13. Совершенствование пусковых схем и технологии пуска на энергоблоках с промперегревом и однобайпасной пусковой схемой.

На отечественных блоках, в частности на блоках с турбинами К-210-130, для предварительного прогрева системы промперегрева при пусках используют дополнительные РОУ. Такая пусковая схема представлена на рис.4.6.

Рис. 4.6. Однобайпасная пусковая схема с дополнительным РОУ.

1 – котёл; 2 – пароперегреватель; 3 – турбина; 4 – конденсатор; 5 – питательный насос; 6-промежуточный пароперегреватель; 7 – БРОУ; 8-РОУ малого расхода.

Часть острого пара в этом случае через РОУ малого расхода сбрасывается в промежуточный пароперегреватель, для обеспечения его охлаждения и предварительного (до подачи пара на турбину) прогрева трубопроводов пара промперегрева. Первоначально для этих целей применялись РОУ 14/2,5 МПа с производительностью 5,6 кг/с и 16,7 кг/с. Однако РОУ, с такой производительностью, не обеспечивали необходимого темпа прогрева трубопроводов промперегрева. В результате при достижении перед ГПЗ температуры необходимой для точка ротора турбины, температура перед защитными клапанами ЦСД оставалась ниже на 100-150^оС и требовался дополнительный прогрев трубопроводов промперегрева. Только с РОУ производительностью 39 кг/с удавалось поднимать температуру промперегрева с отставанием от температуры острого пара на 30-40 ^оС [M]. Однако даже при РОУ такой большой производительности, не обеспечивался прогрев защитных клапанов и перепускных труб, что по прежнему приводило к захолаживанию первых степеней ЦСД. Кроме этого, существенное значение на температуру пара перед ЦСД даже при наличии РОУ играло принятые в процессе проекта технологические решения, в частности количество ниток промперегрева. При увеличении их числа до 4, темп роста температуры промперегрева перед защитными клапанами, продолжал существенно отставать от темпа прогрева трубопроводов острого пара.

Рис. 2.7.Пусковая схема при совмещении промперегрева и нагружения.

1-котел; 2-тракт промежуточного перегрева;3,6,11,18,20-запорная и регулирующая арматура; 4,7-пароохладители; 5-сбросной трубопровод из паропровода свежего пара; 8-ЦНД; 9-конденсатор; 10-ЦСД; 12-сбросной трубопровод из паропровода промперегрева; 13,15,19-стопорные клапаны; 14,17-трубопроводы подвода охлаждающего пара от выхлопа ЦВД на ЦСД и ЦНД. 16-ЦВД.

В соответствии с этой схемой, свежий пар с котла подается в ЦВД турбины. Часть отработавшего в ЦВД пара поступает на прогрев системы промперегрева, а затем сбрасывается в конденсатор по сбросному трубопроводу в конденсатор, при закрытых стопорных клапанах ЦСД [ М]. Другая часть по дополнительному трубопроводу направляется в ЦСД и через пароохладитель в ЦНД. Такая схема позволяет начать разворот турбины, не дожидаясь окончания прогрева паропроводов промперегрева. Подача пара в один из регенеративных отборов ЦСД и ЦНД, позволяет обеспечить охлаждение последних ступеней и существенно снизить ее повышение в последних ступенях. В этом случае ускоряется прогрев прмперегрева, отсутствует необходимость выдерживать турбину на частоте 800 об/мин. Благодаря подаче охлаждающего пара в ЦСД и ЦНД, имеется возможность начать набирать нагрузку до окончания прогрева промперегрева.

Недостатком использования такой схемы является наличие большого числа дополнительных трубопроводов, охладителей пара и усложнение операций. Возможность при неправильных действиях персонала при работе с нормальной нагрузкой поставить ЦСД и ЦНД под высокое давление холодного промперегрева. Кроме этого, стопорные клапаны ЦСД, регулирующие клапаны ЦВД и перепускные трубы ЦВД и ЦСД остаются не прогретыми до подачи пара и в момент подачи пара приводят к существенному его захолаживанию, более того, в них могут возникать значительные термические напряжения, приводящие к преждевременному исчерпанию ресурса.

