Стационарные, переменные и пусковые режимы энергоблоков ТЭС - Режимы энергоблоков 300 МВт с комбинированным давлением среды

Снижение нагрузки энергоблоков ниже значения, определяемого режимом скользящего давления, возможно в ряде случаев за счет применения комбинированного давления среды. Для энергоблоков 300 МВт с котлами ТГМП-114 и ТГМП-314 минимальные нагрузки энергоблоков на скользящем давлении соответственно составляют 33 и 40% номинального значения. Дальнейшая разгрузка энергоблоков производится при переводе их в режим комбинированного давления.
Для энергоблоков с прямоточными котлами режим с комбинированным давлением среды осуществляется, как было отмечено в гл. 2, путем закрытия ВЗ с последующим прикрытием дросселя на линии подачи среды в ВС с одновременным поднятием ее давления в испарительном тракте до расчетного значения. Перевод энергоблоков 300 МВт в режим комбинированного давления производится с нагрузки примерно 100 МВт [117].  В режиме номинального давления при нагрузке энергоблока 80 МВт и параметрах перед турбиной / = 545° С и р = 23,5 МПа происходит дросселирование на регулирующих клапанах турбины до давления 8,8 МПа и температуры 480° С, при этом располагаемый теплоперепад энтальпий в ЦВД турбины снижается по сравнению с режимом работы энергоблока при комбинированном давлении среды примерно на 40 кДж/кг.
В режиме комбинированного давления сохранение сверхкритического давления среды в радиационных поверхностях нагрева приводит к соответствующему повышению температуры среды (по сравнению, например, с режимом скользящего давления). Это повышение температуры среды вызывает практически такое же увеличение температуры наружной поверхности труб, что уменьшает, в свою очередь, их тепловосприятие.
Уменьшение тепловосприятия радиационных поверхностей нагрева наряду с сохранением сверхкритического давления среды должно способствовать повышению надежности гидравлического режима поверхностей нагрева и, главное, предохранить НРЧ от перегрева отдельных змеевиков до возможных кризисных значений.
Статические характеристики котла по давлению и температуре среды по его пароводяному тракту в зависимости от электрической нагрузки энергоблока при скользящем и комбинированном давлении показаны на рис. 3.19
При нагрузке энергоблока 100 МВт в связи с переходом от скользящего на комбинированное давление в тракте котла давление питательной воды за РПК и до ВЗ соответственно увеличивается от 12,3 до 25,2 МПа и от 11,2 до 24,3 МПа.

Рис. 3.19. Статические характеристики по давлению и температуре среды котла ТГМГ1-114 энергоблока 300 МВт при нагрузках 50% номинального значения и ниже в режиме скользящего и комбинированного давлений среды:
1  — температура среды за ВРЧ-2, 2- то же за ВРЧ I, 3-то же за СРЧ; 4 то же за НРЧ, 5 — то же за экономайзером, 6 — давление питательной воды за РПК, 7 — то же за НРЧ; 8 — то же до ВЗ; 9- давление пара за котлом, 10  — режим комбинированного давления; 11  — режим скользящего давления (заштрихованная часть область изменении температуры)

Одновременно с увеличением давления среды по тракту изменяется ее температура. Так, при указанной выше нагрузке температура среды за НРЧ увеличивается от 326 до 370 С, за ВРЧ- I от 350 до 390° С, за ВРЧ-2 от 400 до 410° С.
При нагрузке энергоблока ниже 80 МВт стационарных условиях возникает целый ряд ограничений, которые не позволяют дальнейшую его разгрузку, а именно:
увеличивается разрежение вверху топки котла в связи с выходом дымососов котла с регулировочного диапазона;
отсутствует запас по производительности ПТН, в связи с чем необходимо при нагрузке ниже 75 МВт переходить на работу с ПЭН и энергоблок остается без резервного питательного насоса;
режим работы топки недостаточно надежен, что требует реконструкции горелочных устройств.

