К наиболее существенным отличиям «моноблочной» технологии от принятой ранее нормативной технологии следует отнести расхождение граничных условий, разрешающих пуск блока без предварительного прогрева паропроводов горячего промперегрева, и организацию этой операции. Типовой инструкцией предусматривался предварительный прогрев ППГ паром из растопочного расширителя до 170-180 °C при пусках дубль-блока из холодного состояния. При пусках из неостывшего состояния — при заданной начальной температуре паропровода, отстающей не более, чем на 30 °C от температуры наружного корпуса ЦСД. Пуск блока без предварительного прогрева ППГ был разрешен действующим ранее нормативом лишь из горячего состояния, после простоя в резерве до 10 ч.
Таблица 2.3. Сводка основных результатов расчетов, определяющих допустимую разность температур ЦСД и ППГ
Примечание. Здесь tппг — температура вторично перегретого пара за котлом на холостом ходу турбогенератора, (tцсд — tппг) — допустимое отставание температуры ППГ (основной части трассы) от температуры ЦСД.
Основные технологические принципы организации режимов пуска и останова моноблока предусматривают совмещенный с разворотом роторов турбины прогрев системы промперегрева свежим паром через ЦВД при частоте вращения п ~ 800 об/мин, закрытых защитных клапанах ЦСД и открытых сбросах из ППГ. Пуск моноблока без предварительного прогрева ППГ разрешен при условии, что паропроводы по всей длине имеют температуру не менее 100 °C и разница температур металла ЦСД турбины в зоне паровпуска и основной части трассы ППГ не более 100 °C.
При реализации «моноблочной» технологии на дубль-блоке прямой перенос критериев, разрешающих пуск без предварительного прогрева ППГ, невозможен. При совпадении тепловых характеристик промпароперегревателей существенны различия в числе, типоразмерах и длинах ППГ. Указанные различия приводят к тому, что при одинаковых графиках изменения температуры вторично перегретого пара за котлом и расхода пара через промпароперегреватель котлоагрегата более металлоемкие паропроводы дубль-блока несколько глубже снижают температуру пара на входе в ЦСД в соответствующие моменты пуска на холостом ходу, при включении турбоагрегата в сеть.
Для определения допустимого рассогласования температуры ЦСД турбины и основной части ППГ дубль-блока была выполнена серия расчетов аккумуляции тепла паропроводами горячего промперегрева при различных исходных температурах ЦСД турбины в зоне паровпуска и соответствующих им опытных графиках изменения температуры пара за котлом. В качестве допустимой принималась такая разность температуры верха корпуса ЦСД в зоне паровпуска (tцсд) и основной части трассы ППГ (tппг), которая с запасом обеспечивала не превышение согласованной с ЛМЗ допустимой отрицательной разности температур по радиусу ротора среднего давления [Δt] = 85 °C. Результаты расчета сведены в табл. 2.3.
Видно, что в качестве допустимой начальной разности температур ЦСД и основной части ППГ дубль-блока для проведения пуска дубль-блока без предварительного прогрева паропроводов горячего промперегрева может быть принята величина 80 °C. Второе условие (tппг > 100 °C по всей длине), выполнение которого исключает конденсацию пара в ППГ и вынос конденсата в ЦСД турбины, естественно, сохраняет силу и для дубль-блока.
При улучшенной изоляции основной части трассы ППГ допустимая разность температур (80 °C) не превышается на протяжении 55 ч (и более) остывания оборудования блока 3 Костромской ГРЭС. Второе условие пуска блока без предварительного прогрева ППГ нарушается на блоке 3 при простое в резерве более 35 ч. Таким образом, именно такая продолжительность простоя в резерве является границей проведения пусков этого конкретного блока без прогрева ППГ. При большей длительности простоя блока в резерве необходимо выполнять предварительный прогрев концевого участка ППГ до 100 °C. Следует иметь ввиду, что на блоке 8 Костромской ГРЭС «концевой» участок ППГ весьма длинный (от отметки 15 м по ряду колонн Б до защитных клапанов ЦСД). Тепловая изоляция большинства действующих дубль-блоков мощностью 300 МВт находится в таком состоянии, что сформулированное выше условие пуска без предварительного прогрева ППГ нарушается уже после 12-16 ч простоя блока в резерве. Выполнение простых реконструктивных работ позволяет, как показал опыт работ Костромской ГРЭС, проводить без предварительного прогрева ППГ пуски из всех типичных тепловых состояний, кроме холодного.
В процессе проведения испытаний выявился ряд трудностей, связанных с проектной схемой дренажей и компоновкой паропроводов системы промперегрева блока. Трубопровод парового байпаса промпароперегревателя выполнен с опускными и подъемными участками, образующими застойную зону — «утку», дренаж из которой был выведен в горизонтальный участок ППГ перед турбиной. В этой схеме есть возможность скопления конденсата в отдельных участках байпасного трубопровода и последующего выноса влаги в ППГ и далее в ЦСД турбины при открытии задвижки на байпасе (после подачи пара в ЦСД). Дренажи опускных участков паровых байпасов, на которых установлены задвижки, и трубопроводы сброса пара из ППГ в конденсатор были заведены в сборные трубопроводы ПС БУ. При повышении давления свежего пара в главных паропроводах сверх 2,0-3,0 МПа влажный пар из сбросных трубопроводов ПСБУ мог попадать в паропроводы системы промперегрева через указанные дренажи и неплотности обратных клапанов на линии сброса из ППГ.
