Файл: Вайсман М.Д. Режимы и способы пуска блоков сверхкритического давления учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.07.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА
п о л и т е х н и ч е с к и й |
и н с т и т у т |
имени М. И. КАЛИНИНА
М. Д. ВАЙСМАН
РЕЖИМЫ И СПОСОБЫ ПУСКА БЛОКОВ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
I
Ленинград
1 9 7 3
Министерство высшего м среднего специального образованна РСФСР
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА П О Л И Т Е Х Н И Ч Е С К И Й И Н С Т И Т У Т имени М. И. КАЛИНИНА
М. Д. ВАЙСМАН
I I
РЕЖИМЫ И СПОСОБЫ ПУСКА
БЛОКОВ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Ленинград
1973
Г J. Г»ѴС'ЙЛИИЦЙ |
£ |
-70V5.P« да кая | ö»ß ССОР в
с.дЗ'ІМ ПЛЯР |
I |
|
ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА g |
|
|
'2> |
~3 £ 3 |
$ |
Пособие содержит основные положения техно логии пуска энергетических блоков сверхкритиче ского давления. Рассмотрены’: свойства блоков СКД, предпусковые операции, работы по сборке водопарового и газовоздушмого трактов, соб ственно пусковые схемы блоков различной мощ ности, режимы и стадии пуска из холодного и неостывших состояний, действия защит пароге нератора, турбины и вспомогательного оборудо вания, а также тепловые процессы, протекающие в периоде пуска. Отражены результаты работ по следних лет, направленных па усовершенствова ние систем пуска, и сопоставлены принятые в отечественной энергетике пусковые схемы со схе мами некоторых зарубежных станций.
Рецензент зав. кафедрой теплотехники СЗПГІ заел, деятель науки и техники, доктор техн. наук, профессор И. И. Кулагин
Михаил Дмитриевич |
Вайсман |
|
|
Режимы и способы |
пуска блоков сверхкритического, давления |
||
|
Учебное пособие |
|
|
Редактор А. П. Алексеева |
|
||
Корректоры С. Д. Рутковская, И. Н. Тарасова |
|
||
М-19141. Подписано к печати 25/ІХ-73 г. |
Формат бумаги 60х90'/іе |
||
Объем 6,5 уел. печ. л. |
Заказ 384. |
Тираж 1000. |
Цена'32 коп. |
Лаборатория полиграфических машин Ленинградского ордена Ленина политехнического института имени М. И. Калинина
194251, Ленинград, Политехническая ул., 29.
Л
П Р Е Д И С Л О В И Е
Пособие рекомендуется студентам специальности 0305 («Тепловые электрические станции»), при изучении ими кур са «Режимы работы и эксплуатации тепломеханической части электростанций», выполнении курсового гіроекта тепломеха нической части станции и прохождении эксплуатационной про изводственной практики. Оно может быть использовано при изучении курса «Теплоэнергетические установки» студентами специальностей: 0520 («Парогенераторостроение»), 0521 (<*Турбиностроение») и 0301 («Электрические станции»).'
В соответствии с назначенйем пособия основное внимание обращено на разъяснение целей и смысла пусковых операций, а также на характер и протекание рабочих процессов в пу сковом периоде.
Объектом, применительно к которому детально разбира ются система и порядок пуска из различных тепловых состоя ний, служит один из блоков 300 МВт, на которые главным об разом ориентируется современная отечественная энергетика.
Режимы и способы пуска рассматриваются преимущест венно в соответствии с типовой пусковой схемой дубль-бло ков 300 МВт, утвержденной Министерством энергетики и электрификации СССР.
Вопросы определения температурных полей и напряжений в толстостенном цилиндре при его нагревании и охлаждении включены в пособие вследствие отсутствия в учебном плане специальности 0305 курса «Теория упругости»; в программу же стандартного курса «Сопротивление материалов» напря женные состояния толстостенных сосудов не входят. Кроме того, в курсе «Теория теплообмена» не рассматривается за дача о нестационарной теплопроводности полого цилиндра. Поскольку уровень термических напряжений ограничивает ■маневренные качества блоков и, в значительной мере, опре деляет продолжительность пуска, следует ознакомить студен-
тов-теплоэнергетиков со способом определения |
напряжений |
||
1* |
' |
• \ |
3 |
при тепловом ударе, хотя бы на примере такого типичного тела, как толстостенный цилиндр. Материал этот сведен в от дельную главу. Читатели, знакомые с методами расчета не стационарного распределения температур и напряжений в полом цилиндре, могут опустить эту главу без ущерба для понимания остального содержания пособия.
\
Г л а в а I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ПУСКА
ИПУСКОВЫЕ СХЕМЫ
§1. Некоторые особенности пуска блоков сверхкритического давления (СКД)
Общая структура системы пуска определяется, в первую очередь, тем, что пар сверхкритического давления может вы рабатываться только в парогенераторах с принудительной циркуляцией. В отечественной энергетике применяются паро генераторы с однократной циркуляцией, получившие наиме нование прямоточных*.
