75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / КУ / Курс лекций

Dпе

Тпе

Dпв

ВQнр

Рпв

τ0 τх

Dпе

Тпе

Dпв

ВQнр

Рпв

τ0 τх

Dпе

Тпе

Dпв

ВQнр

Рпв

τ0 τх

τ, с

τ, с

τ, с

21

Пики характеризуются смещением зон фазовых переходов и изменением аккумулирующей способности котлов.

При нормальной работе прямоточного котла контролю и регулированию подле-

жат:

1.Режим горения (осуществляется также, как и в барабаном котле).

2.Давление перегретого пара и паропроизводительность котла (поддер-

живается за счёт ведения соответствующего режима работы ПЭН, при стабильной нагрузке, а так же за счёт регулирования потребления пара турбиной при изменении электрической нагрузки).

3.Температура перегретого пара поддерживается за счёт :

•выдерживания соотношения расхода топлива к расходу питательной воды (грубое регулирование);

•работы впрысков (тонкое регулирование).

На прямоточных котлах используют, как правило, впрыскивающие пароохладители, не менее 2-х ступеней (3-я ступень – это пусковой впрыск).

В качестве охлаждающей воды на впрыск подается питательная вода после

ПВД.

Преимущества и недостатки прямоточных котлов

Достоинства:

•отсутствие барабана снижает металлоёмкость котла;

•снижается аккумулирующая способность котла, тем самым повышая его маневренные свойства;

•позволяет вести более быструю растопку;

Недостатки:

• повышается чувствительность котла к изменению режима работы, что проявляется в первую очередь, в изменении температуры перегретого пара.

Для повышения надёжности работы прямоточных котлов проводят водные промывки перед каждым пуском котла, после останова его более чем на 2-3 дня.

В блочных установках используются прямоточные котлы СКД, причём для снижения времени растопки котлов и затрат топлива, пусковые операции ведут на скользящих параметрах. Для исключения пережога труб, в которых наступает закипание воды и появление двух разных сред, за ВРЧ или потолочным пароперегревателем устанавливают ВЗ, перед которыми в период растопки, поддерживается сверхкритическое давление, что исключает появление пароводяной смеси.

Вода перед ВЗ сбрасывается в сепаратор, где происходит разделение пара и воды. Вода далее направляется в цикл, а пар - в пароперегревательные поверхности, охлаждая их и прогревая паропроводы и элементы турбины. Данный узел называется растопочным (ВЗ, С, РР).

Следующая особенность конструкции заключается в том, что котлы СКД, как правило, работают в ПТУ с промежуточным перегревом пара.

Для упрощения пусковых схем и режимов пуска котла ВПП размещают в зоне низких температур (tух < 800 оС), т.е. установкой их в конвективной шахте, что позволяет отказаться от их охлаждения в периоды пусков, остановов и других переходных режимах.

Прямоточные котлы требуют более жёсткого водного режима, так как солесодержание питательной воды равно солесодержанию в паре.

Принципиальная схема пароводяного тракта современного прямоточного котла работающего на сверхкритических параметрах пара, представлена на рисунке

22

& '
( )&	"

			ВПП	Пар после ЦВД
3
( 2
2
( 1			-
1			7
-2				Пар в ЦСД
		-3
			Аварийный
-1			впрыск с
			промступени
			ПТН(ПЭН)
	-
		!."
. .			#$. % %

23

Лекция № 5

РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ДИАПАЗОН РАБОТЫ ПАРВОГО КОТЛА

Регулировочный диапазон работы парового котла определяется разностью между допустимой максимальной и минимальной нагрузками и оценивается коэффициентом регулирования:

	Крег =	Dmax − Dmin		=1 −	Dmin
		Dmax			Dmax

Можно использовать коэффициент уровня (глубины) разгрузки.

K разгр = Dмин 100%

Dмакс

Чем ближе Крег к единице, тем более манёвренный котёл и тем больше регулировочный диапазон (данный котёл может быть более эффективно использован).