Для решения перечисленных выше проблем была предложена пусковая схема, с опережающей подачей пара в ЦСД от РОУ или от стороннего источника (общестанционного паропровода) представленная на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Пусковая схема с первоначальным подводом пара в ЦСД.

1-Дополнительный подвод пара в ЦСД; 2-спорно-регулирующий клапан; 3 трубопровод сброса пара из дренажей перепусных труб ЦВД и ЦСД в конденсатор. Подвод пара от общестанционной магистрали.

В этом случае предлагается дополнить штатную пусковую схему блока дополнительными трубопроводами и арматурой (рис. 4.8), которые необходимы для перевода турбоагрегата в моторный режим [6].

Ниже, в качестве примера, рассматривается технология пуска блока мощностью 200 МВт из горячего состояния (после простоя 6-8 ч) по предлагаемой схеме.

Первоначально, пуск осуществляется с типовой инструкцией [1]. Одновременно с началом прогрева главных паропроводов и тракта промперегрева осуществляется параллельно прогрев дополнительного трубопровода подачи пара в IV отбор ЦСД до защитно-регулирующего клапана (2). После достижения температуры пара перед стопорными клапанами ЦВД уровня 360-380 ⁰С (это позволяет обеспечить необходимый температурный уровень после РОУ, соответствующий уровню на выхлопе ЦВД и на входе в IV отбор ЦСД при пуске из горячего состояния), начинается разворот турбины, путем подачи части пара из постороннего источника или по паропроводу после растопочного РОУ и IV отбор. Пар, подаваемый в IV отбор ЦСД, совершает работу и разворачивает турбину до номинальной частоты вращения 50 1/сек, после чего производится синхронизация турбогенератора и включение его в сеть. Так как подача пара осуществляется в промежуточную ступень ЦСД, то для вывода турбогенератора на холостой ход необходимо подавать в IV отбор пара значительно больше, чем при работе на холостом ходу с подачей по типовой схеме.

Расход пара, необходимый для обеспечения холостого хода турбоагрегата подачей пара в IV отбор ЦСД, можно вычислить по выражению:

(4.1)

где: — мощность, необходимая для преодоления потерь в подшипниках турбины и генератора на холостом ходу;

— потери мощности на трение и вентиляцию в проточной части турбины на холостом ходу;

n— число ступеней ЦСД и ЦНД, участвующих в работе пара;

— внутренний относительный КПД i-ой ступени;

— располагаемый перепад i-ой ступени.

