Покрытие кратковременного дефицита мощности в энергосистемах возможно также за счет отключения ПВД мощных энергоблоков.
ПВД можно отключить следующими способами: поочередным закрытием задвижек на 1—III отборах (без выдержки во времени), одновременным закрытием задвижек на I—III отборах, открытием задвижки по питательной воде на обводной линии ПВД, воздействием на защиту по повышению уровня конденсата греющего пара в ПВД.
Графики изменения электрической мощности энергоблока 300 МВт и давления промежуточного перегрева пара на входе в котел при различных вариантах отключения ПВД представлены на рис. 4.17.
Рис. 4.17. Изменение электрической мощности энергоблока 300 МВт (1) и давления холодного промежуточного перегрева пара (2) на входе в котел ТГМП-314 при различных вариантах отключения ПВД:
а—воздействием на защиту ПВД по повышению уровня конденсата греющего пара; б — открытием задвижки по питательной воде на линии обвода ПВД; в — одновременным закрытием задвижек на первом — третьем отборах; г — поочередным закрытием задвижек; /—/// — быстродействие задвижек на отборах; IV — то же на линии обвода ПВД по питательной воде
При поочередном отключении 1, II и III отборов электрическая мощность в течение 8 мин с момента начала закрытия задвижки на I отборе увеличивается до 340 МВт при исходной нагрузке 295 МВт. Давление пара промежуточного перегрева на входе в котел увеличивается с 3,9 до 4,78 МПа. Одновременное отключение I, II, III отборов повышает электрическую мощность энергоблока до 338 МВт за 4 мин с момента начала закрытия задвижек, давление промежуточного перегрева пара на входе в котел до 4,74 МПа. Электрическая мощность 338 МВт при этом удерживается в течение 2 мин.
Мощность энергоблока при открытии задвижки на линии обвода ПВД по питательной воде определялась при исходной электрической нагрузке 295 МВт. Максимальное увеличение электрической мощности зафиксировано после 2,5 мин с момента начала открытия задвижки и составляет 325 МВт Электрическая мощность 325 МВт удерживается в течение 2,5 мин. Давление промежуточного перегрева пара на входе в котел повышается при этом с 4 до 4,5 МПа.
Электрическая мощность энергоблока при воздействии на защиту ПВД по повышению уровня конденсата греющего пара при исходной электрической мощности 305 МВт увеличивается на 41 МВт в течение 3 мин с момента закрытия задвижек. Максимальное давление промежуточного перегрева пара на входе в котел составило 4,9 МПа при максимально достигнутой электрической мощности энергоблока 346 МВт.
Приемистость энергоблока 800 МВт определялась при последовательном отключении групп ПВД (рис. 4.18). При исходной нагрузке энергоблока 685 МВт и отключении группы ПВД-А при воздействии на защиту ПВД по повышению уровня конденсата греющего пара электрическая мощность энергоблока достигает максимального значения 740 МВт в течение 4 мин с момента закрытия задвижек на отборах. Быстродействие задвижек на 1, II и III отборах турбины соответственно составляет 1,5; 2,8; 3,1 мин. Время открытия задвижки на линии обвода ПВД по питательной воде — 0,7 мин. Давление промежуточного перегрева пара при этом увеличивается с 3,3 до 3,7 МПа.
Отключение группы ПВД-Б осуществлялось при отключенной группе ПВД-А и исходной электрической нагрузке 660 МВт.
Рис. 4.18. Изменение электрической мощности энергоблока 800 МВт (1) и давления промежуточного перегрева пара (2) на входе в котел ТГМП-204 при воздействии на защиту ПВЛ по повышению уровня конденсата греющего пара (/—IV см. рис. 4.17)
В течение 4 мин с момента начала закрытия задвижек на отборах турбины электрическая мощность энергоблока увеличивается на 40 МВт и достигает 700 МВт, при этом давление промежуточного перегрева пара возрастает с 3,35 до 3,6 МПа.
Быстродействие задвижек на I, Π, III отборах турбины и на линии обвода ПВД по питательной воде равно соответственно 2,2; 3,5; 4,2; 0,8 мин, т. е. больше времени закрытия указанных задвижек на соответствующих отборах группы ПВД-А. В указанных режимах энергоблок работает достаточно надежно, система автоматического управления полностью обеспечивает поддержание соответствующих температур по тракту котла.
