Файл: Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие].pdf

эта сталь надежно ее выдерживает при высоком давле­ нии.

Дальнейшее увеличение экономичности электростан­ ций достигается применением п р о м е ж у т о ч н о г о пе­ р е г р е в а пара. Пар высокого давления, нагретый в первичном перегревателе котла до максимально допу­ стимой температуры, срабатывается в турбине примерно до 25—35 кгс/см2 (рис. 1-3). Его температура при этом

Первичный пар 1й0 кгс/см , 545 С

Возврат пара т

27 кгс/см 2, 333

Вторичный пар /

2й,5 кгс/см 2, 5П5 С

ры турбины.

снижается и на выходе из турбины должна быть такой, чтобы пар не превращался в воду при малой нагрузке турбины или резком снижении нагрузки. Далее, пар воз­ вращается в котел и в промежуточном пароперегревате­ ле снова нагревается до высокой температуры, после че­ го опять направляется в турбину. Потеря давления при движении пара из турбины в котел и обратно и прохож­ дении его через промежуточный пароперегреватель обыч­ но не превышает 5—6 кгс/см2.

13

Столь сложная схема несколько затрудняет обслужи­ вание и увеличивает стоимость сооружения электростан­ ций, но оправдывается достигаемой экономией около 4% топлива. Промежуточный перегрев пара наиболее целе­ сообразен для агрегатов большой мощности.

1-3. Совместная работа котлов и турбин

Условия совместной работы. На электростанциях, ра­ ботающих без промежуточного перегрева пара, часто применяется совместное присоединение нескольких кот­ лов к нескольким паровым турбинам. Пар из каждого котла может поступать в любой из двух станционных паропроводов, расположенных вдоль котельной. К этим же паропроводам присоединена каждая турбина.

При такой схеме остановка любого котла не влечет за собой вынужденной остановки какой-либо турбины, так как они продолжают получать пар из общего паро­ провода. Котлы почти всегда приходится останавливать чаще, чем турбины, и при совместной работе котлов на общий паропровод несколько увеличивается выработка электроэнергии на электростанции.

Однако условия работы электростанции при такой схеме намного усложняются из-за того, что при движе­ нии пара по трубопроводам происходит снижение его давления и температуры. От дальних котлов на турбину поступает пар с пониженными характеристиками. Это приводит к уменьшению экономичности электростанции. Практически, несмотря на наличие длинных паропрово­ дов, каждая турбина может получать пар лишь от не­ многих котлов.

Совместная работа нескольких котлов и турбин еще более усложняется при наличии промежуточного пере­ грева пара. Для таких электростанций считается необ­ ходимой либо изображенная на рис. 1-3 схема блочного соединения каждой турбины лишь с одним котлом (м о-

блоки целесообразно иногда и при отсутствии промежу­ точного перегрева пара.

На электростанции, состоящей из отдельных моно­ блоков, каждая остановка котла влечет за собой выход из строя всего блока, после чего требуются длительные

14

операции но его пуску в работу. Поэтому при сжигании сланцев и других низкосортных топлив, при использова­ нии которых котлы приходится периодически останавли­ вать для очистки, распространение получили дубль-блоки. Во время очистки одного из котлов турбина продолжает работать с 50%-ной нагрузкой, получая пар от второго котла.

В начальный период внедрения в СССР энергоблоков сверхкритического давления также считалось оправдан­ ным сооружение дубль-блоков, при эксплуатации которых можно было не останавливать турбины при имевшем тогда место повышенном числе остановок котлов. В даль­ нейшем, с возрастанием надежности работы котлов, но­ вые агрегаты сверхкритического давления стали уста­ навливать по схеме моноблоков, которые оборудованы меньшим количеством арматуры и проще обслужива­ ются, чем дубль-блоки.

В дубль-блоках сверхкритического давления принято называть два совместно работающих котельных агрега­ та к о р п у с а м и одного котла. Вместо того чтобы, на­ пример, говорить про два котла производительностью по 500 т/ч, говорят про два корпуса котла производитель­ ностью 1000 т/ч.

От схемы соединения котла с турбиной зависят усло­ вия его растопки и остановки. До включения котла в на­ ходящийся под давлением общий (станционный) паро­ провод пар уже направляют различным потребителям тепла. Включение котла производят при давлении на 1—3 кгс/см2 ниже, чем в станционном паропроводе. Этим исключается возможность резкого -снижения давления во включаемом котельном агрегате. В противном случае во всем объеме воды в котле дополнительно образуется большое количество пара. Уровень воды в барабане (рис. 1-1) быстро повышается, что может привести к по­ паданию воды в пароперегреватель и к аварии котла.

В моноблочных установках растопка котла и повыше­ ние давления сопровождаются пуском в работу паровой турбины и другого оборудования машинного зала. Мини­ мальную электрическую нагрузку блок начинает нести еще при работе котла с пониженным давлением. Все опе­ рации на котле должны быть тесно увязаны с операция­ ми по турбине и другому оборудованию. Иногда от этого оборудования зависит и длительность растопки котла.

15

В таких же примерно условиях производится сов* местный пуск в работу турбины с одним из котлов дубль-блока.