Основные факторы, ограничивающие минимальную нагрузку:

1.надежность гидравлического режима котла;

2.устойчивость топочного режима;

3.надежность процесса шлакования и удаления шлака;

4.надежность поддержания заданных номинальных параметров пара.

Рассмотрим указанные факторы подробнее.

1. Надежность гидравлического режима котла

1.1 Надежность гидравлического режима барабанного котла с естест- венной циркуляцией

Нарушение циркуляции в контуре барабанного котла проявляется в замедлении, полном прекращении, или даже изменении направления движения рабочей среды в контуре циркуляции.

Основные причины нарушения естественной циркуляции барабанного котла.

1.Неравномерность обогрева параллельно включённых экранных труб, по причине их шлакования или закрытия труб.

2.Резкое снижение давления пара за котлом в результате увеличения его потребления, приводящее к парообразованию в опускных трубах и снижению циркуляции.

3.Нарушение топочного режима.

4.Снижение уровня воды в барабане, приводящее к вскипанию котловой воды в опускных трубах.

5.Забивание механическими примесями нижних коллекторов экранов.

6.Неправильное использование периодической продувки котлов (необходимо продувать каждую панель).

7.Местное охлаждение труб при расшлаковке и т.д.

Практически надёжность циркуляции можно охарактеризовать одним критерием

– скоростью движения среды в подъёмных трубах. Для большинства котлов, скорость движения среды в экранных трубах должна быть не менее 0,3 м/с, что соот-

24

ветствует кратности циркуляции в контуре не менее 4 ( Кнорм= 4-14 ). Исходя из этих условий минимальная нагрузка котлов составляет 40% от номинальной.

1.2 Устойчивость гидродинамики прямоточного котла

Определяется следующими факторами:

1.Стабильность положения зон фазовых переходов.(Нестабильность ведёт к попеременному охлаждению поверхностей нагрева то паром, то водой, что приводит к значительным колебаниям температуры металла и к их раскрытию в результате тепловой усталости).

2.Отсутствие расслоения пароводяной смеси в испарительной части нагрева котла. (расслоение вызвано изменением удельного объёма рабочей среды, особенно при малом расходе, близкому к растопочному D=0.3 D0 ).

3.Отсутствие недопустимой тепловой разверки витков.

Причинами разверки могут быть:

•разная длина змеевиков;

•перекосы по температуре дымовых газов;

•загрязнение змеевиков в результате как внутренних так и внешних отложе-

ний.

4. Отсутствие пульсаций расхода питательной воды (достигается за счёт правильного соотношения экономайзерной и испарительной зон котла, причём сопротивление испарительной зоны должно быть больше экономайзерной).

	Рекомендуется :	Pэко		≥ 0.3 − 0.4	для котлов с Р = 100ати
		Pисп
		Pэко		≥ 0.08 − 0.1	для котлов с Р = 140ати
		Pисп

1.3. Устойчивость топочного режима

Для всех типов котлов, изменение производительности связано с расходом топлива.

При некотором снижении расхода топлива, возникает сначала пульсация факела, а при дальнейшем снижении расхода топлива может произойти срыв и погасание факела.

Неустойчивость горения факела при сниженных нагрузках может быть вызвана:

1.Ухудшением условий воспламенения топлива, которые зависят от:

• температуры в топке;

• вида сжигаемого топлива;

• конструкции топки и горелочных устройств;

• количеством горелочных устройств и т.д.

2.Неустойчивостью подачи топлива в топку, которая определяется типом и рабочими параметрами мазутных форсунок, газовых горелок, питателей пыли.

Следует отметить, что надёжность и условия воспламенения топлива при растопочных и низких нагрузках (менее 40%) изучены недостаточно и определяется в основном экспериментальным путем при наладке головных образцов котла.

