Зависимость регулировочного диапазона от состава оборудования блока

Для определения РД блока в целом рассмотрим в отдельности регулировочные диапазоны основного оборудования: паровая турбина, генератор, конденсатор и вспомогательного.

Регулировочный диапазон паровой турбины

Любая паровая турбина рассчитывается на пропуск пара выше номинального, путем отключения системы регенерации, отсюда следует, что паровая турбина может работать при нагрузках (1,2 … 1,22)∙ от номинального режима. Также верхний предел ограничивается пропуском пара через конденсатор и это ограничивает работу турбины до (1,12 … 1,15)∙ . Нижний предел регулирования представляет собой работу на холостом ходу.

Регулировочный диапазон генератора

Все генераторы рассчитываются на номинальную нагрузку с запасом в 10 %. Нижняя граница генератора определяется режимом холостого хода, либо моторным режимом.

Регулировочный диапазон котлоагрегата

С точки зрения управления котел является самым сложным элементом теплоэлектростанции. Верхняя граница РД зависит от вида применяемого топлива на станции. При работе на газе или мазуте котел может выдавать на 5 % больше номинальной нагрузки, а при работе на твердом топливе — на 2 %. Также работу котла свыше номинальной нагрузки ограничивает температура напряженности металла труб поверхностей нагрева внутри топочного пространства.

На технический минимум работы котла влияет три основных фактора:

1. Гидродинамика.

2. Устойчивость горения топлива.

3. Жидкое шлакоудаление (применимо только к котлам работающим на твердом топливе).

Особое влияние гидродинамики на технический минимум работы барабанного котла определяет контур пароводяного тракта, состоящий из барабана, коллектора, опускных и подъемных труб (см. рис. 9.2). Процесс парообразования, протекающий в подъемных трубах происходит при естественной циркуляции, которую создает движущая сила с определенной скоростью :

где — высота от барабана котла до нижнего коллектора труб;

— плотность воды;

— плотность пароводяной смеси.

Рис. 9.2. Контур естественной циркуляции барабанного котла

График изменения скорости естественной циркуляции в трубах топочной камеры в зависимости от нагрузки котла представлен на рис. 9.3. Совокупность зависимостей на графике отражает влияние шероховатости, кривизны труб топочной камеры.

Рис. 9.3. График изменения скорости циркуляционного потока от нагрузки котла

При нагрузке < 0,38 скорость циркуляции становится недопустимо маленькой, в результате чего происходит процесс, называемый опрокидыванием циркуляции. Опасным в таком процессе является застой воды в трубах котла, из-за чего при пониженных нагрузках происходит перенапряжение металла труб топочной камеры. Поэтому чаще всего создают запас по нагрузке и допустимый нижний предел считают порядка = 0,4.

В прямоточных котлах пароводяной тракт котла представляет собой коллекторную систему. По двум и более ниткам питательная вода под напором ПН смешивается в общем коллекторе, где дальше распределяется по нескольким трубам, в которых происходит процесс парообразования. В прямоточных котлах, как и в барабанных, для питательной воды существует минимальная скорость, ниже которой давление в трубах не одинаково, что приводит к её застою. График изменения скорости потока питательной воды от нагрузки блока схож с графиком для барабанного котла (см. рис. 9.3). Как правило, застой питательной воды появляется при расходе, удовлетворяющего неравенству:

Таким образом, несмотря на разность гидродинамики прямоточных и барабанных котлов, в общем случае, гидродинамический фактор представляет технический минимум на уровне = 0,4.

Второй основной фактор, влияющий на технический минимум котлоагрегатов и отражающий устойчивость горения топлива в большинстве своем зависит от применяемого на станции топлива.

На рис. 9.4 показано изменение температуры газов в топке котла при изменении нагрузки для трех видов топлива: газ, мазут и твердое топливо.

Рис. 9.4. График зависимости температуры газов в топочной камере котла от его нагрузки

Допустимый технический минимум при использовании газомазутного топлива составляет около (0,3 … 0,35)∙ , при этом температура устойчивого горения равна порядка = (400 … 500) °С, а при использовании твердого топлива (0,5 … 0,6)∙ ( = (600 … 750) °С). Минимальная температура устойчивого горения для газомазутного топлива ограничевается правильным распределением градиента температурного поля топочной камеры, а для твердого топлива определяется температурой затвердевание шлаков.

Итак, третьим фактором в назначении технического минимума для котлоагрегатов становится затвердевание шлаков при жидком шлакоудалении. Следуя из своего определения, этот фактор относится только к блокам работающим на твердом топливе.

На рис. 9.5 показана связь между температурой газов в топке и нагрузкой блока. Эта связь отражает РД котла при его работе на твердом топливе с жидким шлакоудалением.

Рис. 9.5. График зависимости температуры топочных газов котла при его работе на твердом топливе с жидким шлакоудалением от нагрузки блока

Работать вблизи температуры затвердевания шлаков , вблизи нагрузки , опасно, поэтому делается небольшой запас по снижению нагрузки. Так, в диапазоне (0,65 … 0,67)∙ котел может проработать около 2-ух часов, пока жидкий шлак не заполнит поддон топки до определенного уровня. Во избежание этого необходимо применять меры по шлакоудалению, что приводит к нарушению режима работы котла. В противовес жидкому шлакоудалению применяют сухое шлакоудаление.

Итак, максимальную нагрузку блока ограничивает котел в зависимости от сжигаемого топлива. Турбина без котла может выдавать 1,1∙ , отключив регенеративный подогрев. Поэтому с максимальной нагрузки для турбины является не котле, а генератор.

Минимальную нагрузку определяют газомазутные котлы по первому фактору — гидродинамика. При сжигание твердого топлива ограничивает третий фактор — жидкое шлакоудаление.

При этом, если ТП включен по зависимой схеме, то РД ограничивается 50 % от номинальной нагрузки.

Таким образом, РД энергоблока зависит от:

­ вида сжигаемого топлива;

­ при работе на твердом топливе, от способа шлакоудаления;

­ типа схемы включения ТП;

­ с точки зрения максимальной нагрузки самым жестким ограничением является генератор, если позволяет конденсатор