Таким образом, скорость изменения мощности энергоблока (приемистость) зависит от быстродействия задвижек на отборах пара и на линии обвода ПВД по питательной воде. Быстродействие задвижек на I, II, III отборах и на линии обвода ПВД по питательной воде для энергоблока 300 МВт соответственно равно 1,5; 3,2; 2,8; 0,5 мин и соизмеримо с быстродействием задвижек на соответствующих линиях энергоблока 800 МВт. Для быстрого набора электрической мощности целесообразно воздействовать на ПВД путем открытия задвижки на линии обвода ПВД. Однако, учитывая, что примерно 30% расхода питательной воды поступает в ПВД, максимального повышения электрической мощности получить невозможно. Поэтому наиболее эффективным способом быстрого повышения электрической мощности энергоблока в существующих условиях является воздействие на защиту ПВД по Повышению уровня конденсата греющего пара.
Участие действующих энергоблоков в локализации аварийных режимов энергосистем за счет отключения ПВД в настоящее время не удовлетворяет требованиям энергосистем, и использование этого способа возможно лишь в случае поступления задания о повышении электрической мощности на имеющийся резерв в течение 2 мин и более.
Набор электрической мощности при существующей конструкции системы регенерации в первые 10 с возможен на 5—7 МВт вместо 40—50 МВт имеющегося резерва. При поочередном отключении ПВД (или групп ПВД) скорость изменения температуры металла змеевиков НРЧ в течение первых 12 мин составляет 2,1 2,5° С/мин. При одновременном отключении ПВД, открытии задвижки на линии обвода ПВД по питательной воде или при воздействии на защиту ПВД по повышению уровня конденсата греющего пара скорость изменения температуры металла НРЧ котла ТГМП-314 в течение первых 7 мин составляет 3,57—4,3° С/мин, что примерно в 2 раза больше, чем при очередном отключении ПВД. В дальнейшем температура металла змеевиков НРЧ стабилизируется вследствие разгрузки котла по питательной воде при неизменном расходе топлива.
Наибольшее изменение температуры металла змеевиков радиационных поверхностей нагрева наблюдается в НРЧ, так как температура среды на входе в НРЧ при отключении ПВД значительно падает. Например, для котла ТГМП-314 при отключении ПВД температура среды на входе в НРЧ снижается на 80° С, т. е. с 290 до 210° С, в течение 12,5 мин. Причем в зависимости от способа отключения ПВД скорость изменения температуры среды по тракту котлов различна и находится в прямой зависимости от скорости изменения электрической мощности энергоблока. Наименьшая скорость изменения температуры среды наблюдается при поочередном отключении ПВД, а наибольшая — при воздействии на защиту по повышению уровня конденсата греющего пара. Например, скорость изменения температуры среды ω за экономайзером при указанных выше способах отключения ПВД соответственно равна 16 и 6,5° С/мин, что значительно ниже допустимых скоростей прогрева котельных труб при температуре 260—300° С и рабочем давлении среды 35 МПа.
Температура металла остальных радиационных поверхностей нагрева при различных способах отключения ПВД изменяется незначительно. Наибольшей опасности при работе котла в указанных режимах подвержены трубопроводы питательной воды, а также экраны и коллекторы экономайзера вследствие наибольшей скорости изменения температуры среды при отключении ПВД. При числе циклов отключения ПВД, например, 1000 для трубопроводов 0 377 X45 мм котла ТГМП-314 скорость изменения температуры питательной воды равна 53° С/мин. Указанную скорость изменения температуры питательной воды можно достичь при установке на отборах ПВД по греющему пару, а также на линии обвода ПВД по питательной воде быстродействующих задвижек с быстродействием 5—10 с [5].
Поскольку рассматриваемые режимы работы котла и энергоблока используются исключительно в аварийных ситуациях работы энергосистем и встречаются редко, число циклов в году можно принять небольшим. Это позволит увеличить долговечность работы питательных трубопроводов. Например, для трубопроводов 0 377X45 котла ТГМП-314 при числе циклов в году около 20 расчетная долговечность питательных трубопроводов составит 50 лет.
Для тонкостенных питательных трубопроводов, используемых на котлах энергоблоков 150—200 МВт, число циклов можно значительно увеличить при сохранении указанной долговечности работы питательных трубопроводов. Таким образом, установка на отборах ПВД по греющему пару, а также на линии обвода ПВД по питательной воде быстродействующих задвижек позволит значительно повысить приемистость энергоблоков при отключении ПВД, а следовательно, и устойчивость работы энергосистем.