Отключение отдельных горелок приводит при столь низких нагрузках к существенным тепловым перекосам в топке;
отсутствует надлежащий контроль параметров среды по пароводяному тракту котла в связи с выходом из рабочего диапазона контрольно-измерительных приборов БЩУ по расходу питательной воды, пара, мазута и т. д.
При нагрузке ниже 80 МВт возникают трудности в управлении работой энергоблока и, в первую очередь, в поддержании расчетных параметров по пароводяному тракту котла.
Нанесение возмущений отключением отдельных горелок, изменением степени рециркуляции дымовых газов, расходом топлива, питательной воды по одной нитке топки на 5—15% исходного значения в диапазоне нагрузок 1000 МВт не приводит
к ухудшению температурного и гидравлического режимов радиационных поверхностей нагрева. На рис. 3.20 в качестве примера приведены график изменения температурного состояния поверхностей нагрева котла, а также параметры по котлу при разгрузке энергоблока до 100 МВт, переходе в режим комбинированного давления и дальнейшей разгрузке его до 80 МВт с нанесением на отдельных этапах возмущений режима работы котла.
Как следует из графика, переход в режим комбинированного давления повышает надежность поверхностей нагрева НРЧ, так как выход отдельных змеевиков на перегрев не отмечен, а температура змеевиков не превышала 410° С.
Температура металла ВРЧ-2 в обогреваемой зоне не превышала 460, ВРЧ-1 430° С. При нанесении возмущений отмечено естественное изменение температуры среды, а следовательно, и металла поверхностей нагрева котла, которые не превышали допустимых значений по условию окалинообразования металла.

Таблица 3.5. Основные параметры котла ТГМП-114 энергоблока 300 МВт при комбинированном давлении среды

* Режим с комбинированным давлением среды.

Рис 3.20. Температурная характеристика поверхностей нагрева котла ΤΓΜΙΙ-1Ι4 энергоблока 300 МВт в режиме комбинированного давления среды:
1  — максимальное и минимальное значении температуры металла змеевиков ВРЧ-2 в обогреваемой зоне; 2— то же за СРЧ; 3- то же НРЧ; 4 то же ВРЧ-1, I в необогреваемой зоне; 5 — то же СРЧ, 6 то же НРЧ, 7, 8 -расход мазута соответственно на корпус А и Б; 9 нагрузка энергоблока; 1 — переход со скользящего на комбинированное давление, 2 — уменьшение расхода питательной воды по нитке А на 10% исходного значения; 3- восстановление режима; IV- отключение мазутных форсунок № I и 3, V- восстановление режима

Основные режимные данные при нагрузках 300 МВт с номинальным давлением среды, 100 и 80 МВт в режиме комбинированного давления приведены в табл. 3.5.
Как видно из данных табл. 3.5, при комбинированном давлении число оборотов ПТН возрастает по сравнению со скользящим давлением (см. табл. 3.3), что позволяет снизить перепад давления среды на регулирующих питательных клапанах и повысить надежность питания котла водой. Расход питательной воды при нагрузке энергоблока 80 МВт составляет примерно 60 кг/с, т.е. практически 20% номинального значения, что на 10% ниже общепринятого для прямоточных котлов растопочного расхода воды — 30%. Следует отметить, что столь глубокую разгрузку энергоблока возможно осуществить и рекомендовать в эксплуатацию благодаря удачной компоновке поверхностей нагрева котла, большим массовым скоростям в радиационных поверхностях нагрева и умеренным тепловосприятием в панелях
На рис. 3. 21 приведена гидравлическая характеристика котла ТГМП-114 при работе на скользящем и комбинированном давлениях среды. Как видно из графика, изменение давления среды по тракту котла соответствует программе его работы.

Рис. 3.21. Гидравлическая характеристика котла ТГМП-114 энергоблока 300 МВт при работе на скользящем и комбинированном давлениях среды: 1 — давление питательной воды за ПТН в режиме скользящего давления; 2 — то же в режиме комбинированного давления; 3 — давление за РПК в режиме скользящего давления; 4 — то же в режиме комбинированного давления; 5 давление воды до РПК при подаче питательной воды в котел через пусковые байпасы; 1 — переход в режим скользящего давления, II — перевод питании котла через пусковые байпасы; III — переход на комбинированное давление

Например, давление питательной воды за ПТН в режиме комбинированного давления при нагрузке 80—100 МВт соответствует давлению питательной воды в режиме скользящего давления при нагрузке 190—200 МВт. Повышение давления питательной воды при комбинированном давлении несколько увеличивает потребляемую мощность ПТН по сравнению с работой в режиме скользящего давления. Однако в связи с ограничением нижнего диапазона нагрузок ПТН по числу оборотов (63 с-1), что соответствует нагрузке энергоблока в режиме скользящего давления около 160 МВт, потери теплоты при переводе его в режим комбинированного давления несколько снижаются и находятся существенно ниже, чем при работе энергоблока с постоянным давлением пара.
Минимальная электрическая нагрузка энергоблока по условиям надежности работы оборудования и маневренности составляет 80 МВт, что соответствует расходу питательной воды на котел 20% номинального значения, или на 10% ниже ранее принятого для прямоточных котлов.
Для окончательного решения вопроса о надежности ВС в режиме комбинированного давления необходима длительная работа с периодической проверкой надежности его элементов.