Режимы работы и эксплуатации ТЭС Классификация режимов работы
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Условно все режимы работы основного оборудования ТЭС можно разделить на три основных типа: - стационарные режимы работы; - переходные режимы работы; - переменные режимы работы. Особую категорию представляют аварийные режимы работы. Стационарный режим работы – режим работы, когда нагрузка энергетической установки остается постоянной и параметры установки, определяющие режим работы, не меняются в течение длительного времени или характеризуются очень медленно меняющимися значения нагрузки при допустимых колебаниях параметров пара, вакуума и других величин, определяющих экономичную и надежную работу установки. В стационарных режимах блок, как правило, работает в автоматическом режиме. В случае возникновения отклонений в режимах работы персонал должен восстановить нормальные условия эксплуатации или произвести останов оборудования (блока в целом или отдельных его элементов). Переходный режим работы – режим энергетической установки, когда происходит процесс изменения мощности (производительности) от одного уровня до другого, или происходит изменение её основных параметров, определяющих условия эксплуатации. Как правило, после окончания переходного режима происходит в течение определённого времени стабилизация нагрузки и параметров.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Переменный режим работы – систематическое чередование работы оборудования то в стационарном, то в переходном режиме работы в течение непродолжительного периода времени. Работа в переменном режиме наглядно иллюстрируется графиком изменения нагрузки агрегата в течение суток при участии станции в регулировании покрытия графиков нагрузки. Работа оборудования в переменных режимах сопровождается более интенсивным износом оборудования и снижением экономичности его эксплуатации. Аварийный режим работы – технологические нарушения в работе энергетического оборудования. Как правило, их подразделяют на аварии и инциденты. Авария – разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемый взрыв и (или) выброс опасных веществ. Инцидент - отказ или повреждение технологических устройств, применяемых на опасном производственном объекте; отклонение от режима технологического процесса; нарушение Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» , других федеральных законов и иных нормативных актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте (если они не содержат признаков аварии).
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Работа оборудования на частичных нагрузках При эксплуатации оборудования (энергоблоков) на частичных нагрузках, особую роль в выборе технологии режима играет конструктивное решение системы парораспределения турбины. В настоящее время в теплоэнергетике на современных турбинах используется либо сопловое парораспределение либо дроссельное. При использовании соплового парораспределения могут быть реализованы следующие технологические способы (режимы) регулирования: 1. регулирование на номинальном давлении перед турбиной; 2. регулирование на скользящем давлении: р0 = var, t 0 = const; 3. комбинированное регулирование: I этап – р0 = const; II этап – р0 = var. При наличии на турбине дроссельного парораспределения можно реализовать только два способа регулирования: 1. на номинальном давлении: р0 = const; 2. на скользящем давлении: р0 = var. При использовании указанных способов регулирования можно рассматривать их эффективность с нескольких точек зрения: - тепловая экономичность режима; - надежность длительной эксплуатации; - простота и удобство реализации.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Работа оборудования на частичных нагрузках при дроссельном парораспределении и при постоянном давлении перед регулирующим клапаном При работе на частичных нагрузках при дроссельном парораспределении и работе с постоянным давлением пара перед регулирующим клапаном снижение нагрузки определяется расходом пара на турбину. Уменьшение расхода пара производится за счет частичного прикрытия регулирующего клапана на входе в турбину. Поскольку геометрия проточной части турбины остается неизменной, то давление за регулирующим клапаном и по всем отсекам проточной части турбины определяется формулой Стодолы-Флюгеля: D 0 р, D 00 – расходы пара через отсек в расчетном и номинальном режимах соответственно, кг/с; р01, р02 – давление перед отсеком и за отсеком в расчетном режиме, МПа; р001, р002 – давление перед отсеком и за отсеком в номинальном и, исходном режиме, МПа; Т 001, Т 01 – температура пара на входе в отсек в номинальном и расчетном режиме соответственно, К.