РЕЖИМЫ РАБОТЫ И МАНЕВРЕННОСТЬ БЛОЧНЫХ ТЭС.

Понятие маневренности и маневренные характеристики блочных паротурбинных установок.

В связи с увеличением доли блочных установок и ростом неравномерности суточного и недельного потребления электри­ческой энергии в настоящее время повышаются требования к маневренным характеристикам блоков. Улучшение маневренных характеристик оборудования важно не только с точки зрения обеспечения высокой надежности энергоснабжения, но и с точки зрения повышения экономичности ТЭС, так как расширяет возможности оптимизации режимов работы отдельных электрических станций и в целом ТЭС.

Маневренность блоков определяется совокупностью технико - экономических характеристик, обеспечивающих отработку за­данного графика нагрузок при соблюдении условий надежности.

В понятие маневренности включаются следующие характе­ристики.

1. Регулировочный диапазон блоков — диапазон нагрузок, в пределах которого блоки работают вполне надежно. Регули­ровочный диапазон определяется величиной допустимой мини­мальной нагрузки (величиной технического минимума нагрузки), которая в основном лимитируется котлоагрегатом.

Основными факторами, определяющими величину регулиро­вочного диапазона блоков, являются устойчивость горения в топке котлоагрегата, температурный режим пароперегревателя и радиационной части, надежность гидравлического режима котлоагрегата, а также устойчивость работы систем автоматиче­ского регулирования.

Устойчивость горения — основной фактор, лимитирующий минимально допустимую нагрузку котлоагрегатов, работающих на твердом топливе. Минимальная нагрузка котлоагрегатов составляет 0,75 номинальной при сжигании АШ, 0,65 — при сжи­гании каменного угля и 0,5 — бурого угля. При сжигании газа и мазута устойчивость горения практически не лимитирует вели­чины технического минимума нагрузок.

При снижении нагрузки котлоагрегата сильнее проявляется гидравлическая неравномерность параллельно включенных труб, что вместе с их неодинаковым тепловосприятием может привести к значительной тепловой неравномерности (разности энтальпий среды па выходе из труб) и как следствие к появлению межвитковой пульсации потока и нарушению циркуляции среды. Для предупреждения этих явлений, которые могут быть причиной пережога труб, массовый расход среды через трубы парообра­зующих поверхностей не должен быть ниже некоторой предель­ной величины.

По условию обеспечения устойчивого гидравлического режи­ма минимальная нагрузка прямоточных котлоагрегатов состав­ляет примерно 30%, т. е. равна их растопочной нагрузке. Однако по условиям температурного режима радиационной части вели­чина минимальной нагрузки может быть существенно выше.

Для расширения регулировочного диапазона блоков приме­няют подсвечивание мазутом пылеугольных котлоагрегатов или перевод их при малых нагрузках на газ и мазут, отладку гидрав­лического режима  перевод котлоагрегатов на скользящее дав­ление пара (что повышает надежность циркуляции барабанных котлов в связи с увеличением разности плотностей пара и воды), разработку всережимной автоматики и др.

Нa основе научно-исследовательских и наладочных работ  установлены нормы минимально допустимой нагрузки блоков на уровне 40—50% номинальной—для газомазутных блоков и 60—70% —для блоков, работающих на твердом топливе.

Достигнутые значения регулировочного диапазона не ре­шают полностью проблемы прохождения ночных провалов на­грузки, так как в ряде ОЭС коэффициент неравномерности су­точных графиков а имеет меньшие значения, чем общая для системы относительная величина достигнутого технического ми­нимума нагрузок.

Таким образом, задача дальнейшего расширения регулиро­вочного диапазона блоков является актуальной, и ей уделяется большое внимание.

2. Приемистость блоков — способность их к быстрому изме­нению нагрузки и участию в первичном и вторичном регулиро­вании частоты в системе.

Изменение нагрузки блоков связано с изменением температурного режима отдельных элементов и деталей и приводит к появлению дополнительных температурных напряжений. Кроме того, происходит изменение линейных размеров (расширение или укорочение) деталей и вибрационного состояния агрегатов. Допустимые скорости нагружения блоков лимитируются как турбиной, так и котлоагрегатом, определяются на основе рас­четных и экспериментальных исследований и оговариваются за­водскими и эксплуатационными инструкциями.

Характер суточных графиков нагрузки обусловливает жест­кие требования к режимам нагружения блоков. Наиболее ин­тенсивный рост нагрузки на мощных блочных установках на­блюдается с 6 до 8—9 ч утра. В этот период средняя скорость нагружения блочных электростанций составляет 0,4—0,5%/мин, а наибольшая в течение часа достигает 0,65%/мин. Для прогре­тых, т. е. частично разгруженных, агрегатов обеспечить такие скорости нагружения несложно, но при пусках это. представляет большие трудности и требует заблаговременного прогрева и пуска оборудования. Для обеспечения надежных условий набо­ра нагрузки в энергосистемах время нагружения блоков 150— 200 МВт от пуля до поминальной мощности должно составлять 2—2,5 ч, а для блоков 300 МВт—3 ч, что требует применения специальных мероприятий по обеспечению равномерного нагре­ва деталей и снижению температурных напряжений в них при нагружении турбины.

Высокие требования предъявляются к приемистости блоков, которые привлекаются для регулирования межсистемных пере­токов. Для этой цели применяются блоки не только 150, 200, но и 300 МВт. Для обеспечения необходимой динамической точно­сти регулирования такие блоки должны допускать изменение нагрузки в пределах всего регулировочного диапазона со ско­ростью 1—1,5% и более. Для достижения таких скоростей требуется провести специальные работы по снижению инерцион­ности котлоагрегатов.