При давлении в конденсаторе Р_к=0,004...0,006 МПа расход пара подаваемый в IV отбор турбины К-210-130 для обеспечения холостого хода составляет D=8,0...10 кг/с (расход пара на холостой ход для пуска по типовой схеме и таком же давлении в конденсаторе составляет D=4,0...6,0 кг/с). После выхода на частоту вращения 3000об/мин, и взятия первоначальной нагрузки, для прогрева перепускных труб и защитного клапана ЦСД, а также перепускных труб и регулирующего клапана ЦВД (стопорный клапан закрыт) уровень первых ступеней ЦСД обеспечивается противопоточной прокачкой небольшого количества пара через них от потока пара, подаваемого в IV отбор. При этом защитные клапаны ЦСД закрыты, регулирующие открыты, а часть пара, подаваемая в IV отбор противотоком проходит через головную часть и производит ее прогрев и прогрев перепускных труб, а затем сбрасывается в конденсатор через дренажи перепускных труб. При достижении номинальной частоты вращения температура пара, идущего противотоком через первую ступень ЦСД может повышаться за счет трения и вентиляции до уровня Т_пс=460-500 ⁰С, что обеспечивает прогрев головной части ЦСД и перепускных труб. К моменту подачи пара в ЦСД по нормальной схеме температура перепускных труб достигает Т_пт=400 ⁰С. В этом случае температурные напряжения, возникающие в головной части ЦСД не превышают предельных значений и число допустимых циклов нагружения превышает N=10000 циклов. Таким образом, ограничений по числу пусков, связанных с малоцикловой усталостью в ЦСД при пуске по предлагаемой технологии не возникает. При использовании усовершенствованной схемы, в первый момент разворота и синхронизации, ЦВД работает изолированно (по пару) от ЦСД и ЦНД. Стопорные клапаны закрыты и пар в голову ЦВД не поступает, однако в связи с отсутствием запорной арматуры на выхлопе ЦВД, пар от растопочного РОУ может попадать на выхлоп ЦВД, и оно находится под давлением тракта промперегрева. Поэтому, для обеспечения допустимого температурного уровня ЦВД в момент разворота предусматривается прокачка небольшого количества пара противотоком через ЦВД со сбросом его через дренажи перепускных труб в конденсатор, при этом регулирующие клапаны ЦВД находятся в открытом положении. Такая схема, наряду с обеспечением допустимого температурного состояния ЦВД позволяет осуществлять прогрев перепускных труб и стопорный клапанов. В результате чего к моменту подачи пара в ЦВД их температура находится на уровне Т_пт=430 ⁰С (при типовой технологии Т_пт =300...310 ⁰С).

В результате такой технологии пуска, у моменту прогрева главных паропроводов до Т_гп=480...500 ⁰С, турбогенератор уже оказывается синхронизирован с сетью, а стопорный клапан и перепускные трубы прогретыми и может быть взята небольшаяпервоначальная нагрузка (1-5 МВт). В этом случае в ЦВД можно сразу подать большое количество пара (как при пуске из моторного режима) и взять первоначальную нагрузку при этом расхолаживания практически не наблюдается [2] и число допустимых циклов пуска и останова превышает N=10000. После подачи пара в ЦВД в растопочное РОУ отключается, а дальнейший прогрев тракта промперегрева и охлаждение ЦСД осуществляется паром выхлопа ЦВД. Скорость прогрева тракта промперегрева в этом случае можно резко увеличить и при достижении соответствующих параметров (Т_пп=480 ⁰С), осуществляется подача пара в ЦСД по нормативной схеме, а подача в IV отбор прекращается. Дальнейший набор нагрузки осуществляется в соответствии с графиком заданием.

На рис. 4.9 представлен график-задание пуска моноблока 210 МВт из горячего состояния при пуске по типовой схеме и по усовершенствованной. Из анализа этого графика следует, что применение усовершенствованной пусковой схемы позволяет совместить часть операций прогрева трубопроводов, набора оборотов и синхронизации турбоагрегата, что позволяет сократить время пуска приблизительно на 30 минут.

Расчет пусковых потерь топлива для двух вариантов схем, проведенной по методике [7] показывает, что при пуске по предлагаемой схеме приведенные затраты топлива на пуск моноблока мощностью 210 МВт сокращаются на 10...12 т.ус.т.

Кроме того, применение усовершенствованной схемы резко уменьшает сбросы пара в конденсатор через ПСБУ, в результате чего сокращается вынос крупнодисперсной влаги в корневую зону последних ступеней, что обеспечивает более равномерное температурное состояние последних ступеней и уменьшает эрозийный износ выходных кромок лопаток.

Р ис.4.9. Пусковая схема с опережающей подачей пара в ЦСД.

Температурное состояние проточной части турбины сохраняется на уровне близком к номинальному, без существенного расхолаживания рис. 4.10.

Рис. 4.10. Температурное состояние проточной части в момент пуска и при номинальной нагрузке.

1. Номинальный режим; 2- температурное состояние в процессе пуска.