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС На рис. 1 представлена принципиальная схема паротурбинной установки, работающей с дроссельным парораспределением. В результате дросселирования происходит существенное снижение давления, которое изменяется пропорционально снижению расхода пара. На рис. 2 представлен процесс расширения пара в h-s диаграмме при работе турбины с дроссельным парораспределением на частичной нагрузке. Рис. 1. Принципиальная схема установки с дроссельным парораспределением. . Рис. 2. Процесс расширения пара в турбине при работе на частичной и номинальной нагрузке с дроссельным парораспределением и постоянным давлением перед турбиной.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС При использовании режима с постоянным давлением вследствие дросселирования происходит понижение температуры пара, причем это снижение может быть довольно значительным. На рис. 3 приведено изменение температуры пара в камере регулирующей ступени в процессе разгружения при постоянном, скользящем и комбинированном регулировании. t, ºC 5 450 400 3 4 2 1 350 20 40 60 80 100 Nэ, % Рис. 3. Изменение температуры пара в камере регулирующей ступени турбины при регулировании нагрузки. 1 – при постоянном начальном давлении; 2 – при скользящем начальном давлении с нагрузкой 60%; 3 – при скользящем давлении после закрытия первой группы клапанов; 4 – при скользящем давлении во всём диапазоне; 5 – температура пара на входе в турбину.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Работа турбины на частичных нагрузках при сопловом парораспределении При использовании соплового парораспределения и постоянного давления перед клапанами наибольшим механическим нагрузкам подвергается первая регулирующая ступень. Для этого рассмотрим схему соплового парораспределения (рис. 4). Рис. 4. Схема соплового парораспределения. При сопловом парораспределении потери от дросселирования относятся только на ту часть потока, которая проходит через частично открытый клапан. Поэтому экономичность турбины при частичных нагрузках выше, чем при дроссельном парораспределении (если р0 = const).
Режимы работы и эксплуатации ТЭС В этом случае процесс работы пара в регулирующей ступени турбины можно условно (приближенно) изобразить так, как представлено на рис. 5. В этом случае весь поток пара. условно разбивается на два по – тока: а) идущий через полностью. . открытые клапаны; б) идущий через частично открытый клапан. В камере регулирующей ступени оба потока перемешива – ются, параметры потока выра – вниваются и становятся равны параметрам смешения (точка смешения hрс). Рис. 5. Процесс расширения пара в турбине при сопловом парораспределении, постоянном давлении перед турбиной и на частичной нагрузке.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Энтальпия в точке смешения можно определить по выражению: - соответственно относительный суммарный расход через регулирующую ступень (в этом случае ), расход через первую группу клапанов (открытые, поток не дросселируется), расход через вторую группу частично открытых клапанов, дросселируемая часть потока. Рассмотрим теперь распределение давлений пара по клапанам, в зависимости от относительного расхода пара (рис. 6). Р/Р'0 н 1 а б в г д 0 1 D/Dн Рис. 6. Изменение давления за регулирующими клапанами от расхода пара.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС В тоже время по мере открытия клапанов и роста давления за регулирующей ступенью, расходы пара через ранее открытые клапана снижаются, как представлено на рис. 7. Di/Dн 1 1+2+3+4 1+2+3 1+2 1 1 D/Dн Рис. 7. Изменение расхода пара через клапана. Таким образом, хотя влияние процесса дросселирования при сопловом парораспределении уменьшается, но все проблемы, перечисленные выше, в том числе связанные с понижением температуры пара в регулирующей ступени (рис. 3) сохраняются.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Работа турбины на частичных нагрузках при скользящем регулировании Использование скользящего давления возможно при блочной компоновке оборудования. В этом случае начальное давление понижается за счет уменьшения расхода питательной воды и регулирования его насосом. При этом начальная температура остается постоянной, а регулирующие клапаны остаются в открытом положении. Процесс расширения пара в регулирующей ступени при регулировании при постоянном и скользящем давлении представлен (дроссельное парораспределение) на рис. 8. Работа на частичных нагрузках при постоянном давлении может быть использована как для дроссельного, так и для соплового парораспределения. Недостатком такой работы, как говорилось выше, является существенное снижение экономичности при дросселировании в регулирующих клапанах, а также захолаживания проточной части турбины в районе регулирующей ступени в ЦВД вследствие дросселирования и сопровождающего этот процесс снижения температуры пара.