От условий совместной работы котла и турбины за­ висят и операции по остановке котельного агрегата. При его отключении от общего для нескольких котлов паро* провода нужно закрыть парозапорную задвижку немед­ ленно после прекращения горения топлива в топке. В противном случае возникают дополнительные тепло­ вые напряжения в барабане котла. В нижней половине барабана охлаждается вода, а в верхней половине нахо­ дится пар, который непрерывно конденсируется на по­ верхности стенок и поддерживает их температуру близ­ кой к температуре кипения воды в соседних котлах. Неодинаковое охлаждение верхней и нижней частей ба­ рабана влечет за собой его прогиб.

При совместной остановке котла и турбины, когда котел дает пар на турбину независимо от других котлов электростанции, закрывать паровую задвижку можно лишь после полного прекращения вращения ротора тур­ бины. Объясняется это тем, что паровая турбина может быть сильно повреждена даже при кратковременном прекращении подачи масла к ее подшипникам. В период остановки машины ее главный масляный насос не рабо­ тает. При закрытии паровой задвижки нельзя пользо­ ваться вторым насосом, имеющим паровой привод. В этом случае подачу масла в подшипники обеспечивает лишь электронасос, работа которого без резерва опасна и не допускается.

Особенности работы электростанций большой мощно­ сти. При освоении современных ТЭС мощностью свыше 1 500—2 000 Мвт с энергоблоками мощностью по 200— 300 Мвт возникли новые проблемы, связанные с особен­ ностями столь крупных агрегатов.

Важнейшее значение приобрел вопрос о необходимо­ сти максимального повышения надежности работы каж­ дого котла, поскольку вынужденные остановки котлов приводят к гораздо большим убыткам, нежели остановки менее крупного оборудования. Одновременно возросли требования по соблюдению высокой экономичности рабо­ ты электростанций.

Так, на работающей с полной нагрузкой ГРЭС мощ­ ностью 2 400 МВт уменьшение удельного расхода антра­ цита только на 1 г/(кВт-ч) может обеспечить экономию

16

до 14 тыс. т топлива в год. Запланированное в 9-й пятйлетке снижение среднего удельного расхода топлива (на 1 квт-ч) на 24—26 г должно привести в 1975 г. к эконо­ мии топлива в СССР в количестве около 20 млн. т.

В таких условиях значительно возрастают требования по оснащению котлов измерительными приборами, авто­ матическими регуляторами и различными защитными устройствами. Возрастают и требования к вахтенным ра­ ботникам, которые при более сложном оборудовании должны в ряде случаев действовать более оперативно.

Одновременно следует учитывать, что хотя общая

ляется многими миллионами рублей, эта сумма состав­ ляет только 12—14% стоимости всего промышленного и гражданского строительства современной ГРЭС. Поэто­ му даже сравнительно крупные затраты на реконструк­ цию и совершенствование котлов и их вспомогательного оборудования могут быть оправданы, если эти мероприя­ тия способствуют повышению надежности или экономич­ ности работы всей электростанции.

Условия эксплуатации котлов могут усложняться и из-за того, что паровые турбины большой мощности ра­ ботают с расчетной экономичностью только при полной нагрузке. В таких условиях становятся особо нетерпимы­ ми отдельные неполадки в работе котлов, препятствую­ щие повышению их нагрузки до расчетного значения (например, их шлакование или чрезмерное повышение температуры металла в отдельных трубах).

электростанций многочисленные виды топлива разделя­ ют на три группы: на твердые топлива — антрацит, полу-

ный газ, получаемый из недр земли при добыче"йз не.е 2—281 * %17

!

Нефти, доменный и (изредка) коксовый газы, сжигаемый под котлами на заводах черной металлургии.

Из районов добычи твердого топлива в СССР наи­ большее значение имеет Донецкий угольный бассейн,

Карагандинскому бассейну в Казахстане. В последние годы приобрели значение новые месторождения углей, добываемых не в шахтах, а открытым способом, благо­ даря чему значительно уменьшается стоимость топлива (например, экибастузские угли в Казахстане и канские в Красноярском крае).

Сжигаемый на электростанциях мазут представляет собой остаток после извлечения из нефти бензина, керо­ сина и других продуктов. Из нефтяных месторождений в СССР наибольшее значение для энергетики имеют за­ пасы нефти между р. Волгой и Уралом. Быстро возрас­ тает добыча нефти и природного газа в богатейшем Тюменском месторождении.

Из широко используемых месторождений природного газа можно назвать Газлинское, расположенное близ г. Бухары Узбекской ССР, Стравропольское на Северном Кавказе, Шебелинское близ г. Харькова и Дашавское (Западная Украина).

Состав топлива. Все ископаемые топлива — как угли, так и нефть, сланцы и природный газ — являются остат­ ками растений или животных организмов. Чем древнее твердое топливо, тем, как правило, меньше в нем харак­ терных для растений смолистых веществ (так называе­ мых л е т у ч и х ) и тем больше углерода.

Продукты распада растений и низших животных организмов образуют в твердом топливе его г о р ю ч у ю ма с с у , состав которой, несколько разнящийся для от­ дельных его месторождений, определяется, в основном, содержанием в топливе летучих веществ. В верхней и нижней частях рис. 2-1 схематически показано, что в од­ ном из наиболее древних по происхождению углей — антраците содержание углерода в горючей массе наи­ большее, а содержание кислорода и летучих веществ наименьшее.

На рис. 2-1 и 2-2 можно видеть, из каких элементов состоит горючая масса ископаемых топлив. Из пяти ука­ занных на схемах составных элементов топлива лишь

18