Как известно, циркуляция в чисто прямоточных парогене раторах разомкнутая: трубная система не образует замкну тых «на себя» циркуляционных контуров; отсутствуют емко сти, в которых пар систематически отделяется от жидкости и сохраняется некоторое, более или менее стабильное количе ство котловой воды. Поэтому при растопке котла требуется непрерывно прокачивать рабочую среду через обогреваемые трубы (во всяком случае, некоторых участков поверхности нагрева) и одновременно отводить подогретую среду наружу.
Опыт показал, что в начальном периоде пуска нет необхо димости прокачивать тепловоспринимающую среду (воду и пар) через весь водопаровой тракт котлоагрегата. Можно ограничиться прокачиванием воды лишь через радиационные поверхности, включая фронтовой и топочный экраны. В силу
* Первыесоветские прямоточные парогенераторы станционного класса, предназначенные для получения пара докритичесіснх параметров, были созданы в период 1932—1934 гг. В разработке конструкции, организации производства, исследовании, освоении и внедрении в станционную практику прямоточных парогенераторов чрезвычайно большие заслуги принадлежат проф. Л. К. Рамзину.
5
обычно принятой компоновки водопарового тракта вода, по-
. даваемая в парогенератор, перед поступлением в радиацион ные поверхности проходит через экономайзер, а также через полости охлаждения системы подвески трубных пакетов,, если такие полости предусмотрены конструкцией котлоагрегата.
Таким образом, в начальной фазе пуска отсутствует про ток рабочей среды через ширмы и конвективные перегрева тели; эти элементы находятся .в условиях так называемого «безрасходного» режима. В стартовом периоде пуска темпе ратуру продуктов горения в пределах ширм, поворотной ка меры и конвективной шахты можно поддерживать на уровне, не вызывающем перегрева металла труб.
При постоянном расходе топлива наибольшая темпера тура металла не охлаждаемых изнутри ширм достигается при переходе обогреваемой системы в стационарное тепловое со стояние, о котором свидетельствует стабилизация темпера туры газов в поворотной камере.
Специальными измерениями, проведенными на двух пря моточных парогенераторах (типа ТПП-110 и ТПП-210), выяс
нено [1], что при расходах топлива |
(природного газа) до 20% |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
от |
номинального |
температура |
||||||
|
|
|
|
|
|
стенки |
наиболее |
интенсивно |
||||||
|
|
|
|
|
|
обогреваемых |
лобовых |
труб |
||||||
|
|
|
|
|
|
ширм не превосходит в стацио |
||||||||
|
|
|
|
|
|
нарном |
состоянии |
600° С. При |
||||||
|
|
|
|
|
|
этом |
температура |
газов в по |
||||||
|
|
|
|
|
|
воротной |
камере |
устанавли |
||||||
|
|
|
|
|
|
валась |
на |
уровне |
520—530° С. |
|||||
|
|
|
|
|
|
Полученные в опытах зависи |
||||||||
|
|
|
|
|
|
мости |
температуры |
неохлаж- |
||||||
|
|
|
|
|
|
даемых ширм и продуктов го |
||||||||
|
|
|
|
|
|
рения в поворотной камере от |
||||||||
|
5000 |
WO 10000 12500 м3/ч |
расхода |
топлива |
представле |
|||||||||
|
10 |
15 |
20 |
25 30 35 % ■ |
ны на рис. 1 [1]. |
|
|
|
||||||
|
|
Расход природного газа |
|
Заметим, что |
в |
стартовом |
||||||||
Рис. |
1. |
Зависимость температур |
периоде |
пуска расход топлива |
||||||||||
существенно |
меньше 20% |
но |
||||||||||||
стенок |
труб |
неохлаждаемых |
минального; например, при ра |
|||||||||||
ширм I ступени от тепловой на |
||||||||||||||
грузки |
топки (по |
установившим |
боте парогенератора |
на мазуте |
||||||||||
|
|
ся |
режимам): |
его расход от |
момента розжи |
|||||||||
/-температура |
вставок ширм I ступени; |
га форсунок и до подключения |
||||||||||||
I f —температура газов в поворотной каме |
||||||||||||||
ре. |
У—температура |
вставок на котле |
перегревательных |
|
поверхно |
|||||||||
ТПП-210; |
2 — то же |
на |
котле ТПП-110; |
стей |
не |
|
превышает |
14—15% |
||||||
*3 —температура газов |
в |
поворотноП ка |
|
|||||||||||
|
|
мере котла ТПП-210 |
номинального [2]. |
Кроме того, |
подключение перегревателей и поступление в них пара проис ходит прежде, чем трубы ширм достигают стационарного теп лового состояния. В связи с этим в [1] отмечено, что ни в одном
6
I
из пусков температура стенок труб на всем протяжении безрасходного режима не превышала 550° С. Эта температура ниже предельной, допускаемой для низколегированной хромо молибденованадиевой стали марки 12Х1МФ, обычно приме няемой для труб ширм 1 хода, а тем более для аустенитной
стали |
марки 1Х18Н12Т, |
используемой для |
ширм II |
ступени |
|||
и конвективного |
перегревателя. |
|
фазе |
пуска упро |
|||
Выключение |
перегревателей в первой |
||||||
щает |
маневрирование |
и управление |
агрегатом, |
позволяя |
|||
после |
подключения перегревательной |
части |
пароводяного |
тракта плавно наращивать параметры и количество острого пара, при сохранении стабильного расхода питательной воды. Постепенный подъем температуры пара является непремен ным условием соблюдения-требуемого режима прогрева па ропроводов и турбины.
