за перехода на сухой шлак продолжительность работы ограничивается возможностью удаления из котла шлака. При нагрузках 120 МВт необходимо производить подсветку мазутом, что не исключает затруднений в удалении шлака.
Рис. 3.6. Основные параметры при разгрузке и минимальной нагрузке энергоблока 200 МВт с котлом ТП-100:
1 — давление в барабане котла, 2 — количество работающих мазутных форсунок; 3-давление η деаэраторе; 4 нагрузка турбогенератора; 5 количество работающих пылеугольных горелок: 6 — коэффициент избытка воздуха за регулирующей ступенью пара промежуточного перегрева; 7- температура металла верхней образующей барабана (чистый отсек), 8 — температура насыщения в барабане; 9- температура металла нижней образующей барабана (чистый отсек); 10 — температура металла нижней образующей барабана (передний соленной отсек), 11 — средняя температура пара промперегрева за котлом; 12— то же свежего пара за котлом; 13—16 температура газов в районе вторичного пароперегревателя соответственно в III, I, IV и II газоходах; 17 минимальная скорость циркуляции в пятой трубе правого бокового экрана
Поскольку минимальная нагрузка энергоблока составляет 50 МВт, наиболее целесообразно переводить его на сжигание мазута. При разгрузке энергоблока при скользящем давлении также должны соблюдаться критерии надежности, относящиеся к барабану котла. Достаточно крутой спад нагрузки обычно длится 1,5—2 ч, и если провалы графика нагрузки проводить с переводом части энергоблоков на минимальные нагрузки, то эти энергоблоки должны разгружаться с еще большими скоростями.
Изменение температуры насыщения вызывает дополнительные напряжения в барабане за счет возрастающей разности температур по периметру и толщине стенки. Если принять скорость понижения температуры насыщения в барабане 2° С/мин при толщине стенки 115 мм, то продолжительность перехода с номинального давления на давление 4—5 МПа составит 50— 70 мин (рис. 3.6).
Режим работы элементов турбины при переходе от номинальной на минимальную нагрузку, при работе на ней и при переходе вновь на номинальную нагрузку был надежным, причем при скользящем давлении свежего пара температурное состояние турбины и относительное удлинение ее роторов при указанных изменениях нагрузки практически остались постоянными. Поддержание номинального давления при минимальных нагрузках нецелесообразно.
На минимальных нагрузках целесообразно работать на одной паре тягодутьевых машин. Некоторые температурные перекосы по топке и газоходам при таком режиме могут быть устранены с помощью шиберов на газоходах. Работа на одной паре тягодутьевых машин экономичнее, несмотря на переход на вторую скорость, уменьшение расхода электроэнергии на собственные нужды составляет 0,3% (абсолютных), т. е. уменьшается в среднем с 9,1 до 8,8%. Доля электроэнергии собственных нужд, потребляемая питательными насосами в регулировочном режиме нагрузок, составляет 51—55%.
В качестве греющего пара деаэратора может быть использован пар от общестанционной магистрали 0,6 МПа или из соответствующего отбора турбины. Расчеты показывают, что перевод деаэратора на режим с подачей греющего пара от стороннего источника повышает удельный расход условного топлива на 6—8 г/(кВт-ч). В связи с этим более выгодно работать при скользящем давлении в деаэраторе (рис. 3.6), при этом качество деаэрации практически не ухудшается и содержание кислорода не превышает 8 мкг/кг
Таким образом, допустимая минимальная нагрузка блока 200 МВт с котлом ТП-100, определенная по условиям надежности работы оборудования, составляет 50 МВт, а по условиям экономичности работу при этом целесообразно организовывать на скользящем давлении среды.
