РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

Особенности переменных режимов ПГУ

Д.т.н. Ю.А. Радин, заведующий лабораторией переменных режимов энергоблоков, ОАО «ВТИ», г. Москва

Понятие маневренности теплоэнергетического оборудования включает совокупность его характеристик, определяющих быстроту и надежность выполнения различных режимных функций, к которым относятся:

■ покрытие переменной части графиков нагрузок;

■ продолжительности пусков блоков из различных тепловых состояний;

■ скорости изменения нагрузки;

■ регулировочный диапазон нагрузок блоков;

■ ввод резервного оборудования в аварийных условиях;

■ регулирование частоты.

Повышению маневренности оборудования ТЭС способствует применение бинарных парогазовых установок (ПГУ) с котлами-утилизаторами. Поскольку все отечественные ПГУ из-за их высокой экономичности (КПД около 50%) проектировались для эксплуатации в базовой части графиков нагрузки, для использования их в переменных режимах потребовались исследования и доработки.

Из всего спектра переменных режимов, маневренность энергоблоков ТЭС в наибольшей степени характеризуют пуски из неостывшего и горячего состояний после простоев в резерве 48-55 и 6-10 часов соответственно, режимы эксплуатации блоков в пределах регулировочного диапазона нагрузок и сама величина регулировочного диапазона.

Продолжительность пусков из неостывшего состояния определялась термонапряженным состоянием ротора высокого давления паровой турбины, а из горячего состояния - обеспечением допустимых условий прогрева выходного коллектора пароперегревателя высокого давления.

Продолжительности пусков из холодного состояния, как правило, оказывались значительно большими, но их число невелико (не более 3-4 в год).

Пуски на скользящем давлении наиболее эффективны при реализации его во всем водопаровом тракте и использовании питательных насосов с регулируемой производительностью. Вместе с технологией предварительного прогрева турбины и паропроводов со сторонним паром они позволили сократить продолжительность пуска из холодного состояния на 2 - 2,5 часа.

Продолжительности пусковых режимов ПГУ и автономно работающих ГТУ представлены в таблице, откуда видно их различие, связанное с ограничениями скоростей прогрева высоконагруженных элементов оборудования паросиловой части цикла.

Таблица. Продолжительности пусковых режимов ПГУ.

ПГУ Мощность ПГУ, МВт Тип ГТУ Тип ПТУ Продолжительность пуска, мин
ГТУ ПГУ
состояние
холодное неостывшее горячее
П ГУ-39 39 SGT700 1 ГТ+1 ПТ 10 130 80 40-45
П ГУ-80 85 SGT700 2 ГТ+1 ПТ 10 170 115 50-55
ПГУ-230 230 GT13E2 1 ГТ+1 ПТ 20 190 125 65
ПГУ-450 450 ГТЭ-160 2 ГТ+1 ПТ 15 260 210 80

Основными ограничениями при пусках ПГУ являются условия прогрева (расхолаживания) толстостенных элементов пароводяного тракта, в частности, выходной коллектор пароперегревателя высокого давления и участок паропровода ВД на выходе из котла-утилизатора ПГУ-450 имеют наиболее высокий темп остывания при выбеге ротора ГТУ (в течение 20-30 мин) и при вращении ГТУ валоповоротным устройством (рис. 1 и 2).

Ограничения, возникающие при прогреве элементов котлов-утилизаторов, иллюстрируются на рис. 3 и 4.

Нагружение одновальных энергетических ГТУ типа ГТЭ-160 производится при прикрытом входном направляющем аппарате (ВНА) и повышающейся температуре газов, а регулирование расхода воздуха путем открытия ВНА при сохранении высокой температуры газов за ГТУ начинается при нагрузках свыше 50-60% номинальной (рис. 5а).

Для ГТУ с выделенным компрессорным валом (SGT-700) характерно монотонное изменение температуры газов после ГТУ от мощности, со стабилизацией или даже повышением ее в отдельных случаях при малых нагрузках (до 25% номинальной) из-за сброса воздуха через антипомпажные клапаны компрессора (рис. 5б).

Под стартовым (начальным) расходом топлива энергетической установки понимается нагрузка ГТУ или количество тепла с топливом ВтQрН, которое позволяет нагреть теплоноситель в котле-утилизаторе, начать генерацию в нем пара, выполнить предварительный прогрев системы паропроводов между котлом и турбиной и самой турбины, повысить параметры пара до толчковых, подать пар в турбину, повысить частоту вращения ее ротора, включить генератор ПТ в сеть и повысить мощность генератора ПТ за счет закрытия пуско-сбросных устройств.