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Рис. 8. Процесс расширения пара при скользящих параметрах.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС При скользящем давлении с изменением режима меняется также цикл ПТУ (рис. 9). При номинальном режиме на Ts-диаграмме он изображается контуром a 0 b 0 c 0 d 0 e 0, а при частичном – a 0 bcde. Удаление параметров цикла от оптимальных по мере снижения нагрузки определяет понижение термического к. п. д. цикла t при скользящем давлении. Однако это понижение оказывается менее интенсивным, чем для установки с дроссельным парораспределением при постоянном давлении. Вследствие отмеченного, скользящее давление по термическому к. п. д. цикла при частичных нагрузках превосходит постоянное, сочетаемое с дроссельным парораспределением. Термодинамический выигрыш от применения скользящего давления вместо дроссельного парораспределения при постоянном давлении обусловлен не самим по себе устранением дросселирования рабочего тела, а непостоянством удельной теплоемкости пара Cp, вследствие чего при дросселировании свежего пара понижается его температура. Значительный выигрыш в эффективности использования скользящего давления даст и снижение собственных нужд питательного насоса. Рис. 9. Циклы ПТУ для различных режимов при постоянном и скользящем начальном давлении пара.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС На рис. 10 приведена зависимость изменения мощности потребляемой питательным насосом блока мощностью 300 МВт при изменении нагрузки и работой с различными способами регулирования. Как видно ниже из рисунка, использование скользящего давления позволяет снизить мощность привода питательного насоса при разгружении до 50% более чем на один МВт. Недостатком использования скользящего давления является снижение мобильности блока. В этом случае мобильность блока целиком определяется мобильностью котла, инерция которого весьма значительна и измеряется минутами. Поэтому энергоблоки, которые эксплуатируются на скользящем давлении не могут участвовать в регулировании частоты сети, когда изменение мощности требуется в течение нескольких секунд.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Nптн, к. Вт 1 10 000 8 000 3 2 6 000 4 4 000 2 000 0 5 Nтурб, МВт 100 140 180 220 260 300 Рис. 10. Зависимость мощности турбопривода питательного насоса от мощности турбогенератора. 1 – располагаемая мощность турбопривода при питании деаэратора от IV отбора турбины; 2 – тоже при питании деаэратора от III отбора; 3 – тоже при питании деаэратора от постороннего источника пара; 4 – требуемая мощность турбопривода при работе блока на двух корпусах котла при номинальном давлении свежего пара; 5 – тоже при скользящем давлении свежего пара.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Работа турбины на частичных нагрузках при комбинированном регулировании Одним из способов повышения экономичности блоков с сопловым парораспределением во всем диапазоне нагрузок состоит в применении комбинированного способа регулирования нагрузки. В этом случае в области больших нагрузок блок работает при постоянном давлении, а начиная с мощности, соответствующей моменту полного открытия клапанов, подводящих пар к двум группам сопел регулирующей ступени (точка В на рис. 11), переводится на скользящее давление с полностью открытыми регулирующими клапанами, управляющими подводом пара только к двум группам сопел регулирующей ступени, и полностью закрытыми остальными клапанами. В этом случае реальное сопловое парораспределение по существу превращается в дроссельное и начиная с точки В перевод на скользящее давление обеспечивает те же преимущества, какие имеет скользящее давление перед работой блока с дроссельным парораспределением при постоянном давлении. Изменение КПД регулирующей ступени для различных способов регулирования приведено на рис. 11.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС ηt В А 5 0. 47 4 2 0. 46 1 3 0. 45 0. 44 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 G Рис. 11. Зависимость изменения термического КПД цикла ПТУ от относительного расхода пара и способа регулирования. 1 – дроссельное парораспределение (регулирование); 2 – скользящее парораспределение (регулирование); 3 – сопловое реальное распределение (регулирование); 4 – комбинированное регулирование; 5 – идеальное сопловое регулирование.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Режимы работы и эксплуатации ТЭС Классификация режимов работы
лекция 2,3.pptx - Режимы