Устойчивость топочного режима определяется при наладке соответствующего оборудования, граничные условия вводятся в соответствующие инструкции. Для исключения эксплуатации котла вводятся соответствующие защиты действующие на останов котла.

25

1.4. Надёжность процесса шлакования

Определяется в основном соблюдением необходимых скоростей газов при сухом шлакоудалении и температурой шлака при жидком шлакоудалении. Для котлов

сжидким шлакоудалением Nmin = 75%.

1.5.Надёжность поддержания номинальных параметров

Во всех случаях способы поддержания заданных параметров, особенно при минимальных нагрузках должны быть регламентированы режимными картами, которые составляются как для отдельных видов топлива, так и для сжигания их смеси (для барабанного котла соотношение конвективных и радиационных поверхностей подбирается так, чтобы при нагрузках более 30 % температура перегретого пара росла ).

Максимальная нагрузка котла определяется условиями работы систем подачи топлива, состоянием и условиями работы тягодутьевых механизмов, по эоловому, износу поверхностей нагрева, условиями шлакования поверхностей нагрева и топки, качеством пара (поддержание показателей ВХР в соответствии с ПТЭ).

Максимальная паропроизводительность котла равна номинальной или может быть больше номинальной на 5-8 % при хорошем состоянии механизмов и поверхностей нагрева котла. Режимы перегрузки так же регламентированы режимными картами.

26

Лекция № 6

ОПЕРАТИВНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РЕЖИ- МЫ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

При эксплуатации котельной установки должны обеспечиваться надёжность, безопасность и экономичность её работы. Для обеспечения этих требований соответствующие производственные инструкции должны содержать критерии и пределы безопасных оперативных состояний и режимов работы котельной установки.

Согласно ПТЭ всё оборудование, принятое в эксплуатацию должно находиться в одном из четырёх оперативных состояний: работе, резерве, ремонте, консервации.

Под режимом работы котельной установки следует понимать совокупность эксплуатационных операций (или отдельных действий), выполняемых оперативным персоналом при переводе оборудования, систем, установок и т.п. из одного оперативного состояния в другое, или совокупность действий персонала при управлении работающим оборудованием в соответствующем диапазоне изменения контролируемых параметров.

Режимы работы котельной установки:

•пусковые;

•Остановочные;

•Консервации;

•Расконсервации;

•Аварийные;

•перевода из ремонта в резерв и из резерва в ремонт;

•работы в регулировочном диапазоне нагрузок.

Структура режимов работы и оперативных состояний котельной установки
представлена на рис.:
РЕМОНТ	РЕЖИМЫперевода	РЕЗЕРВ	РЕЖИМЫПУСКА
оперативноесостояние	изРЕМОНТА вРЕЗЕРВ	оперативноесостояние	Из состояний:
Аварийный Плановый		ХОЛОДНЫЙРЕЗЕРВ	ХОЛОДНОГО
	РЕЖИМЫперевода
	из РЕЗЕРВА вРЕМОНТ	НЕОСТЫВШИЙРЕЗЕРВ	НЕОСТЫВШЕГО
		ГОРЯЧИЙРЕЗЕРВ	ГОРЯЧЕГО
	РЕЖИМЫОСТАНОВА
		РАБОТА	РЕЖИМВКЛЮЧЕНИЯ
			КОТЛАВ
		оперативноесостояние
			ПАРАЛЛЕЛЬНУЮРАБОТУ
	ПЛАНОВЫЙ
	ОСТАНОВВ РЕЗЕРВ	РЕЖИМРАБОТЫ
			РЕЖИМЫКОНСЕРВАЦИИ
		врегулировочном
			НАДЛИТЕЛЬНЫЙСРОК
	ПЛАНОВЫЙ	диапазоненагрузок
	ОСТАНОВ В РЕМОНТ
	АВАРИЙНЫЙ	АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ	КОНСЕРВАЦИЯ
	ОСТАНОВ		оперативноесостояние
			РЕЖИМЫ
			РАСКОНСЕРВАЦИИ
		27

Характеристика оперативных состояний котельной установки

Оперативное состояние РЕМОНТ

1.Котельная установка выведена из работы, т.е. отключена от обще станционных технологических систем (КОП, питательный трубопровод, система подачи топлива и т.д.).