Номограмма определения этой нагрузки по температурному состоянию ЦВД паровой турбины для ПГУ-450, ПГУ-39 и ПГУ-80 приведена на рис. 6. Различие этих номограмм связано с особенностями кинематических схем собственно ГТУ: в ПГУ-450 они одновальные, в ПГУ-80 со свободной силовой турбиной, а также с характеристиками компрессоров ГТУ при пусках и повышении частоты вращения ротора.

Начальная нагрузка ГТУ представляется в виде зависимости мощности ГТУ от исходной температуры ЦВД (tцвд), температур барабана ВД (tбвд) выходного коллектора пароперегревателя высокого давления (tкппвд) и температуры наружного воздуха (tнв) в виде:

NГТУ0=f(tЦВД, tБВД, tКППВД, tнв).

Эта зависимость характерна для ГТУ, у которых температура отработавших газов на начальном этапе нагружения пропорциональна мощности, и представляет собой набор кривых, по которым для каждого конкретного сочетания температур указанных элементов и температуры наружного воздуха можно определить начальную мощность пускаемой ГТУ.

Для ГТУ со свободной силовой турбиной, у которых антипомпажные клапаны компрессора закрываются после включения генератора в сеть (например, SGT700), температура газов до их закрытия на выходе из турбины выше и снижается при повышении мощности ГТУ до 25% номинальной (рис. 5б).

С учетом сказанного выше и корректного выбора стартовой нагрузки предложены графики-задания пусков ПГ-450 по последовательной и параллельной схемам (рис. 7 и 8).

При исследовании регулировочного диапазона нагрузок ПГУ необходимо принимать во внимание:

■ зависимости мощности ГТУ от температуры наружного воздуха, и температуры отработавших в турбине газов от нагрузки ГТУ, а также от положения входного направляющего аппарата компрессора, определяющего расход воздуха в ГТУ;

■ содержание вредных выбросов в уходящих газах во всем диапазоне нагрузок;

■ экономичность (КПД) ПГУ при работе на пониженных нагрузках;

■ скорость изменения нагрузки ПГУ в пределах регулировочного диапазона нагрузок.

Выражение для верхней границы регулировочного диапазона ПГУ:

NНОМПГУ =NНОМПТ +ΣNНОМГТУ (tВ).

Нижняя граница регулировочного диапазона или технологический минимум:

NМИНПГУ =NМИНПТ +ΣNМИНГТУ (tатк, tВ, NOx, CO, Δto, Δtoo, ΔηПГУ), где NOx, CO, Δto, Δtoo, ΔηПГУ – содержание, соответственно, окислов азота, окислов углерода, снижение температур свежего и вторичного пара перед паровой турбиной, снижение КПД ПГУ.

При температурах -5<tнар<+5 ОС и высокой влажности (более 80%) наружного воздуха возникает опасность образования льда на деталях всасывающего тракта и лопатках первой ступени компрессора. Предотвращение ее путем перепуска сжатого воздуха с выхода на вход в компрессор вызывает снижение мощности и КПД ГТУ и ПГУ. При более низких наружных температурах мощность ГТУ ограничивается по прочностным соображениям путем прикрытия ВНА компрессора (рис. 9).

Выводы

Для освоения и обеспечения регулярной эксплуатации на отечественных электростанциях ПГУ:

■ разработаны и обоснованы технологии и графики-задания пусков из различных тепловых состояний и остановов ПГУ;

■ разработаны методики исследования режимов ПГУ и их оборудования, прочности их критических узлов и деталей при прогреве и остывании;

■ определено расходование ресурса этих узлов при переменных режимах;

■ исследована работа ПГУ в регулировочном диапазоне нагрузок, определены ограничивающие этот диапазон сверху и снизу факторы и пути его расширения;

■ установлены и реализованы в алгоритмах управления режимами ПГУ и нормативных документах ограничения, вытекающие из результатов исследований.

Результаты проведенных исследований прошли опытную проверку на действующем оборудовании блоков ПГУ-450, ПГУ-230, ПГУ-325, ПГУ-39 и ПГУ-80, внедрены в эксплуатацию и вошли в эксплуатационную документацию в виде инструкций по эксплуатации с графиками-заданиями пусков из различных тепловых состояний. Они использованы при разработке тепловых и пусковых схем, технологии эксплуатации и технологических алгоритмов управления при проектировании и вводе в эксплуатацию аналогичных и перспективных парогазовых установок, и послужили основой для составления отраслевых стандартов.

Ю.А. Радин, Особенности переменных режимов ПГУ

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №02 (174), 2015 г. , www.rosteplo.ru/nt/174

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи:

Подбор теплообменника!

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств. Эффективней пластинчатого!

+7(495)741-20-28, info@ntsn.ru

Программы Auditor

Технический семинар «Организация ремонта и повышения ресурса тепловых сетей»

Подробнее