Живучесть паропроводов стареющих ТЭС - Предварительный прогрев паропроводов свежего пара и паровпускных органов ЦВД К-300-240 ЛМЗ

Завершающий этап создания нормативной технологии нестационарных режимов моноблока 300 МВт с турбиной К-300-240 ЛМЗ
Предварительный прогрев паропроводов свежего пара и паровпускных органов ЦВД турбины
Характеристики естественного остывания паропроводов свежего пара и стопорных клапанов ЦВД турбин ТЭС, аналогичных установленным на Костромской ГРЭС, позволяют при пусках собирать схему для их предварительного прогрева сразу до регулирующих клапанов, независимо от исходного теплового состояния турбины. Такая ситуация не типична для большинства действующих дубль-блоков мощностью 300 МВт в связи со значительным расхождением характеристик остывания СК (или блока клапанов высокого давления турбин К-300-240 ХТГЗ) и паропроводов свежего пара.
Учитывая фактические характеристики естественного остывания участков паропроводов свежего пара с улучшенной изоляцией, подключение пароперегревателя (открытие клапанов Др-3) при пусках блока из неостывшего состояния после простоя в резерве менее 3 сут. выполнялось за 15 мин, после достижения температуры среды ~ 260 °C перед ВЗ. При пусках блока из горячего состояния клапана Др-3 открывались через 10 мин после повышения температуры газов в поворотной камере до 500 °C.
Все толстостенные детали котла и паропроводов прогревались с допустимыми скоростями. При пусках блоков из неостывшего и горячего состояний максимальные скорости прогрева выходных камер котла 0273 х 65 мм составляли примерно 6 и 5 °С/мин при температурах 300-400 и 400-500 °C. Эти величины на начальных участках паропровода 0245 х 45 мм составляли 7-6 °С/мин, а на концевых — 4-5 °С/мин.
Плохо изолированные участки главных паропроводов перед отводом на паросбросное устройство (ПСБУ) прогревались до уровня начальной температуры ЦВД турбины через 45 мин при пусках после 2 сут. простоя и через 30 мин — после суточного простоя в резерве от момента полного открытия клапанов Др-3. Именно такой уровень предварительного прогрева главных паропроводов был определен в качестве критерия готовности последних к подаче пара в ЦВД. Однако, как и в моноблоках 300 МВт, общая продолжительность предварительного прогрева перепускного тракта высокого давления в пусках блока из неостывшего состояния определялась временем повышения температуры поверхности стопорных клапанов до уровня tцвд — 50 °C.
Прогрев СК на всем протяжении повышения давления свежего пара после начала открытия клапанов Др-3 идет, как показал опыт, за счет конденсации пара на внутренней поверхности СК. При полностью открытых клапанах ПСБУ (2 по 160 т/ч при р0 = 16 МПа и t0 = 565 °C), а также дренажах (паропровода свежего пара и первых пароперепускных труб) давление свежего пара в процессе прогрева паропроводов свежего пара после 30-35 ч простоя блока устанавливается на уровне 4,5-5,0 МПа. Стабилизация р0 на этом уровне происходит через 30-40 мин после подфорсировки топки до 21-22% номинального тепловыделения, выполняемой при полном открытии клапанов Др-3. Сказанное справедливо при условии, что управление сбросом среды из встроенных сепараторов в растопочный расширитель ведется в соответствии с рекомендациями: клапана Др-2 прикрываются до заданного положения по мере повышения температуры среды перед ВЗ.
При соблюдении перечисленных режимных условий внутренняя поверхность СК прогревается до температуры насыщения при р0 = 4,5-5,0 МПа и ts = 256-268 °C в темпе повышения давления. Разность температур в стенке СК при этом достигает ~ 30 °C, а скорость повышения температуры наружной поверхности СК в зоне штатного контроля на заключительной стадии прогрева ~ 1,5-2,0 °C/мин. Дальнейшее повышение температуры наружной поверхности до tцвд — 50 °C происходит со скоростью ~ 1,8-1,0 °С/мин за счет конвективного теплообмена и выравнивания температур в стенке клапана. Общая продолжительность прогрева СК до tцвд — 50 °C при пусках блока из неостывшего состояния составляет ~ 70 мин.