2.Оформлен наряд – допуск на безопасное проведение ремонтных работ.

3.Выполнены условия безопасного проведения ремонтных работ указанные

внаряде – допуске.

Ремонты бывают плановые и аварийные.

Вывод котельной установки в плановый ремонт осуществляется по распоряжению начальника смены станции на основании разрешённой заявки от диспетчера энергосистемы, которая подаётся начальником цеха.

В зависимости от объема выполняемых ремонтных работ различают: плановые капитальные и текущие ремонты.

Аварийный ремонт осуществляется в результате выявленных дефектов при которых эксплуатация котла невозможна либо опасна.

Оперативное состояние РЕЗЕРВ

Характеризуется тем, что все технологические системы котла отключены в резерв, отсутствует подача топлива в топку, отсутствует отпуск пара с котлов, КУ отключена от обще станционных технологических систем. При этом все критерии безопасной эксплуатации находятся в норме.

В зависимости от тепломеханического состояния котла различают резерв:

-горячий;

-неостывший;

-холодный.

Продолжительность содержания котла в резерве определяет ДИС.

Оперативное состояние РАБОТА

Характеризуется тем, что все технологические системы котла находятся в работе. С котла отпускается пар заданных параметров, причём нагрузка котла не ниже максимально допустимой.

Продолжительность работы котла и его нагрузку (в пределах режимных карт) определяет ДИС.

Оперативное состояние КОНСЕРВАЦИЯ

Характеризуется тем, что все технологические системы котла выведены из работы и отключены от обще станционных систем, а поверхности нагрева и трубопроводы в пределах котла законсервированы (подвергнуты специальной обработке для исключения внутри стояночной коррозии).

Характеристика эксплуатационных режимов работы котельной установки

Режим работы в регулировочном диапазоне нагрузок

Характеризуется соответствующим теплотехническим состоянием котла и совокупностью действий персонала при управлении котельной установкой. При этом отсутствуют недопустимые отклонения контролируемых параметров и ситуации препятствующие нормальной работе котла. Котёл эксплуатируется при всех включённых защитах, блокировках и сигнализации. При полном соответствии состояния ав-

28

томатики, санитарно – гигиенических условий труда, оперативного состояния требованиям действующих НТД, руководящих и других распорядительных докуменов.

Аварийный режим

Характеризуется соответствующим теплотехническим состоянием котла и совокупностью действий персонала при управлении котельной установкой с момента недопустимого отклонения контролируемого параметра или срабатывании защит и блокировок приводящие к ограничению паропроизводительности котла, а так же с момента возникновения дефектов или ситуаций препятствующие нормальной работе котла.

Режим пуска

Характеризуется соответствующим теплотехническим состоянием котла и совокупностью действий персонала при управлении котельной установкой с момента команды о пуске котла до момента включения его в параллельную работу.

Команду о пуске даёт начальник смены станции.

Режим останова котла

Остановы характеризуется соответствующим теплотехническим состоянием котла и совокупностью действий персонала при управлении котельной установкой проводимыми от начала остановочных операций до момента погашения факела в топке (отключают КОП от общестанционного КОП, закупоривают котёл по пароводяному и газо-воздушному тракту котла ).

Режим перевода из ремонта в резерв

Характеризуется действиями персонала при проведении специальных мероприятий, обеспечивающих приведение в норму критериев безопасной эксплуатации котельной установки (режимы отмывок, опрессовок ).

После ремонта необходима промывка, продувка и т.д.