Еще более сложные задачи возникают при аварийных ситуа­циях в энергосистемах. При отключении мощностей и падении частоты в системе, чтобы сократить аварийные отключения по­требителей, требуется быстро (в течение 5—10 с) реализовать вращающийся резерв блоков и увеличить их мощность до 25— 30% номинальной. Достигнуть этого можно лишь за счет форсировки топок и использования аккумулирующей способности котлоагрегатов, когда при падении давления пара за счет тепла, аккумулированного в металле и рабочей среде котлоагрегатов, практически мгновенно достигается увеличение их паропроизводительности.

При отключении потребителей и аварийном повышении час­тоты в системе необходимо уменьшить мощность блоков в соот­ветствии со статизмом регуляторов скорости. После быстрого (в течение нескольких секунд) сброса нагрузки до величины, ле­жащей в пределах регулировочного диапазона, блок должен допускать возможность работы с этой мощностью в течение неограниченно большого промежутка времени.

Блоки должны также допускать сброс нагрузки с любой ве­личины до холостого хода и работать па режимах холостого хо­да в течение времени, необходимого для обеспечения нормаль­ного действия автоматов повторного включения и систем авто­матики поддержания устойчивого синхронного режима.

3. Экономичность блоков при частичных нагрузках.В перио­ды ночных и недельных провалов электрической нагрузки блоки разгружаются вплоть до величины технического минимума на­грузки. В связи с этим режимы частичных нагрузок являются характерными для блоков, в особенности используемых в полу- пиковой части графика нагрузок. Поэтому требование обеспече­ния достаточно высокой экономичности паротурбинных устано­вок при частичных нагрузках является необходимым условием достижения высокой эффективности работы ТЭС.

При частичных нагрузках экономичность блоков значитель­но снижается, что определяется в основном особенностями рабо­ты турбинных установок и связано с увеличением потерь на дросселирование пара в органах парораспределения турбины, а также снижением внутреннего относительного к. п. д. проточной части, прежде всего, регулирующей и последних ступеней. Су­щественно могут сказываться также изменения к. п. д. котло­агрегата и относительное увеличение расхода энергии на соб­ственные нужды, в частности на привод питательных насосов и тягодутьевых машин, в особенности при применении неэконо­мичного дроссельного способа регулирования производитель­ности. Повышения экономичности работы турбин при частичных нагрузках можно достигнуть за счет правильного выбора ре­жима (снижения расчетного расхода пара по сравнению с но­минальным) и должного профилирования лопаток ступеней, ре­жим работы которых существенно изменяется при изменении расхода пара через турбину. Так, последние ступени турбины должны проектироваться при номинальных расходах пара в конденсатор на пониженные отношения скоростей , а корневая степень реактивности выбираться достаточно высокой, чтобы снизить интенсивность корневого отрыва потока, возни­кающего при малых объемных расходах пара в конденсатор.

Большое влияние па экономичность турбин при частичных нагрузках оказывают тип и характеристики систем парораспре­деления. В частности, существенное (до 2% и более) снижение удельного расхода тепла при частичных нагрузках блоков обес­печивается при применении скользящего начального давления пара

4. Пусковые характеристики блоков. Пусковые схемы блоков должны допускать возможность пуска котлоагрегатов и турбин из любого температурного состояния при соблюдении всех кри­териев надежности и водного режима блока в соответствии с установленными нормами. При этом должны обеспечиваться минимальная продолжительность пусковых операций, малые за­траты топлива и потери конденсата при оптимальных условиях прогрева элементов котлоагрегата, паропроводов и турбин.

Основными пусковыми характеристиками являются продол­жительность пуска и затраты тепла (топлива) на пуск. Продол­жительность пуска блока складывается из длительности отдель­ных этапов: растопки котлоагрегатов, прогрева и разворота тур­бины, нагружения блока, причем длительность этих этапов существенно зависит от исходного температурного состояния оборудования или от времени простоя его в резерве, а также от типа и конструктивного выполнения котлоагрегатов и турбин, особенностей пусковой схемы и параметров свежего пара.

Расход топлива па пуск в основном определяется длитель­ностью пуска и находится как разность между полным расходом топлива на пуск и расходом топлива на выработку электроэнер­гии за время пуска, рассчитанным по удельному расходу топли­ва при номинальной нагрузке блока. Например, для блока 160 МВт с барабанным котлом расход топлива на пуск из хо­лодного состояния составляет примерно 55 т у. т., для дубль - блока 300 МВт — порядка 150 т у. т.

Для улучшения пусковых характеристик блоков и достиже­ния минимальной продолжительности пуска и затрат топлива па пуски необходимо выдерживать оптимальную продолжитель­ность всех пусковых операций, что требует разработки и наладки систем автоматического пуска оборудования. Разработке та­ких систем в настоящее время уделяется большое внимание.

Задача улучшения маневренных характеристик блочного оборудования актуальна и требует проведения специальных проектно-конструкторских и режимно-наладочных работ по рас­ширению регулировочного диапазона блоков, повышению их приемистости и мобильности, повышению экономичности блоков в широком диапазоне нагрузок, автоматизации пусковых опера­ций и снижению затрат времени и топлива на пуски оборудо­вания.

назад к разделу "Статьи"