Технология предварительного прогрева системы промперегрева при пусках блока 250 МВт

ТОПЛИВО, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, ТЕПЛО: РЕЗЕРВЫ ЭКОНОМИИ

Усовершенствованная технология предварительного прогрева системы промперегрева при пусках энергоблока 250 МВт

ПЛОТКИН Е. Р., доктор техн. наук, КУЛИЧИХИН В. В., РАДИН Ю. Д., кандидаты техн. наук, КАМНЕВ В. И., ВОРОПАЕВ Ю. А., инженеры, ВТИ им. Ф. Э. Дзержинского — ТЭЦ-23 Мосэнерго

В настоящее время на моноблоках мощностью 300 МВт наибольшее распространение получила технология совмещенного прогрева паропроводов вторично перегретого пара и перепускных труб высокого давления. Прогрев проводится при промежуточной частоте вращения свежим паром, подаваемым в ЦВД и сбрасываемым в конденсатор перед закрытыми клапанами ЦСД (ЦСД и ЦНД работают в беспаровом режиме). Для проведения прогрева типовыми инструкциями рекомендована частота вращения п =800 об/мин. Прогрев завершается, когда температура паропровода вторично перегретого пара (основная часть трассы) отличается от температуры паровыпуска ЦСД не более чем на 80—100°С, а температура концевого участка паропровода превышает 100 °С. После этого разрешается подача пара в ЦСД в соответствии с типовой инструкцией.

В процессе отработки этой технологии выявилось, что при высоком вакууме в конденсаторе прогрев паропроводов идет медленно из-за незначительного расхода пара в системе промперегрева. Рекомендованное ВТИ и Союзтехэнерго ухудшение вакуума на этом этапе позволяет заметно увеличить расход пара через систему промперегрева за счет роста потерь на трение и вентиляцию в проточной части при той же частоте вращения. Однако продолжительность прогрева концевых участков паропроводов до 100 С и основной трассы до (тцСД — 80) °С, как это требуется в соответствии с типовыми инструкциями по пуску блоков, даже при ухудшенном вакууме VK= 0,67:0,72 кгс/см2 оказывается значительной и достигает 40 мин и более.

Продолжительность прогрева паропроводов определяется расходом пара, который зависит от вакуума в конденсаторе и частоты вращения ротора. Углубление вакуума ниже 0,67 кгс/см2 вряд ли возможно из-за необходимости организации сбросов пара в конденсатор на этапе растопки котла и работы блочной обессоливающей установки. Поэтому при сохранении неизменной пусковой схемы моноблока увеличение расхода пара через систему промперегрева на этом этапе возможно лишь за счет увеличения частоты вращения, при которой производится прогрев.

Прогрев паропроводов вторично перегретого пара и ЦНД в процессе пуска:
1 — температура паропровода, основная трасса; 2 — то же, концевой участок; 3, 4 — температуры выхлопных патрубков ЦНД (стрелкой указан момент подачи пара в ЦСД-1)

Два основных фактора — нагрев проточной части и выхлопа ЦНД и вибрационная надежность турбоагрегата — определяют границу увеличения и окончательный выбор частоты вращения при предварительном прогреве системы промперегрева.
Для подтверждения возможности повышения частоты вращения ротора и проверки эффективности такой методики прогрева паропроводов было проведено экспериментальное исследование на энергоблоках ТЭЦ-23 и ТЭЦ-26 Мосэнерго с турбинами Т-250/300-240 ТМЗ. Помимо штатного контроля при проведении исследований использовались специальные термопары, установленные в проточной части 29, 31, 39 и 40-й ступеней ЦНД турбины № 7 ТЭЦ-26 Мосэнерго, также контролировался уровень вибрации подшипников турбоагрегата. Всего было проведено шесть опытов на блоках, станционные № 5, 6, 8, ТЭЦ-23 и на блоке, станционный № 7, ТЭЦ-26 Мосэнерго. Результаты опытов на блоке, станционный № 6, ТЭЦ-23 приведены на рисунке.
При одном из пусков измерялась вибрация подшипников в процессе плавного изменения частоты вращения вплоть до номинальной с целью уточнения диапазона частот, безопасного с точки зрения надежности валопровода.
С учетом опытных данных о зависимости уровня вибрации от частоты вращения были приняты следующие частоты для проведения и проверки эффективности предварительного прогрева паропроводов: 800 и 1300—1450 об/мин. В процессе проведения остальных пусков выполнялись выдержки продолжительностью до 30 мин для прогрева паропроводов на принятых для испытаний частотах вращения, удаленных от критических частот вращения и критических частот валопровода.
Опыты позволили определить эффективность и надежность прогрева системы промперегрева при повышенной частоте. Было исследовано температурное состояние проточной части ЦНД при совмещенном прогреве системы промперегрева с обеспаренными ЦСД и ЦНД, ухудшенным вакуумом (0,68—0,75 кгс/см2) и повышенной (по сравнению с рекомендациями типовой инструкции) частотой вращения (до 1450 об/мин). Температуры пара, металла направляющих лопаток и влагоулавливающих колец нескольких последних ступеней турбины, станционный № 7, ТЭЦ-26 при пуске блока в процессе работы с обеспаренным ЦНД не превысили 120 °С.
Следует отметить, что максимальные температуры возникли позднее, после завершения прогрева паропроводов, подачи пара в ЦСД и ЦНД и выхода на номинальную частоту вращения. При соответствующем инструкции высоком вакууме, достигнутом к этому моменту, температура направляющих лопаток 40-й ступени была равна 130 °С.

В таблице приведены основные результаты опытов по совмещенному прогреву паропроводов вторично перегретого пара. Из данных следует, что полученная в опытах скорость прогрева паропроводов при рекомендуемых типовой инструкцией вакууме (0,7 кгс/см2) и частоте вращения ротора (800 об/мин) не превышает 0,6—0,7 град/мин и соответствует результатам, полученным ранее ВТИ и Союзтехэнерго на моноблоках с турбинами К-300-240 и Т-250/300-240 в сходных условиях. Прогрев при частоте вращения примерно 1400 об/мин проходит со скоростью 2—3 град/мин, т. е. в 3 раза более эффективен, чем при п=800 об/мин. Соответственно во столько же раз должна быть меньше продолжительность совмещенного прогрева системы промперегрева перед открытием защитных клапанов и подачей пара в ЦСД.
Производственным объединением «Турбомоторный завод» было обращено внимание на резонансные частоты рабочих лопаток последних ступеней: для 31-й (40-й) ступеней — вторая форма — 1230, 1480 и 1850 об/мин; для 30-й (39-й) ступени — вторая форма—1400, 1580 об/мин.
Диапазон частот для проведения прогрева системы промперегрева 1300— 1340 об/мин, который обеспечивает довольно высокую эффективность прогрева и в то же время располагается на достаточном удалении от резонансных частот валопровода и лопаточного аппарата, согласован с учетом этих данных с заводом.

Выводы

1. Предварительный прогрев паропроводов вторично перегретого пара моноблоков с турбиной Т-250/300-240 ТМЗ при обеспаренных ЦСД и ЦНД и промежуточной частоте вращения ротора 1300—1340 об/мин в 2,5—3 раза более эффективен, чем при рекомендуемой эксплуатационными инструкциями частоте вращения 800 об/мин.
2. Режим предварительного прогрева паропроводов вторично перегретого пара при повышенной частоте вращения и давлении в конденсаторе 0,3 кгс/см2 не приводит к снижению надежности турбины и может быть рекомендован для промышленной эксплуатации.