Режимы консервации и расконсервации

Характеризуется действиями персонала связанные с выполнением специальных работ и с включением соответствующих схем, обеспечивающих или антикоррозийную обработку поверхностей, или отмывку котла от консервантов. Для проведения консервации котла используются специальные технологические системы (узлы дозирования гидразина, аммиака и других реагентов). Данные системы эксплуатирует как правило персонал КЦ, но контроль ВХР в том числе и в период консервации и расконсервации ведёт персонал ХЦ, поэтому оперативный персонал КЦ должен руководствоваться требованиями персонала ХЦ и правильно эксплуатировать вверенные ему системы и оборудование.

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ

Оперативное управление КУ требуется в течение всего периода его эксплуатации. Порядок передачи КУ в эксплуатацию после монтажа или кап. ремонта должен быть определён на основании НТД, соответствующими инструкциями и распоряжениями администрации ТЭС.

Согласно ПТЭ всё оборудование сданное в эксплуатацию должно находиться в одном из четырёх оперативных состояний: работе, ремонте, резерве и консервации. Исходя из этих требований ПТЭ следует:

29

1.Каждое оперативное состояние КУ и порядок перевода котла из одного оперативного состояния в другое, должны быть четко определены и регламентированы соответствующими инструкциями

2.Управление и контроль КУ должен осуществляться круглосуточно и непре-

рывно.

3.Оперативное обслуживание оборудования КУ осуществляет оперативный персонал ТЭС.

4.Порядок приёма вахты, дежурства в течение смены и сдача дежурства, регламентируются ПТЭ, инструкциями и правилами внутреннего распорядка.

Дежурный персонал котельного цеха возглавляет начальник смены цеха, который находится в оперативном подчинении у НСС.

Численность оперативного персонала КУ определяется администрацией ТЭС на основании соответствующих НТД и принятой на станции цеховой структурой.

Непосредственное управление КУ осуществляет машинист котла с пульта или щита управления.

Управление неразрывно связано как с непосредственным воздействием на регулирующие, так и с постоянным техническим контролем всеми членами вахты, работы всех технологических схем КУ.

Кроме того, машинист котла постоянно контролирует по приборам контроля, расположенных на вспомогательных панелях шита управления, работу всех технологических схем КУ. На пульте управления находятся также : соответствующие ключи управления запорно-регулирующей и предохранительной арматурой, ключи управления механизмами а также приборами контроля и сигнализацией.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ЭКС- ПЛУАТАЦИИ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Расчётная экономичность котла гарантируется заводом-изготовителем для конкретных расчётных входных и выходных параметров работы КУ.

В процессе эксплуатации котла условия работы часто отличаются от расчётных т.е. меняется tпв , качество топлива, избытки воздуха, присосы и т.п.

Таким образом , режим работы котла определяется нагрузкой и совокупностью значений параметров, определяющих его экономичность.

Следует различать входные и выходные параметры.

Квыходным параметрам работы котла относятся: паропроизводительность, Ро,

tо, tпп .

Квходным параметрам работы котла относятся: tпв, качество топлива, парамет-

ры аэродинамического режима ( ρ, Nдв, Nдс ,Nдрг), и режима горения котла. (α, R90, количество горелок, t мазута , t горячего воздуха и т.п.)

Выходящие параметры работы котла определяют режим работы ТЭС, экономичность и надёжность работы ПТУ и потому эксплуатационный персонал КУ обязан поддерживать их на соответствующем, для конкретного режима котла, уровне.

Входящие параметры могут меняться, как по независимым от оператора котла причинам (tпв, качество топлива, присосы), так и зависящим (ρ, загрузка тягодутьевых механизмов, α, t мазута , t горячего воздуха и т.п. ).

Персонал должен знать влияние этих параметров на экономичность работы котла и соответствующим образом регулировать зависящие от него параметры .

Существует несколько методов оценки влияния входящих параметров на экономичность котла.

В практике обычно имеет место одновременное изменение нескольких входящих параметров, что даже теоретически трудно поддаётся анализу.

30