И, наконец, врезка дренажей горизонтального участка ППГ перед турбиной была выполнена так, что не обеспечивала удаление влаги, попадающей в ППГ из дренажа парового байпаса, образующейся при конденсации пара в процессе прогрева паропроводов.
Концевой участок ППГ, имевший начальную температуру 50-65 °C (из-за захолаживания при обеспаривании паропроводов свежего пара после останова блока) прогревается за счет конденсации пара, попадающего в ППГ из сбросных трубопроводов ПСБУ при повышении давления свежего пара сверх 2,0-3,0 МПа. Образующийся конденсат не дренируется, о чем свидетельствует снижение температуры нижних образующих за счет вскипания конденсата при уменьшении давления в системе промперегрева. Открытие клапанов ЦСД сопровождалось выносом конденсата в турбину. Выброс влаги из парового байпаса (при открытии задвижки ППБ после взятия начальной нагрузки) сопровождался захолаживанием участка паропровода за местом врезки байпаса и паровпуска ЦСД.
По результатам первого этапа испытаний были сформулированы рекомендации по изменению схемы дренажей, переносу врезок линий обеспаривания ППГ непосредственно к отсечным клапанам ЦСД (для исключения «тупикового» участка ППГ) и выполнению независимых вводов сбросных трубопроводов из ППГ в конденсатор (по чертежам ЛМЗ). В совокупности с режимными мероприятиями это позволило исключить попадание сторонней влаги в ППГ и обеспечить дренирование парового байпаса и концевых участков трех из четырех паропроводов горячего промперегрева (кроме нитки «Г»).
На втором этапе испытаний — до реконструкции трассы паровых байпасов и сбросных трубопроводов ППГ — возможность скопления и выноса влаги исключалась сборкой схемы: до подачи пара в ЦВД турбины задвижки ППБ открывали на 15% по указателю положения, а задвижки на сбросных трубопроводах из ППГ до этого момента держали закрытыми.
При пуске без предварительного прогрева ППГ после 58 ч простоя начальная разность температур верха корпуса ЦСД и средней части ППГ перед толчком ротора была 70 °C; температура концевых участков ППГ — 70-80 °C. Анализ графиков остывания ППГ показал, что сторонняя влага в паропроводе отсутствует. Исходное тепловое состояние оборудования позволило получить прямое измерение величины захолаживания пара на входе в ЦСД при близкой к принятой в качестве допустимой разности температур ЦСД и ППГ. Начиная с момента подвода пара в турбину, показания термопар, измеряющих температуру пара в паровпуске ЦСД, изменялись плавно. Характер изменения показаний термопар свидетельствует об отсутствии выброса влаги из ППГ. Глубина измеренного снижения температуры пара при инструктивном графике повышения частоты вращения ротора составила 28-32 °C, т.е. весьма незначительно отличалась от допустимой. При допустимой отрицательной разности по радиусу РСД (35 °C), допустимое снижение температуры пара по отношению к начальной температуре корпуса составляет 25 °C. Температура внутренней поверхности фланца в зоне паровпуска за 30 мин плавно снизилась на 20 °C. С повышением частоты вращения сверх 800 об/мин температура пара и металла в паровпуске ЦСД по всем точкам измерения начала монотонно возрастать. Температура паропроводов горячего промперегрева повышалась с момента подачи пара в турбину. При рассмотрении результатов опыта учтено, что «концевые» участки имели температуру несколько ниже регламентированной, и задвижка на паровом байпасе была открыта на 15% по указателю положения. Представляется, что опыт достаточно убедительно показал правильность принятых критериев, разрешающих пуск блока без предварительного прогрева ППГ.
Опытная проверка технологии совмещенного с разворотом роторов предварительного прогрева ППГ свежим паром через ЦВД подтвердила, что повышение частоты вращения ротора при пуске блока из неостывшего состояния обеспечивает на блоке 3 выполнение принятых характеристик готовности ППГ к подаче пара в ЦСД. Одновременно с прогревом концевых участков повышается, естественно, и температура основной части трассы ППГ. При начальной разности tцсд -tппг ~ 80 °C к окончанию 20-минутной выдержки при п = 800 об/мин температура средней части трассы ППГ повысилась на 30 °C. Соответственно, снижение температуры пара на входе в ЦСД не превысило 20 °C. Таким образом, справедливость принятых критериев и возможность реализации совмещенного ограниченного прогрева ППГ на дубль-блоке по «моноблочной технологии» можно считать доказанной.
По результатам выполненных расчетов длительность совмещенного предварительного прогрева остывших до ~ 100 °C паропроводов горячего промперегрева при пусках блока после 30-40 ч простоя в резерве не превышает 40-50 мин. При пусках блока после более длительного простоя продолжительность прогрева ППГ меньше из-за более низкой температуры ЦСД.
