Тема 1.3.10 вопрос 8 Приведите уравнение динамики котла по давлению; дайте его анализ.
На характер и быстроту изменения параметров в переходном режиме сильное влияние оказывает аккумулирующая способность котла. Аккумулирующая способность определяет инерцию объекта (при большой QВН) и тем тормозит переход с одного режима на другой, снижает приемистость котла, т.е. быстроту его реагирования на внешние возмущения.
Так, при резком увеличении электрической нагрузки энергоблоком система регулирования турбины сразу увеличивает потребление пара, однако топочный режим котла не может быстро увеличить его производство. Возникает разбаланс производства и потребления пара, в результате чего падает давление пара в магистрали и в тракте рабочей среды котла. При большой аккумулирующей способности котла сразу произойдет дополнительное вскипание части кипящей воды, которая оказывается перегретой при понижении давления. Этим на короткое время поддерживается переход на повышенную нагрузку, а затем после форсировки режима работы топки большие затраты теплоты потребуются на повышение температуры металла, воды и пара и восстановление потерянного давления. Это обстоятельство заметно задерживает взятие энергоблоком новой повышенной нагрузки. На прямоточном котле такой переход произойдет много быстрее, хотя в первый момент времени падение давления перегретого пара произойдет в большей мере.
Способность парового котла изменять выработку пара в соответствии с изменением внешней (электрической) нагрузки называется маневренностью котла. Маневренность котла тем выше, чем меньше его аккумулирующая способность. Но это обстоятельство требует использования на таком котле более чувствительной системы автоматики, чтобы изменения нагрузок не вызывали глубоких отклонений параметров рабочей среды. Каждый котел по своим конструктивным характеристикам и значению аккумулирующей способности имеет оптимальную скорость изменения нагрузки, при которой суммарные тепловые потери в переходном процессе будут наименьшими.
Рис. Маневренные характеристики барабанного котла: а - скорость изменения давления при сбросе нагрузки и разном номинальном давлении рном; б - изменение уровня воды в барабане во времени при разном номинальном давлении рном и подъеме нагрузки турбины; Hпрур - предельное значение подъема уровня; в - влияние недогрева воды в барабане ?hб на допустимую скорость понижения давления при разных значениях скорости в опускных трубах wоп. Индикатором скорости изменения нагрузки является изменение давления в рабочем тракте котла dp/dt , МПа/мин, поэтому обычно эту характеристику выражают в форме допустимой скорости изменения давления (рис. 7.8). Обычно допустимые скорости изменения номинального давления 1,2…5,5 МПа/мин.
Скорость изменения давления в барабанных котлах ограничивается двумя факторами - подъемом уровня воды в барабане за счет дополнительного вскипания воды в трубах и вытеснения части ее в барабан (рис. 7.8, б) и вскипанием воды в опускных трубах при быстром сбросе давления, что нарушает циркуляцию (рис. 7.8, в). Обычно эти значения составляют 1,0…1,2 МПа/мин при высоком давлении пара (14…18 МПа). В прямоточных котлах предельная скорость понижения давления ограничивается недопустимостью перемещения зоны влажного пара (при испарении пленки воды на поверхности трубы) в НРЧ и составляет 3,5…4,5 МПа/мин. Из-за малой аккумулирующей способности котла падение давления в нем происходит быстрее и глубже за более короткое время, чем в барабанном.
Оптимальное изменение нагрузки энергоблока во времени dN/dt = 3% номинальной мощности блока составляет 5…10 МВт/мин. Для блоков СКД номинальной мощностью 500…800 МВт скорость изменения мощности ограничивается 7…10 МВт/мин. Указанные скорости существенно меньше предельных значений для турбины (20% номинальной мощности в минуту). Таким образом, маневренность энергоблока ограничена возможностями парового котла.