Лекция VI. Режимы работы питательных установок электростанции на частичных нагрузках

Работа питательных установок энергоблока на частичных нагрузках

Питательная установка (ПУ) предназначена для обеспечения необходимого давления рабочей среды по тракту. Упрощенная тепловая схема, включающая в себя ПУ, представлена на рис. 6.1

Рис. 6.1. Упрощенная тепловая схема включения питательного насоса: БПВД — байпас группы подогревателей высокого давления; БН — бустерный насос; Д — деаэратор; ПВД — подогреватель высокого давления; ПК — паровой котел; ПН — питательный насос; ПНД — подогреватель низкого давления; ППН — привод питательного насоса; РКК — регулирующий клапан котла; ЦВД — цилиндр высокого давления паровой турбины; α _i — доля отбора вещества

Характеристика ПУ может быть представлена из:

а) создаваемого напора ПУ:

(6.1)

где — гидравлическое сопротивление котла;

— перепад давления на РКК;

— гидравлическое сопротивление группы ПВД.

б) давления, создаваемого на всасе ПУ:

где — давление в деаэраторе;

— перепад давления, создаваемый БН;

— гидродинамическое сопротивление деаэратора.

Как правило, ПН устанавливается на нулевой отметке, а деаэратор — на деаэраторной этажерке, на 9, 10 отметке. Таким образом, создается перепад давлений . Сопротивлением, создаваемым БН можно пренебречь из-за своей маленькой величины. Так, при отказе БН сохраняется только давление от деаэратора.

Деаэратор состоит из двух частей: бака и деаэрационной колонки. Бак служит для запаса питательной воды. В случае аварии, запаса питательной воды должно хватить для работы ПУ в течении 6 … 7 минут без останова. Этого времени достаточно для включения резервных насосов или выполнения команд на отключение ПН.

Анализируя (6.1), можно сказать, что напор ПН состоит из постоянной величины , регулируемой и переменной . Так, зависимость напора ПН от коэффициента расхода называется характеристикой сети (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Типовая характеристика сети ПН. Зависимость напора ПН от нагрузки

Как видно из графика сопротивление системы имеет квадратичную зависимость от нагрузки.

Привод питательного насоса

Характеристика сети ПН, представленная зависимостью мощности ПН от нагрузки имеет схожий вид с характеристикой сети ПН, представленной зависимостью напора ПН от коэффициента расхода (см. рис. 6.2, рис. 6.3)

а)

б)

Рис. 6.3. Типовая характеристика сети ПН. Зависимость мощности ПН от нагрузки: а) Работа основного привода ПН с пуско-резервным приводом; б) Работа привода ПН с частотным регулированием мощности.

— мощность питательного насоса;

— мощность основного привода питательного насоса;

— мощность пуско-резервного привода питательного насоса

Привод необходим ПН для обеспечения требуемой нагрузки. Как видно из графика (рис. 6.3, а, б), при работе на сниженных нагрузках привод ПН не может обеспечить нужную нагрузку при < . Следовательно, если мощность привода ПН сделать меньше, то на частичных нагрузках ПН не сможет работать. Решение этой проблемы возможно в нескольких вариантах:

1) Параллельно с основным приводом насоса ставят пуско-резервный привод меньшей мощности (рис. 6.3, а). Тогда, при нагрузке блока < в работу включается пуско-резервный привод ПН.

2) Установка ПН с частотным регулированием мощности (рис. 6.3, б). При частотном регулировании мощность зависит от числа оборотов.

ПН с электроприводом используются для блоков небольшой мощности, как правило, до 200 МВт. Потребляемая мощность привода довольно большая и, следовательно, растет доля затрат на собственные нужды. Собственные нужды станции составляют порядка 6 % и 3, 5 … 4 % из них затрачиваются на электропривод ПН.

Поэтому для блоков большей мощностью целесообразней применять в качестве привода ПН — турбопривод (ТП). ТП представляет собой паровую турбину с тем отличием, что она является высокооборотной, с частотой вращения от 4000 до 7000 об/мин. Чем выше нагрузка, тем выше число оборотов.

Различают три способа включения ТП в работу энергоблока:

1. Зависимая схема.

2. Независимая схема.

3. Полузависимая схема.

Тепловая схема зависимого включения ТП представлена на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Тепловая схема зависимого включения турбопривода: БН — бустерный насос; Д — деаэратор; ПВД — подогреватель высокого давления; ПН — питательный насос; ПНД — подогреватель низкого давления; ТП — турбопривод питательного насоса; ЦСД — цилиндр среднего давления паровой турбины; α _i — доля отбора вещества

Зависимая схема подразумевает работу ТП в режиме противодавления. Особенности такой схемы заключается в однозначной зависимости режима работы ТП от работы основной турбины. Основное преимущество такой схемы включения состоит, в том, что ТП работает по принципу противодавления, в связи с чем, имеет наивысший КПД, порядка 0, 82 … 0, 85.