Для отсоединения ширм и конвективного перегревателя от экранных поверхностей нагрева служат задвижки, встроен ные в пароводяной тракт каждого потока. По принятой в на стоящее время типовой схеме пуска [3} встроенные задвижки (ВЗ) размещаются между выходными устройствами послед него (по ходу рабочей среды) участка экранных поверхно стей и входными коллекторами ширм.
Прокачиваемая среда выводится из парогенератора, есте ственно, перед встроенными задвижками. В состав пусковой схемы должны быть включены устройства для приема сбра сываемой среды.
По типовой пусковой схеме давление в тракте до ВЗ с са мого начала пуска устанавливают выше критического с по
мощью клапанов, смонтированных |
на сбросных патрубках.. |
В то . же время в последние годы |
в станционную практику |
внедряется прогрессивный метод регулирования блоков, за ключающийся в изменении давления вырабатываемого кот лом свежего пара при изменении нагрузки турбогенератора. С переходом на работу со «скользящим давлением» должен быть пересмотрен вопрос об уровне начального давления в водопаровом тракте при пуске шарогенератора.
Однако во всех случаях, как в условиях стабильного дав ления, так и «скользящего», в емкостях, куда сбрасывается прокачиваемая среда, давление существенно меньше, чем
У вз.
После розжига топки, по мере прогрева системы темпера тура среды перед ВЗ растет и довольно скоро достигает зна чений более высоких, чем температура насыщения,’ отвечаю щая давлению в объеме приемных устройств.
В условиях, при которых поток сбрасываемой среды посту пает в эти устройства, вода не может находиться в перегре том (метастабильном) состоянии. Ее температура снижается
7
до |
температуры |
насыщения, соответствующей давлению |
|||
в |
сбросном устройстве. |
Освобождающееся при |
этом тепло |
||
вызывает |
испарение части жидкости. |
адиабатного |
|||
|
Таким |
образом, |
в |
результате практически |
дросселирования жидкости и происходящего при этом ее самоиспарения в приемных емкостях образуется парожидко стная смесь (влажный пар), степень сухости которой опреде ляется температурой среды перед ВЗ и давлениями в месте вывода среды из тракта котла и в объеме сбросного устрой ства.
Для расширения маневренных возможностей и облегче ния пусковых операций организуют, двухступенчатое самоиспарение, протекающее в- двух последовательно соединенных приемных устройствах. Очевидно, что перед каждым из них сбрасываемую -жидкость подвергают дросселированию.
Первым (по ходу потока) приемным устройством служит сепаратор, встроенный в котельный агрегат. На каждую ли нию пароводяного тракта устанавливают индивидуальный сепаратор.
На протяжении первого этапа пуска насыщенный пар, об разовавшийся вследствие самоиспарения части жидкости и отделившийся от конденсированной среды, накапливается в сепараторе. Жидкость же, вместе с некоторым количеством «проскакивающего» с нею пара, отводится из сепаратора п после повторного дросселирования поступает во второй при емник, называемый растопочным расширителем. Вторичное
,дросселирование, естественно, сопровождается испарением еще некоторой части жидкости. Выделяющийся в расшири теле пар используют для прогрева трубопроводов системы
промперегрева, а также цилиндра высокого давления и кла
панов турбины перед разворотом ротора |
(при |
пусках холод |
|
ного блока). Он может |
быть использован и |
в деаэраторе |
|
или сброшен (без утилизации его тепла) |
в паровое простран |
||
ство конденсатора. |
расширителя |
направляется в вы |
|
Вода из растопочного |
водной клапан циркуляционной воды либо же, с целью со хранения конденсата, в бак запасного конденсата (БЗК), или непосредственно в конденсатор.
Так как в процессе пуска температура воды в растопоч ном расширителе может достигать 150 и даже 200° С (при давлении в расширителе ~16 кгс/см2), то ее сброс в БЗК или в циркуляционный канал, где давление атмосферное, должен происходить через специальные расширители. Таким расширителем может служить промежуточный бак, располо женный за растопочным расширителем.
Наличие у блоков сверхкритического давления промежу точного перегрева накладывает дополнительный отпечаток на
8