Следует отметить, что конвективный прогрев обоих СК идет при давлении свежего пара р0 не ниже 1,5 МПа. При более низком уровне р0 неизбежная неравномерность расходов и давления свежего пара между паропроводами приводит к тому, что большая часть расхода происходит через один СК; второй клапан при этом не греется.
Часть опытных пусков дубль-блока 3 Костромской ГРЭС из неостывшего состояния посвящена проверке возможности ускорения прогрева СК путем искусственного повышения р0 за счет частичного прикрытия клапанов ПСБУ. Так, например, в одном из пусков после 2 сут. простоя прикрытием клапанов ПСБУ примерно на 20% по указателю положения давление свежего пара было повышено до 106 кгс/см2; скорость прогрева наружной поверхности СК при этом составила ~ 1,7 °С/мин, т. е. сохранилась практически той же, что была при р0 = 4,5 4- 5,0 МПа. Для получения заметного эффекта по прогреву СК следовало бы прикрывать клапана ПСБУ сразу после подключения пароперегревателя, однако это удлинило бы конвективный прогрев главных паропроводов и, таким образом, не позволило бы сократить общую продолжительность предварительного прогрева перепускного тракта высокого давления. В связи с этим, прикрытие ПСБУ в процессе предварительного прогрева СК признано нецелесообразным.
Некоторое сокращение длительности подготовительных операций к подаче пара в ЦВД турбины достигается сокращением окончания прогрева СК и снижением давления свежего пара, осуществляемым прикрытием клапанов Др-3. Как показано ниже, снижение давления свежего пара должно выполняться за 15 мин до уровня ро ~ 1,5 МПа. Так как повышение температуры наружной поверхности СК в диапазоне р0 = 4,5 ~ 5,0 МПа идет с приемлемыми скоростями, время прикрытия клапанов Др-3 может быть включено в общую продолжительность прогрева СК до tцвд — 50 °C. Прикрытие клапанов Др-3 можно начинать при температуре СК, равной tцвд — 65 4- 70 °C.
Корпуса регулирующих клапанов ЦВД и подъемные участки первых пароперепускных труб при предварительном прогреве перепускного тракта высокого давления находятся по ходу пара «в тупике» — за местом врезки дренажей. Прогрев их на этом этапе пуска идет лишь за счет конденсации пара на стенках до температуры насыщения ~ 260 °C при давлении свежего пара (см. рис. 2.23). Это приемлемо как по термонапряженному состоянию этих деталей, так и с точки зрения глубины охлаждения свежего пара при прохождении его через этот участок при открытии регулирующих клапанов ЦВД.
В заключение следует кратко остановиться на колебаниях температуры пара в стопорных клапанах при предварительном прогреве перепускного тракта высокого давления.
Температуры пара, измеряемые штатными термопарами за седлами стопорных клапанов, колеблются на этом этапе пуска блока в противофазе с амплитудой до 40-70 °C. Такие колебания связаны с тем, что вследствие неизбежной небольшой разницы давлений пара в стопорных клапанах из-за различия расходов по ниткам главных паропроводов возникают перетечки пара через паровые коробки регулирующих клапанов 4 и 7, которые через первые перепускные трубы связаны с обоими СК. При этом охлажденный в перепускных трубах и паровых коробках РК пар перетекает в корпус СК с меньшим давлением и далее уходит в дренажи других перепускных труб, выходящих из этого СК. Проходя через нижнюю часть паровой коробки СК, охлажденный пар омывает штатную термопару, стоящую на пути этого потока. После подачи пара в турбину это явление полностью исчезает.
Описанные колебания температуры пара в СК не вызывают существенных изменений температуры в корпусах СК и поэтому не требуют выполнения каких-либо схемных или режимных мероприятий для их исключения.