В зависимой схеме включения ТП при работе на сниженных нагрузках имеется возможность переключения ТП на выше расположенный отбор по пару.

Характеристика сети ПН при включении ТП по зависимой схеме представлена на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Характеристика сети ПН при работе ТП по зависимой схеме включения:

— мощность питательного насоса;

— мощность основного привода питательного насоса;

— мощность пуско-резервного привода питательного насоса

Обязательным условием пуска любого блока со сверхкритическими параметрами является необходимость обеспечения 30 % расхода питательной воды от номинального. Поэтому параллельно ТП ставят пуско-резервный электропривод. Зависимая схема включения ТП чаще всего применятся для блоков мощностью 300 МВт.

Для более мощных блоков используют так называемую независимую схему включения ТП (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Тепловая схема независимого включения турбопривода: БН — бустерный насос; Д — деаэратор; К — конденсатор энергоблока; КН — конденсационный насос; К_тп — конденсатор турбопривода питательного насоса; ПВД — подогреватель высокого давления; ПН — питательный насос; ПНД — подогреватель низкого давления; ТП — турбопривод питательного насоса; ЦСД — цилиндр среднего давления паровой турбины; ЦН — циркуляционный насос; ЦНД — цилиндр низкого давления паровой турбины; α _i — доля отбора вещества

Особенностью такой схемы является подключение ТП к специальному паропроводу собственных нужд с давлением, необходимым для работы ТП на пониженных нагрузках. Недостатками такой схемы по сравнению с зависимой выступают меньшая экономичность, небольшой внутренний КПД ТП, в пределах 0, 4 … 0, 45 и конструктивное усложнение. Достоинствами такой схемы служит её полая независимость и при работе на сниженных нагрузках используемый теплоперепад будет выше, т.к. паропровод собственных нужд имеет высокие постоянные параметры, а это означает уменьшение расхода пара на ТП.

Характеристика сети ПН при включении ТП по независимой схеме представлена на рис. 6.5.

Рис. 6.7. Характеристика сети ПН при работе ТП по независимой схеме включения:

— мощность питательного насоса;

— мощность основного привода питательного насоса;

— мощность привода питательного насоса при работе от собственных нужд

В независимой схеме для конденсации пара в ТП используется собственный конденсатор из которого конденсат может перетечь в общеблочный конденсатор двумя способами:

1) Поддержание > (на 10 % выше от абсолютного значения в общем конденсаторе). Тогда конденсат из конденсатора ТП самотеком перетекает в общий конденсатор блока.

2) Устанавливается конденсационный насос.

Тепловая схема комбинированного включения ТП представлена на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Тепловая схема полузависимого включения турбопривода: БН — бустерный насос; Д — деаэратор; К — конденсатор энергоблока; КН — конденсационный насос; ПВД — подогреватель высокого давления; ПН — питательный насос; ПНД — подогреватель низкого давления; ТП — турбопривод питательного насоса; ЦСД — цилиндр среднего давления паровой турбины; ЦН — циркуляционный насос; ЦНД — цилиндр низкого давления паровой турбины; α _i — доля отбора вещества

При комбинированной схеме включения конденсат ТП напрямую попадает в общеблочный конденсатор. Следовательно, работа ТП зависит от его режима работы. В такой схеме включения ТП требуется рециркуляция для обеспечения режима работы без паровой турбины.

При отключении паровой турбины воздух через концевые уплотнители начинает подсасываться в конденсатор. Поэтому необходимо обеспечить работу концевых уплотнений ЦНД и ЦСД. В этом случае вся проточная часть паровой турбины попадает под давление конденсатора и приходится работать в режиме близком к атмосферному давлению. Такой режим нежелателен и связан он с температурой металла последних ступеней ЦНД. При < 0, 012 МПа температура металла последней ступени ЦНД не может превышать 120 °C (данное ограничение ставит завод-изготовитель). При превышении 120 °C срабатывает тепловая защита паровой турбины, которая приводит к её останову, а то и всего блока целиком.

Таким образом, комбинированная схема включения ТП сочетает в себе достоинства и недостатки зависимой и независимой схем.

Достоинства:

независимая работа ТП при работе паровой турбины;

расход пара на ТП по отношению к независимой схеме ниже, т.к. используемый теплоперепад выше;

тепловая схема проще, чем у независимой.

Недостатки:

возникновение проблем при пуске и малых нагрузках, когда конденсатор не готов к нормальному режиму работы, а ТП обязан работать;

необходимо обеспечить дополнительные мероприятия по контролю уровня конденсата в конденсаторе.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